履帶底盤驅動輪、引導輪與支重輪和拖鏈輪相對位置確定

郝巧平， 李顯武， 鄧峰， 韓軍， 王慶超

（內蒙古北方重型汽車股份有限公司，內蒙古包頭014030）

履帶底盤驅動輪、引導輪與支重輪和拖鏈輪相對位置確定

郝巧平， 李顯武， 鄧峰， 韓軍， 王慶超

（內蒙古北方重型汽車股份有限公司，內蒙古包頭014030）

“四輪一帶”的位置確定對旋挖鉆機在行進、后退、轉場、作業時影響比較大，對整車的行走系統效率、履帶接地長度、改善附著性能、履帶局部的接地比壓、局部下陷甚至整機下陷、履帶接地比壓分布均勻性、整機穩定性等都有很大影響。

四輪一帶；旋挖鉆機；接地比壓；穩定性

0 引言

根據旋挖鉆機相關的性能、質量等參數，以及通過整機參數計算得到“四輪一帶”的規格及支重輪數量，參照“四輪一帶”相關參數，通過對“四輪”位置的最終確定，來滿足旋挖鉆機性能要求。

1 驅動輪、離驅動輪最近的拖鏈輪和支重輪位置的確定

1.1 最后端支重輪和驅動輪位置的確定（即離去角的確定）

假定履帶底盤驅動輪中心O1，距驅動輪最近的支重輪為O2，距驅動輪最近的拖鏈輪中心為O3（見圖1）。

圖1

步驟如下：

1）首先確定O1和O2圓位置。任意畫一點作為O1，以驅動輪分度圓半徑r1為半徑畫圓，做O1圓切線，使切線與水平夾角為3°（初定離去角，滿足2°～5°范圍），向上做切線的平行線，平行距離為r2+hb（r2為支重輪上與鏈軌相接觸圓柱面半徑，hb為鏈軌銷軸中心與上述接觸面的垂直距離），然后畫豎直直線，使直線到O1圓心距離為N（N是離驅動輪最近支重輪圓心到驅動輪圓心距離，其值由設計者根據驅動輪齒頂圓、支重輪安裝尺寸及履帶架驅動輪安裝架結構確定），與前端平行線交于O2點，以O2點為圓心、r2+hb為半徑畫圓。

2）O3圓位置確定。做O1圓切線，使切線與水平夾角為171°（設計者根據底盤所選結構初定的夾角），向下做切線的平行線，平行距離為r3+hb（h為鏈軌銷軸中心與上述接觸面的垂直距離），然后畫豎直直線，使直線到O1圓心距離為M，M=（L-14t）/2，14t為前后兩個支重輪的距離），與前端平行線交于O3點，以O3點為圓心，r3+hb為半徑畫圓。

3）分別作O1、O2和O1、O3圓的公切線。在O1圓上其切點分別為b和c（圖1）；在O2圓上切點為a1（圖2）；

4）作下端水平鏈軌銷軸中心線，交O2圓為a0（圖2），交切線ba1與a點；

5）作上端水平鏈軌銷軸中心線，交O1圓、O3圓切線于d點（如圖1）；

圖2

6）設a、b點距離為x，x除以t（t為鏈軌節距）得到的商“四舍五入”整數化后為y，y乘以t的值設為R；

7）a點為圓心，R為半徑畫弧，交驅動輪分度圓右下方于e點（如果此時該e點位于b點的左側，則需要以R+t為半徑畫弧重新確定該點）。此時，直線ae與水平面的夾角則可認為是該履帶裝置的離去角；

8）根據確定好的離去角重新畫圖，確定離驅動輪最近的支重輪準確位置。

如果此時得到角度的數值不符合設計要求（超出相關資料推薦的范圍），則可通過改變支重輪中心O1和驅動輪中心O2點之間相對的坐標位置，調整離去角的大小，直到滿意為止（一般推薦2°～5°）。

1.2 拖鏈輪中心點O3的調整

1）從上述e點為圓心開始，以鏈軌節距t為半徑，沿ec弧線和cd線段依次畫弧分別交于e1、e2、e3、…、ei點，在取ei點時，必須確保ei到cd線段與圓O3的切點距離為最短（圖1），如果ei點略超過d點而與cd線段延長線相交，則此ei點為最終所求的點。

2）為了不使整機高度變得太高，確定ei點之后，保持拖鏈輪中心O3與d點相對位置關系不變，直接把d點平移至ei點，此時得到拖鏈輪的中心就是所要求解的點（設為O3）。

2 引導輪、離引導輪最近的支重輪和拖鏈輪位置的確定

2.1 引導輪端鏈軌與地面夾角的確定（即接近角）

假定履帶底盤引導輪中心O4，距離引導輪最近的支重輪中心為O5，離引導輪最近的拖鏈輪中心為O6（圖3）。

圖3

1）首先確定O4和O5圓位置，任意畫一點作為O4，利用引導輪與鏈軌接觸圓柱面半徑r4及上述鏈軌節距t、hb參數，作出該鏈軌繞引導輪分布時其連接銷軸中心的分布圓（圖3）；在引導輪右側畫一條直線，使引導輪中心O4點到直線距離為A（A為設計者所定尺寸，滿足引導輪在緩沖彈簧達到最大變形時，支重輪與引導輪相互不發生干涉），在直線上任取一點作為O5。

2）設在水平方向上離支重輪最近的鏈軌銷軸中心為j（如圖3），過j點作銷軸分布圓的切線，切點為k，調整j點位置使切線與水平夾角為2°（初定接近角，滿足1°～3°范圍）。上下調整O5點位置，使O5點到水平鏈軌銷軸中心線為r2+hb。

3）設j、k點距離為x1，x1除以t（t為鏈軌節距）得到的商“四舍五入”整數化后為y1，y1乘以t的值設為R1。

4）以j點為圓心、R1為半徑畫弧，交引導輪上銷軸中心分布圓左下方與m點（如果此時該m點位于k點的右側，則需要以R1+t為半徑畫弧重新確定該點）。此時，直線jm與水平面的夾角（銳角）則可認為是該履帶裝置的接近角。

如果此時得到角度的數值不符合設計要求（超出相關資料推薦的范圍），則可通過改變引導輪中心O4的縱坐標y的值來調整接近角的大小，直到滿意為止（一般推薦1°～3°）。接近角在底盤行走過程中是不斷變化的，當j點處于O5點正下方時（兩者的水平坐標相同），接近角應為最小值，隨著車輛的向前移動，以及引導輪遇到阻力的后移，其接近角都會有所增加（忽略銷軸、鏈軌之間磨損等因素）。

2.2 距離引導輪最近的拖鏈輪位置調整

1）畫O6點距驅動輪端拖鏈輪為14t，并在同一水平線上，以O6點作為距離引導輪最近拖鏈輪中心為圓心，以r3+h為半徑畫圓；

2）作該圓與驅動輪上鏈軌銷軸中心分布圓的公切線，分別相切與u、s點。

3）從圖4中的m點開始，以t為半徑依次畫弧，與圓弧mu及線段us相交于m1，m2，m3，…，mi，mi+1點，使mi點到切點s的距離比mi+1點到切點s的距離要短；

圖4

4）在圖4中，設定在引導輪上離u點最近的鏈軌銷軸中心為v，以vmi距離為半徑畫圓，并交過O6點水平線為Ot點，則Ot點就是所要求拖鏈輪最終的位置點。

3 結論

根據以上4個輪的位置分析確定，經實踐證明此方法是可行的，可用于指導旋挖鉆機、挖掘機等履帶式車輛的分析計算。

［1］ MT/T910-2002懸臂式掘進機履帶行走機構設計導則［S］.北京：煤炭工業出版社，2003.

［2］ 吳兆成，呂偉祥，韓立華.驅動輪引導輪布置設計及其輪距的確定［J］.工程機械，2011（4）：40-42.

（編輯啟 迪）

TU 6

B

1002－2333（2014）05－0252－03

郝巧平（1979—），男，工程師，主要從事工程機械產品設計與工藝工作。

2014-01-02