平地機的結(jié)構(gòu)與工作原理

平地機是一種高速、高效、高精度和多用途的土方工程機械。它可以完成公路重要內(nèi)容場、農(nóng)田等大面積的地面平整和挖溝、刮坡、推土、排雪、疏松、壓實、布料、拌和、助裝和開荒等工作。是國防工程、礦山建設(shè)、道路修筑、水利建設(shè)和農(nóng)田改良等施工中的重要設(shè)備。
　　自20世紀(jì)20年代起，在近80年的發(fā)展歷程中，平地機經(jīng)歷了低速到高速、小型到大型、機械操縱到液壓操縱、機械換擋到動力換擋、機械轉(zhuǎn)向到液壓助力轉(zhuǎn)向再到全液壓轉(zhuǎn)向以及整體機架到鏟接機架的發(fā)展過程。整機可靠性、耐久性、安全性和舒適性都有了很大的提高。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)平地機的主導(dǎo)廠家有：中外建發(fā)展股份有限公司（簡稱中發(fā)展公司）、哈爾濱四海工程機械公司、常林股份有限公司、卡特彼勒公司（美）、小松公司、三菱公司（日）和O&K公司（德）等。
　　平地機一般由發(fā)動機、機械及液壓傳動系統(tǒng)、工作裝置、電氣與控制系統(tǒng)，以及底盤和行走裝置等部分組成。
　　純機械傳動的平地機上，發(fā)動機的動力經(jīng)過機械或動力換擋變速器、機械式驅(qū)動橋（主傳動輪邊減速和平衡箱）傳給驅(qū)動輪，如卡特16G型和天工PY250型平地機。
　　液力機械傳動平地機上，變速器前裝有液力變矩器?，F(xiàn)在國內(nèi)外大多數(shù)廠家都采用這種型式。
　　現(xiàn)在已有多種綜合采用兩種傳動型式的平地機，如德國O&K-FAUN公司和中外建發(fā)展股份有限公司引進的F105A型、F155A型平地機，后橋為液力傳動，前橋為液壓機械傳動。綜合采用不同的傳動型式，可以更好地實現(xiàn)前后輪同步，避免功率循環(huán)，減輕輪胎磨損；甚至可以根據(jù)工況需要，實現(xiàn)前輪朋動式超速驅(qū)動，更有效地發(fā)揮車輪的驅(qū)動作用。
　　工作裝置可采用純機械操縱，也可以采液壓操縱或電液自動控制（即以液壓傳動為基礎(chǔ)，采用半自動或自動控制，包括激光信號自動控制等）。平地機的機架結(jié)構(gòu)有整體機架（或稱剛性機架，如中發(fā)展公司的PY160B型平地機）和鉸接式機架（國內(nèi)外平地機廠家大多采用此種結(jié)構(gòu)，如美國卡特公司G系列，德國O&K-FAUN公司的F系列，中外建發(fā)展公司的PY160C型、PY180型和PY200型，常林PY190A型，哈爾濱四海DRESSER800系列等）。轉(zhuǎn)向方式有前輪轉(zhuǎn)向和鏟接轉(zhuǎn)向（前輪和機架折腰轉(zhuǎn)向）。
　　平地機的車輪布置型式（即總輪數(shù)×驅(qū)動輪數(shù)×轉(zhuǎn)向輪數(shù)）一般有：4×2×2、4×4×4、6×6×6、6×6×2、6×4×6、6×4×2等6種。國內(nèi)外大多數(shù)平地機多采用6×4×2（鉸接機架）。國產(chǎn)的PY160B型平地機的車輪布置為6×4×6；PY160C型、PY180型平地機車的輪布置為6×4×2。
　　國內(nèi)外平地機的主要技術(shù)性能如表1和表2所示。

生產(chǎn)廠家 日本小松(公司) 美國卡特彼勒(公司) 
產(chǎn)品型號 GD665A-1 GD605A-1 14G 16G 
外形尺寸(長×寬×高)mm 8270×2375×3295 8270×2375×3295 9220×2840×2870 9960×3100×3070 
工作重量kg 12880 13060 18370 24260 
發(fā)動機 型號 小松康明斯NH220-CI 3306 3406 
功率 kw 108 123 134 186 
轉(zhuǎn)速 r/min 1800 1800 2000 2000 
鏟刀 尺寸(長×高)mm 3710×620 4010×700 4270×686 4880×790 
側(cè)伸距離mm 右2100左2070 右2395左2310 右3070左2080 右3370左2310 
工作裝置操縱方式 液壓式 
最小轉(zhuǎn)彎半徑 m 7.1　 7.9 8.2 
傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)形式 液力機械 
I擋(后退)km/h 　0-4.1 0-4.1 0-50.6 0-43.3 
Ⅱ擋(后退)km/h 　0-7.4 　0-7.4 
Ⅲ擋(后退)km/h 　0-12.4 　0-12.4 
Ⅳ擋(后退)km/h 　0-17.2 　0-17.2 
Ⅴ擋(后退)km/h 　0-30.9 　0-30.9 
Ⅵ擋(后退)km/h 　0-51.6 　0-51.6 
Ⅰ擋(前進)km/h 　0-3.5 　0-3.5 0-43.5 0-43.3 
Ⅱ擋(前進)km/h 　0-6.3 　0-6.3 
Ⅲ擋(前進)km/h 　0-10.5 　0-10.5 
Ⅳ擋(前進)km/h 　0-14.5 　0-14.5 
Ⅴ擋(前進)km/h 　0-26.1 　0-26.1 
Ⅵ擋(前進)km/h　 0-43.6 0-43.6 
輪胎規(guī)格 13.00-24-10PR 16.0-24-12PRG-2 18.0-25-12PRE-2 
軸距mm 　6000 6450 6960 

　　PY160C型平地機制動系統(tǒng)由行車制動系統(tǒng)和停車制動系統(tǒng)組成。行車制動系統(tǒng)由空氣壓縮機、制動閥、助力器和制動器等組成（如2所示）。
　　2、平地機總體布置特點
　　平地機前橋可以繞中心樞軸擺動，中后軸裝在可以上下擺動的平衡箱上，鏟刀裝在前后橋的中間。這樣的布置和結(jié)構(gòu)保證了平地機永遠(yuǎn)有6只車輪同時著地；后橋重量均勻分布在中后輪上，使得鏟刀跳動遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于因地面不平整而引起的車輪跳動，從而使平地機具有自動提高地面平整度的能力。
　　鉸接式平南要的駕駛室可以布置在前機架上，也可以布置在后機架上?？ㄌ毓镜?6G和中發(fā)展公司的PY250型平地機的駕駛室布置在前機架上，鏟刀與駕駛員的相對位置不隨轉(zhuǎn)向變變化；鏟刀運動時，以前機架為參照物，因此駕駛員能準(zhǔn)確地判斷鏟刀的位置和工作狀態(tài)。但因發(fā)動機、變速器、制動器等操縱系統(tǒng)都跨越鉸接點，總體布置比較困難；別外，駕駛員隨前機架偏擺、頻繁轉(zhuǎn)向、因而容易疲勞。
　　中發(fā)展公司的PY180型、PY160C型平地機的駕駛室布置在后機架上，布局容易，可以實現(xiàn)較大的鉸接轉(zhuǎn)向角，工作舒適性較好。
　　3、PY160C型平地機的基本結(jié)構(gòu)
　　PY160C型平地機的傳動系統(tǒng)為液力機械式的，它由液力變矩器、變速器、后橋和平衡箱等部件組成（見圖1）。液力變矩器為單級。變速器為動力換擋，前進兩擋，后退兩擋，高低速兩擋，從而使平地機具有前進4擋，后退4擋。
　　行車制動系統(tǒng)如圖2所示?？諝鈮嚎s機將壓縮空氣壓入貯氣筒中，通過氣制動閥控制，使壓縮空氣推動助力器活塞，將主缸的制動油分別壓入4個制動器的制動分泵中，推動蹄片產(chǎn)生制動作用。
　　作業(yè)液壓系統(tǒng)原理如圖3所示。該系統(tǒng)為定量雙泵雙回路系統(tǒng)。它由一個封閉式油箱、一個雙聯(lián)齒輪泵（GPC4-32-32-C7-F4-30-L），兩個整體式五聯(lián)多路換向閥（ZDF50-b15L-YT）和液壓缸、液壓馬達(dá)及管路等組成。雙聯(lián)泵安裝在變矩器泵輪輸出軸處，因此雙聯(lián)泵總是和發(fā)動一起轉(zhuǎn)動，兩個整體式多路換向閥與雙聯(lián)泵分別組成兩個各自獨立的液壓系統(tǒng)。工作壓力為p1-p2=16Mpa；流量為q1=q2=64L/min（轉(zhuǎn)速為2000r/min時）。左、右兩升降缸由兩只等流量的回路供油，因此，兩只升降缸的升降基本上實現(xiàn)了同步和同速，從而保證了平地機作業(yè)性能的要求。
　　前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用全液壓轉(zhuǎn)向裝置，由齒輪泵、全液壓轉(zhuǎn)向器、閥塊、液壓缸等組成（見圖4）