履带底盘驱动轮、引导轮与支重轮和拖链轮相对位置确定

郝巧平， 李显武， 邓峰， 韩军， 王庆超

（内蒙古北方重型汽车股份有限公司，内蒙古包头014030）

履带底盘驱动轮、引导轮与支重轮和拖链轮相对位置确定

郝巧平， 李显武， 邓峰， 韩军， 王庆超

（内蒙古北方重型汽车股份有限公司，内蒙古包头014030）

“四轮一带”的位置确定对旋挖钻机在行进、后退、转场、作业时影响比较大，对整车的行走系统效率、履带接地长度、改善附着性能、履带局部的接地比压、局部下陷甚至整机下陷、履带接地比压分布均匀性、整机稳定性等都有很大影响。

四轮一带；旋挖钻机；接地比压；稳定性

0 引言

根据旋挖钻机相关的性能、质量等参数，以及通过整机参数计算得到“四轮一带”的规格及支重轮数量，参照“四轮一带”相关参数，通过对“四轮”位置的最终确定，来满足旋挖钻机性能要求。

1 驱动轮、离驱动轮最近的拖链轮和支重轮位置的确定

1.1 最后端支重轮和驱动轮位置的确定（即离去角的确定）

假定履带底盘驱动轮中心O1，距驱动轮最近的支重轮为O2，距驱动轮最近的拖链轮中心为O3（见图1）。

图1

步骤如下：

1）首先确定O1和O2圆位置。任意画一点作为O1，以驱动轮分度圆半径r1为半径画圆，做O1圆切线，使切线与水平夹角为3°（初定离去角，满足2°～5°范围），向上做切线的平行线，平行距离为r2+hb（r2为支重轮上与链轨相接触圆柱面半径，hb为链轨销轴中心与上述接触面的垂直距离），然后画竖直直线，使直线到O1圆心距离为N（N是离驱动轮最近支重轮圆心到驱动轮圆心距离，其值由设计者根据驱动轮齿顶圆、支重轮安装尺寸及履带架驱动轮安装架结构确定），与前端平行线交于O2点，以O2点为圆心、r2+hb为半径画圆。

2）O3圆位置确定。做O1圆切线，使切线与水平夹角为171°（设计者根据底盘所选结构初定的夹角），向下做切线的平行线，平行距离为r3+hb（h为链轨销轴中心与上述接触面的垂直距离），然后画竖直直线，使直线到O1圆心距离为M，M=（L-14t）/2，14t为前后两个支重轮的距离），与前端平行线交于O3点，以O3点为圆心，r3+hb为半径画圆。

3）分别作O1、O2和O1、O3圆的公切线。在O1圆上其切点分别为b和c（图1）；在O2圆上切点为a1（图2）；

4）作下端水平链轨销轴中心线，交O2圆为a0（图2），交切线ba1与a点；

5）作上端水平链轨销轴中心线，交O1圆、O3圆切线于d点（如图1）；

图2

6）设a、b点距离为x，x除以t（t为链轨节距）得到的商“四舍五入”整数化后为y，y乘以t的值设为R；

7）a点为圆心，R为半径画弧，交驱动轮分度圆右下方于e点（如果此时该e点位于b点的左侧，则需要以R+t为半径画弧重新确定该点）。此时，直线ae与水平面的夹角则可认为是该履带装置的离去角；

8）根据确定好的离去角重新画图，确定离驱动轮最近的支重轮准确位置。

如果此时得到角度的数值不符合设计要求（超出相关资料推荐的范围），则可通过改变支重轮中心O1和驱动轮中心O2点之间相对的坐标位置，调整离去角的大小，直到满意为止（一般推荐2°～5°）。

1.2 拖链轮中心点O3的调整

1）从上述e点为圆心开始，以链轨节距t为半径，沿ec弧线和cd线段依次画弧分别交于e1、e2、e3、…、ei点，在取ei点时，必须确保ei到cd线段与圆O3的切点距离为最短（图1），如果ei点略超过d点而与cd线段延长线相交，则此ei点为最终所求的点。

2）为了不使整机高度变得太高，确定ei点之后，保持拖链轮中心O3与d点相对位置关系不变，直接把d点平移至ei点，此时得到拖链轮的中心就是所要求解的点（设为O3）。

2 引导轮、离引导轮最近的支重轮和拖链轮位置的确定

2.1 引导轮端链轨与地面夹角的确定（即接近角）

假定履带底盘引导轮中心O4，距离引导轮最近的支重轮中心为O5，离引导轮最近的拖链轮中心为O6（图3）。

图3

1）首先确定O4和O5圆位置，任意画一点作为O4，利用引导轮与链轨接触圆柱面半径r4及上述链轨节距t、hb参数，作出该链轨绕引导轮分布时其连接销轴中心的分布圆（图3）；在引导轮右侧画一条直线，使引导轮中心O4点到直线距离为A（A为设计者所定尺寸，满足引导轮在缓冲弹簧达到最大变形时，支重轮与引导轮相互不发生干涉），在直线上任取一点作为O5。

2）设在水平方向上离支重轮最近的链轨销轴中心为j（如图3），过j点作销轴分布圆的切线，切点为k，调整j点位置使切线与水平夹角为2°（初定接近角，满足1°～3°范围）。上下调整O5点位置，使O5点到水平链轨销轴中心线为r2+hb。

3）设j、k点距离为x1，x1除以t（t为链轨节距）得到的商“四舍五入”整数化后为y1，y1乘以t的值设为R1。

4）以j点为圆心、R1为半径画弧，交引导轮上销轴中心分布圆左下方与m点（如果此时该m点位于k点的右侧，则需要以R1+t为半径画弧重新确定该点）。此时，直线jm与水平面的夹角（锐角）则可认为是该履带装置的接近角。

如果此时得到角度的数值不符合设计要求（超出相关资料推荐的范围），则可通过改变引导轮中心O4的纵坐标y的值来调整接近角的大小，直到满意为止（一般推荐1°～3°）。接近角在底盘行走过程中是不断变化的，当j点处于O5点正下方时（两者的水平坐标相同），接近角应为最小值，随着车辆的向前移动，以及引导轮遇到阻力的后移，其接近角都会有所增加（忽略销轴、链轨之间磨损等因素）。

2.2 距离引导轮最近的拖链轮位置调整

1）画O6点距驱动轮端拖链轮为14t，并在同一水平线上，以O6点作为距离引导轮最近拖链轮中心为圆心，以r3+h为半径画圆；

2）作该圆与驱动轮上链轨销轴中心分布圆的公切线，分别相切与u、s点。

3）从图4中的m点开始，以t为半径依次画弧，与圆弧mu及线段us相交于m1，m2，m3，…，mi，mi+1点，使mi点到切点s的距离比mi+1点到切点s的距离要短；

图4

4）在图4中，设定在引导轮上离u点最近的链轨销轴中心为v，以vmi距离为半径画圆，并交过O6点水平线为Ot点，则Ot点就是所要求拖链轮最终的位置点。

3 结论

根据以上4个轮的位置分析确定，经实践证明此方法是可行的，可用于指导旋挖钻机、挖掘机等履带式车辆的分析计算。

［1］ MT/T910-2002悬臂式掘进机履带行走机构设计导则［S］.北京：煤炭工业出版社，2003.

［2］ 吴兆成，吕伟祥，韩立华.驱动轮引导轮布置设计及其轮距的确定［J］.工程机械，2011（4）：40-42.

（编辑启 迪）

TU 6

B

1002－2333（2014）05－0252－03

郝巧平（1979—），男，工程师，主要从事工程机械产品设计与工艺工作。

2014-01-02