平地机的工作装置的设计

3.2平地机铲刀设计

如图3.9所示，铲刀是有铲刀体，刀片和侧刀片组成。

1.铲刀体；2.刀片；3.侧刀片

图3.9 铲刀结构图

铲刀体1是一个焊接件，刀片和侧刀片用螺钉固定在铲刀体上，磨损后可随时更换，刀片和侧刀片均用耐磨耐冲击的钢材制成，刀片需经过热处理。

3.2 .1铲刀阻力计算

在平地机的所有作业工况中，要以构筑路堤的铲掘作业阻力为最大。耙松硬土时的作业阻力也很大，但它不是与铲掘作业同时进行。其它作业工况如平整地面、刮削边坡等，由于切削层很薄、土质松软，因此与上述作业阻力相比较小。

平地机作业时，铲刀上的作业阻力计算方法与推土机大体相同，可用图2.1所示简图加以分析。

图3.10 铲刀工作阻力分析

3.2 .1.1铲刀切削阻力

目前确定切削比阻力大多采用的经验公式，根据【铲土运输机械设计】公式（1.13）可知：

pQ (MPa) （3.1） kb?10bh-6式中P； Q—作用在刀刃上的切削阻力（N）

b—切削刃宽度(m)；

h—切削层厚度(m)。

可得铲刀切削力为：

pQ=kbbh?106 (3.2)

结合平地机铲刀之尺寸参数，则切削阻力为：

pQ=kbl1hcp?106 （3.3）式中kb—切削比阻力（MPa）；

。 hcp—平均切削厚度（m）

根据【铲土运输机械设计】表1.1得：

表3.1各种土的切削比Kb

土 级 别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 土 的 名 称 砂，砂质土，中等温度松散粘土，种植土 粘质土，中细砂砾，松散软粘土 密实粘土，中等粘土，松散粘土，软泥炭 具有碎面或卵石的粘土质，重湿粘土，中等结实煤炭，有少量杂质的石砾堆积物 中等积炭，重干粘土，面硬的黄土，软石膏 Kb(MPa) 10~30 30~60 60~130 130~250 l1—铲刀刃切削土部分的长度(m)；

Ⅴ 250~320 3.2.1 .2铲刀与土接触的水平摩擦阻力

根据【铲土运输机械设计】公式（8.2）得：

Pu1?u1PZ (N) (3.4)

u1—土与钢的摩擦系数（见表3.2）；

Pz—铲刀作业所受垂直阻力(N)。

根据【铲土运输机械设计】表1.5得：

表3.2土与钢、土与砂的摩擦系数u1、u2

土 的 名 称 砂 对 砂 中 等 粘 土 重 粘 土 u1 u2 0.8 1.0 1.2 0.35 0.50 0.80 3.2.1 .3铲刀与土接触的水平摩擦阻力

根据【铲土运输机械设计】公式（8.3）得：

Pu2?V?ru2sin?(N) （3.5）

(H?hcp)23(m) （3.6）式中V??L

2tg?其中H—铲刀高度尺寸（m）。

3.2.1 .4铲刀前面土堆沿铲刀表面纵向移动所造成的阻力

根据【铲土运输机械设计】公式（8.4）得：

Pu3?V?ru2u1cos?(N) （3.7）

式中u2—土的内摩擦系数（见表3.2） 平地机作业水平总阻力为：

Px?PQ?Pu1?Pu2?Pu3 （3.8）

3.2 .2铲刀尺寸的确定

3.2.2 .1铲刀长度的验算

平地机的作业目的与推土机不同；推土机以铲掘和推运土方为主，而平地机则以刮削不厚的土层，并把它连续地侧移到平地机行驶路线—旁。铲刀的长度L是根据平地机的额定有效牵引力PH来确定的，任务书中要求铲刀的长度为3965mm,故有必要对铲刀的长度进行验算。

根据章节2.2.3内容可知，在选取平地机功率为149KW后，平地机的PH约为84554.9N，即约为84.6KN。

令PH=PQ，则l1?PH。 Kbhcp根据表3.1，选取Kb=90，又由任务书已知铲刀切土深度为500mm,取

2hcp=?500=333.3(mm)。

3则l1?PH84.6==2.82（m）。 Kbhcp90?0.333根据【铲土运输机械设计】图8.10和图8.11得图3.11和图3.12。

图3.11 根据F和ε确定l2

图3.12 铲刀作业系数

由图3.11可知，根据铲土截面积F和铲刀的倾角ε可直接查得l2之值。