履帶推土機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理
推土機(jī)是土方工程機(jī)械的一種主要機(jī)械，按行走方式分為履帶推土機(jī)和輪胎推土機(jī)兩種.因為輪胎式推土機(jī)較少。本文主要講述履帶式推土機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。
功率大于120KW的履帶式推土機(jī)中，絕大多數(shù)采用液力-機(jī)械傳動。這類推土機(jī)來源于引進(jìn)日本小松制作所的D155型、D85型、D65型三種基本型推土機(jī)制造技術(shù)。國產(chǎn)化后，定型為TY320型、TY220型、TY160型基本型推土機(jī)。為了滿足用戶各種使用工作況的需求，我國推土機(jī)生產(chǎn)廠家在以上三個基本型推土機(jī)的基礎(chǔ)上，拓展了產(chǎn)品品種，形成了三種系列的推土機(jī)。TY220型推土機(jī)系列產(chǎn)品，包括TSY220型濕地推土機(jī)、TMY220型沙漠推土機(jī)、TYG220型高原推土機(jī)、TY220F型森林伐木型推土機(jī)、TSY220H型環(huán)衛(wèi)推土機(jī)和DG45型吊管機(jī)等。TY320型和TY160型系列推土機(jī)也在拓展類似的系列產(chǎn)品。TY160系列中還有TSY160L型超濕地推土機(jī)和TBY160型推扒機(jī)等。
推土機(jī)產(chǎn)品種的開發(fā)拓展，既要滿足不同工況條件的工作適應(yīng)性，又必須與基本型保持最大限度的零部件通用性(或稱互換性)，這就為廣大用戶使用維修帶來極大的方便。為方便用戶購買配件，生產(chǎn)廠都保留了日本小松公司的零部件編號，只有改型中自行設(shè)計的零部件，才冠以自己廠家的編號。
履帶式推土機(jī)主要由發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作裝置、電氣部分、駕駛室和機(jī)罩等組成。其中，機(jī)械及液壓傳動系統(tǒng)又包括液力變矩器、聯(lián)軸器總成、行星齒輪式動力換擋變速器、中央傳動、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動器、終傳動和行走系統(tǒng)等。
動力輸出機(jī)構(gòu)(PTO)10以齒輪傳動和花鍵連接的方式帶動工作裝置液壓系統(tǒng)中工作泵P1、變速變矩液壓系統(tǒng)變速泵P2、轉(zhuǎn)向制動液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向泵P3；鏈輪8代表二級直齒齒輪傳動的終傳動機(jī)構(gòu)(包括左和右終傳動總成)；履帶板9包括履帶總成、臺車架和懸掛裝置總成在內(nèi)的行走系統(tǒng)。本文將重點介紹上述傳動系統(tǒng)中的液力變矩器、行星齒輪式動力換擋變速器、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動器的結(jié)構(gòu)、工作原理及其液壓系統(tǒng)的故障及排除。
國產(chǎn)102KW以下的推土機(jī)，如T140型、T120型、T70型等小功率推土機(jī)，其傳動系統(tǒng)的型式都是機(jī)械傳動的，包括離合器和機(jī)械變速器等。這類推土機(jī)在我國產(chǎn)銷量也較大；其結(jié)構(gòu)較為簡單，生產(chǎn)年代較早，使用單位較熟悉，使用維修也比較容易。
1、液力變矩器
該變矩器為三元件向心渦輪式，結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高。變矩器由泵輪組件、渦輪組件、導(dǎo)輪組件三部分構(gòu)成。
泵輪組件中的泵輪由螺栓和驅(qū)動殼連接，驅(qū)動齒輪由螺栓和驅(qū)動殼連接。驅(qū)動齒輪直接插入發(fā)動機(jī)飛輪齒圈內(nèi)，故泵輪隨發(fā)動機(jī)一起旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)輪由螺栓和導(dǎo)輪轂連接，導(dǎo)輪轂通過花鍵和導(dǎo)輪座連接，導(dǎo)輪座又通過螺栓和變矩器殼連接，故導(dǎo)輪和變矩器殼一起，是不旋轉(zhuǎn)的。渦輪和渦輪轂用鉚釘鉚接在一起，再通過花鍵和渦輪輸出軸連接，渦輪輸出軸通過花鍵和聯(lián)軸節(jié)連接，將動力傳遞給其后的傳動系統(tǒng)。泵輪隨發(fā)動機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，將動力輸入，導(dǎo)輪不旋轉(zhuǎn)，渦輪旋轉(zhuǎn)，將動力輸出，三者之間相互獨(dú)立，輪間間隙約為2mm。
泵輪、渦輪、導(dǎo)輪自身由許多葉片組成，稱之為葉柵，葉片由曲而構(gòu)成，呈復(fù)雜的形狀。
變矩器在工作時，葉柵中是需要充滿油液的，在泵輪高速旋轉(zhuǎn)時，泵輪葉柵中的油液在離心力的作用下沿曲面向外流動，在葉柵出口處射向渦輪葉柵出口，然后沿渦輪葉柵曲面作向心流動，又從渦輪葉柵出口射向?qū)л喨~柵進(jìn)口，穿過導(dǎo)輪葉柵又流回泵輪。泵輪、渦輪、導(dǎo)輪葉柵組成的圓形空間，稱之為循環(huán)圓。由于渦輪葉柵曲面形狀的設(shè)計，決定了渦輪和泵輪在同一方向旋轉(zhuǎn)。這樣，變矩器葉柵循環(huán)圓中的油液，一方面在循環(huán)圓中旋轉(zhuǎn)，一方面又隨泵輪和渦輪旋轉(zhuǎn)，從而形成了復(fù)雜的螺旋運(yùn)動，在這種運(yùn)動中，將能量從泵輪傳遞給渦輪。
渦輪的負(fù)荷是推土機(jī)負(fù)荷決定的。推土機(jī)的負(fù)荷由鏟刀傳遞給履帶行走系統(tǒng)，再傳給終傳動、轉(zhuǎn)向離合器、中央傳動、變速器和聯(lián)軸器總成，最終傳遞給變矩器渦輪。渦輪負(fù)荷小時，其旋轉(zhuǎn)速度就快；負(fù)荷大時，旋轉(zhuǎn)速度就慢。當(dāng)推土機(jī)因超載走不動時，渦輪的轉(zhuǎn)速也下降為0，成為渦輪的制動狀態(tài)。這時，因渦輪停止轉(zhuǎn)動，由泵輪葉柵射來的油液，以最大的沖擊穿過渦輪葉柵沖向?qū)л?，在不轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪葉柵中轉(zhuǎn)換成壓力，該壓力反壓向渦輪，增大了渦輪的扭矩，該增加的扭矩和渦輪旋轉(zhuǎn)方向一致，此時渦輪輸出扭矩最大，為泵輪扭矩的2.54倍。渦輪隨著負(fù)荷增大，轉(zhuǎn)速逐漸降低，扭矩逐漸增加，這相當(dāng)于一個無級變速器在逐漸降速增扭。這種無級變矩的性能與易操縱而擋位較少的行星齒輪式動力換擋變速器相配合，使推土機(jī)獲得了優(yōu)異的牽引性能。
液力變矩器是依靠液力工作的。油液在葉柵中流動時，由于沖擊、摩擦，會消耗能量，使油發(fā)熱，故液力變矩器的傳動效率是較低的。目前，國內(nèi)外最好的液力變矩器其最高效率為88%。當(dāng)變矩器的渦輪因推土機(jī)超負(fù)荷而停止轉(zhuǎn)動時，由泵輪傳來的能量全部轉(zhuǎn)化成熱量而消耗掉，此時變矩器效率為0。要想提高變矩器的傳動效率，就要掌握推土機(jī)的負(fù)荷，使渦輪有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速、推土機(jī)有適當(dāng)?shù)乃俣?；即?dāng)推土機(jī)因負(fù)荷過大而走不動時，要及時減小負(fù)荷，提一下鏟刀或由II擋換為I擋。
由變矩器的結(jié)構(gòu)和工作原理知，變矩器工作時油會有內(nèi)泄、會發(fā)熱。這就要求要及時給變矩器內(nèi)部補(bǔ)充油，并將發(fā)熱的油替換出來冷卻，形成一個循環(huán)。
TY320型和TY220型有完全相似的液力變矩器，只是進(jìn)行了幾何放大。TY160型和TY220型有基本相似的的液力變矩器，人是結(jié)構(gòu)有些變化。它們的故障和維修是基本相同的。
2、行星齒輪式動力換擋變速器
TY220推土機(jī)行星齒輪式動力換擋變速器的結(jié)構(gòu)圖，該變速器主要由四個行星排和一個旋轉(zhuǎn)閉鎖離合器構(gòu)成。
離合器有5個。第1至第4離合器的油缸體都由螺栓連接在端蓋上，它們是不運(yùn)動的。當(dāng)油缸體和活塞之間充滿壓力油時，壓力油在油超過計劃的密封下，建立油壓并推活塞壓緊摩擦片，則可將齒圈固定。
第5號旋轉(zhuǎn)閉鎖離合器的結(jié)構(gòu)比較特殊，它沒有行星機(jī)構(gòu)，其工作時是整體旋轉(zhuǎn)的。向旋轉(zhuǎn)油缸中供油時，需先向中心軸供油。工作時，壓力油通過第5離合器固定不動的殼體19中的油道，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)油缸，推動活塞工作。為防止泄漏，要用旋轉(zhuǎn)密封環(huán)進(jìn)行密封。工作完的油液，由于旋轉(zhuǎn)油缸不停地旋轉(zhuǎn)，離心力向外甩出，無法經(jīng)供油道排出，會增加摩擦片的磨損。為解決此問題，在旋轉(zhuǎn)油道排出，會增加摩擦片的磨損。為解決此問題，在旋轉(zhuǎn)油缸體上增加一個鋼球止回閥，在壓力油的作用下，它密封油孔以建立油壓，停止供油時，它會甩開，開放回油孔以回油。
TY220型推土機(jī)變速器，在結(jié)構(gòu)上許多特點，利用這些特點，可使維修更為容易進(jìn)行。如第1至第4離合器的摩擦片和光盤都是通用的；第2至第4行星排的活塞和密封環(huán)相同，行星排離合器導(dǎo)向銷相同，光盤分離彈簧相同，離合器活塞分離彈簧相同；第1至第3行星排使用同一個行星架；第4行星排的行星架利用外齒圈插入第3行星排齒圈中，并用彈簧卡圈防止軸向竄動等等。
TY320和TY220型推土機(jī)系列產(chǎn)品有完全相似的變速器，只是放大了幾何尺寸。TY160型推土機(jī)變速器，離合器的排列方式不同，第1離合器為前進(jìn)擋，第2離合器為后退擋，第3旋轉(zhuǎn)閉鎖離合器為I擋，第4離合器為III擋，第5離合器為II擋。安們有相同的使用維修特點。
3、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動器
變速器的動力傳入中央傳動后，就從縱向傳動變?yōu)闄M向傳動，由橫軸分別傳給左、右兩個轉(zhuǎn)向離合器
該機(jī)的轉(zhuǎn)向離合器是彈簧壓緊、液壓分離、常嚙合、溫式摩擦片結(jié)構(gòu)型式。它包括外鼓1、內(nèi)鼓5、壓盤2、外摩擦片3、內(nèi)齒處4、活塞15、螺栓13、套筒14與活塞15連接成一個整體，大、小彈簧支撐在內(nèi)鼓5上，彈簧的安裝負(fù)荷推動活塞15向右移動，帶動壓板2將摩擦片3和齒片4壓緊在一起，實現(xiàn)接合傳力。彈簧共8組，總安裝負(fù)荷3.2T，有足夠的壓力壓緊摩擦片以傳遞力矩。
當(dāng)推土機(jī)需要轉(zhuǎn)向(如拉動左轉(zhuǎn)向拉桿)時，淮壓油充入轉(zhuǎn)向離合器活塞15和輪轂6之間的油腔，油壓力推動活塞，帶動壓盤向左移動，摩擦片和齒片松開，不再傳遞力矩，推土機(jī)左側(cè)失去動力，在右側(cè)履帶的推動下向左轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向結(jié)束時，松開拉桿，液壓油在活塞推動下回流，轉(zhuǎn)向離合器重新接合傳力，推土機(jī)恢復(fù)直線行駛。
TY220型推土機(jī)轉(zhuǎn)向制動器是液壓助力、浮動濕式制動帶式。它包括安裝在轉(zhuǎn)向離合器外鼓上的制動帶15、助力活塞8、連桿10、浮動桿11、連桿14等零件。由于浮動機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性能，不論離合器外鼓是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，制動時都很平穩(wěn)，不會產(chǎn)生制動沖擊。
當(dāng)制動帶1.5上的制動帶襯片16磨損后，制動帶和外鼓之間間隙變大，制動跳板行程增加，當(dāng)行程增大到一定限度時，制動變得不可靠。因此，要不斷地調(diào)整制動帶間隙。推土機(jī)制動踏板標(biāo)準(zhǔn)行程和極限行程如表所示。
制動帶間隙調(diào)整的方法：拆去調(diào)節(jié)螺栓的護(hù)蓋后，將調(diào)節(jié)螺栓口右旋，扭緊制動帶以抱住外鼓(扭緊力矩約90N·m)然后擰松螺栓(TY160型擰松15/6圈，TY320型擰松11/6圈)，使制動帶和外鼓間出現(xiàn)0.3mm標(biāo)準(zhǔn)間隙，調(diào)整完成。
TY320型、TY160型和TY220型推土機(jī)系列產(chǎn)品有相似的轉(zhuǎn)向離合器和制動器，它們有相同的使用和維修特點。
