1、 毕业设计（论文） 题 目 柴油机与推土机的匹配设计 院 （系） 机械与动力工程学院 专业班级 热动 2010 3 学生姓名 学号 指导教师 职称 副教授 评阅教师 职称 201_年 6 月 日 学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标 注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论
2、文）作者（签字）： 年 月 日 摘要 I 摘 要 推土机是工程机械的一种，通过前面的推土装置对泥沙进行搬运或者清理，其工作环境一般比较恶劣， 工作过程中载荷的变化比较大，所以对推土机上的动力性能要求比较高，所以推土机上的动力装置影响着推土机性能的好坏。了解推土机上面各个部件的结构和工作原理，对推土机上的柴油机进行匹配是至关重要的。我国的推土机产业目前处于世界中上水平，要想处于世界领先还需要更多的努力。 推土机的功率输出是通过液力变矩器进行输出的，推土机动力匹配也就是柴油机与液力变矩器之间的匹配。本文先确定发动机的功率，再选择两种发动机用他们的参数和液力变矩器进行匹配，最后选择合适的柴油机。 关
3、键词：柴油机 液力变矩器 推土机 扭 矩 额定功率 ABSRACT II ABSTRACT Bulldozer is a kind of engineering machinery, through the installation diagram pushing device in front of the handling or cleaning of the sediment, work environment is bad, the working process of the change of load is relatively large, so the high requir
4、ement to the dynamic performance of a bulldozer, so the power device of bulldozer affects the performance of the bulldozers, understanding the structure and working principle of the various components of the bulldozer above matching is critical for the diesel engine of bulldozer. Chinas bulldozer in
5、dustry is currently in the world in the upper level, to be in the lead of the world still need more efforts. The power output of the bulldozer is through the torque converter output, matching that of diesel engine and hydraulic torque converter of the power matching between the bulldozer. This paper
6、 is to determine the power of the engine, and then select the two engine with their parameters and hydraulic torque converter matching, and then select the appropriate diesel engine. Keywords： Diesel； hydraulic torque converter； torque； Rated power 目录 目 录 摘 要 . I ABSTRACT. II 1 绪论 .1 1.1 工程机械简介 .1 1
7、.1.1 国内发展状况 .1 1.2 工程机械分类 .2 1.3 主要研究内容 .3 2 推土机发展、分类及基本结构和原理 .4 2.1 推土机的发展 .4 2.2 推土机的分类 .5 2.3 推土机的基本结构及原理 .6 2.3.1 推土机的外形结构 .6 2.3.2 SD16 推土机三种机型的推土装置 .7 2.3.3 三元件一级一相液力变矩器 .8 2.3.4 动力换挡变速箱 . 11 2.3.5 终传动 . 16 2.3.6 行走部分 . 17 3 工程柴油机的特性 . 18 3.1 内燃机的选型 . 18 3.1.1 内燃机特性曲线 . 18 3.1.2 内燃机的额定转速 . 19
8、3.1.3 内燃机的控制方式 . 19 3.14 工程机械柴油机的性能 . 19 4 推土机的使用特性 . 24 5 柴油机的匹配计算 . 26 5.1 匹配设计步骤 . 26 5.2 匹配计算 . 27 5.2.1 对动力装置的基本要求 . 27 5.2.2 匹配原则 . 27 5.2.3 计算步骤 . 27 5.2.4 详细计算 . 28 6 结论 . 37 参考文献 . 38 致 谢 . 39 1 绪论 1 1 绪论 1.1 工程机械简介 工程机械 , 其实就是用于工程建设的施工机械的总称。这个设备的定义和称呼在世界上都差不多，比如德国叫做建筑机械与装置；英、美则是称它为建筑机械与设备；
9、俄罗斯称呼为建筑与筑路机械，日本却叫做建设机械。因为它 在人类的生活中所占据的不可撼动的重要地位，使得每个国家对它的运用都很广泛。与其他的国家相比较，中国的工程机械的种类更是繁多，增加了许多独特的行业，比如：铁路路线工程机械、电梯、叉车、装修机械等等，范围也比起其他国家更加广泛一些。 工程机械的运用历史是非常悠久的，自从人类借助起重工具替代人力的时候就已经开始了，因为起重工具就属于工程机械。早在公元前 1600 年左右，我国就已经开始使用桔槔和辘轳。桔槔就代表起重杠杆，辘轳代表的是手摇绞车。对于起重工具的使用，罗马和古代埃也有着悠久的历史，最起码，没有起重杠杆，金字 塔就不可能建成。 自从瓦特
10、发明了蒸汽机之后，近代工程机械的发展也就正是开始了。 19 世纪初，欧洲所使用的压路机、挖掘机、起重机等都是由蒸汽机驱动。直到勒努瓦研制出世界上第一台内燃机及德国的雅可比发明直流发动机之后，工程机械得到较快的发展速度。第二次世界大战爆发之后，发展更是迅速。它的品种、数量和质量能直接影响一个国家生产建设的发展，所以没有哪个国家会忽视它的重要性。 1.1.1 国内发展状况 我国工程机械的发展的发展时间也已经有 50 多年了。从 1954 年抚顺重型机器厂从苏联引进机械式挖掘机并与 1961 年 7 月成功 试制我国历史上第一台挖掘机，到 1963 年我国成功开始试制国内第一台 Z1-4装载机，再到
11、 1978 年天工所应机械部要求制定出以 Z450 为基准的我国轮式装载机系列标准，最后到现在，进入工程机械的成熟时代，在这其间有许多的著名企业已经发展的一个很高的水平。 1989 年徐工集团和三一集团相继成立； 1992 年长沙中联重工科技发展有限公司成立； 1999 湖南山河智能机械股份有限公司成立； 2004 年山东众友工程机械有限公司成立；到 2007 年也取得了骄人的成绩。在 07 年世界工程机械 50 强评比中，我国有徐工集团、中联、三一重工、山 推、铆工、厦工这 7家企业上榜，1 绪论 2 其中徐工以年销售收入 25.48 亿美元位居十四，山推位居 28 名，三一重工居 26名，
12、这三家企业则是 07 年企业评比中排行榜中上升幅度最大的企业。 2003 2008年国内外挖掘机销量、新机销量和进口二手挖掘机数量对比详见表 1-1。 表 1-1 2003 2008 年国内外挖掘机销量、新机销量和进口二手挖掘机数量对比 年度 2003 2004 2005 2006 2007 2008 总销量 63000 48921 48142 70018 91832 103023 新机销量 38000 33921 33642 32000 64282 74177 进口二手挖掘机 25000 15000 14500 20000 27550 28846 进口二手机 /总销量 39.68% 30.6
13、6% 30.12% 28.56% 30% 28% 我国的机械行业经过五十年的发展取得了骄人的成绩。在 2005 年生产工程机械的企业约有 1000 家，其中外商独资合资企业 130 家；年销售额 1000 万以上企业有 300 家；亿元以上企业有 100 家，年销售额 940 亿元，占全行业的 75%；10亿元以上的企业有 23 家，年销售额占全行 业的 50%。如下表 1-2。 表 1-2 2005 年国内工程机械行业规模以上企业分布情况统计表 项目 数量 销售额 年销售额占行业百分比 外商独资 130 家 年销售额 1000 万以上企业 300 家 亿元以上企业 100 家 940 亿元
14、75% 10 亿元以上企业 23 家 50% 2005 年 -2008 年行业销售收入情况见表 1-3。 表 1-3 2006 年 2008 年工程机械行业销售收入情况统计表 年份 2006 2007 2008 销售额 969.96 亿元 2223 亿元 1471.68 亿元 同比增 长率 34.17% 37% 48.05% 1.2 工程机械分类 工程机械主要分为： 挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、路面机械、压实机械、桩工机械、工业车辆、混凝土机械、钢筋和预应力机械、装修机械、凿岩机械、掘进机械、气动工具、铁路线路机械、市政工程与环卫机械、军用工程机械、电梯与扶梯、工程机械专用零部件、其
15、它专用工程机械 等 1。 1 绪论 3 1.3 主要研究内容 本设计主要研究的是铲土运输机械，也就是推土机。而推土机与柴油机的匹配设计是一项非常重要的工程实践项目，在内燃机应用领域具有重要地位；内燃机与工程机械 的匹配设计与计算是保证工程机械优良使用性能的前提条件。 所以本文的主要研究内容如下： （ 1）柴油机特性分析； （ 2）推土机使用特性分析； （ 3）柴油机与工程机械的匹配设计与计算。 2 推土机发展分类基本结构和原理 4 2 推土机发展、分类及基本结构和原理 推土机是工程机械中比较常见的一种。它的主要功能是推土、铲土、运土、卸土。 推土机 属于 工程车辆，大型的金属推土刀安装在前方，
16、推土刀位置和角度可以调整， 在 使用时放下 前面的 推土刀，向前铲削并推 平 沙、石块及送 运送 泥 沙 等。推土机能 够 单独完成挖土、运土和卸土工作，操作灵活、转动方便、所需工作面小、行驶速 度快。 推土机 主要适用于一 类土 至三类土的浅挖 、 短运，如场地 的 清理或平整，开挖深度不大的基坑以及回填，推筑高度不大的路基等 1。 2.1 推土机的发展 第一台履带式推土机是由美国 Benjamin Holt 在 1904 年研制出的，它是对拖拉机进行的改进，在履带式拖拉机上安装人力提升的推土装置，用的动力系统是蒸汽机，后来卡特彼勒公司研制出了以天然气和汽油机为动力系统的履带式推土机，铲刀也
17、发展成为钢丝绳提升 1。 五十年代的时候履带式推土机的功率还只有 74kw，发展不快，规格和品种也不齐全，七十年代才出现了 301.5KW 的推土机。随着工程建筑和资源开发的发展需要，围绕效率高 、 成本低 为 核心 ， 开发 出了 大型化 、 机电一体化和液压化的履带式推土机 1。 随着工业技术的发展和变革，目前的柴油机都采用柴油机驱动，推土所用铲刀和松土器都采用液压缸提升。 目前世界上大型的 推土机公司有美国的卡特彼勒公司，日本的小松公司 和 德国的利勃海尔公司。 都 代表着世界推土机 及其他工程机械先进 水平。 我国的推土机发展 是 在新中国成立以后才开始的，目前已经初步形成了一定的生产
18、规模，研制水平也有很大的进步 。 不仅满足了国内市场的需要，也打入 了国际市场。但是跟国 际的先进技术 水平之间 还有很大的差距， 国内产品 的技术水平 较 低，可靠性差，规格较小，大多数在 200KW 以下。为了满足国内建筑工程施工和露天矿开采扩大的需要 ， 我国引进了国外的先进技术，与外企合作并且取得了 显著 的效果。 1982 年黑龙江引进了两台 D9L 型高架链轮推土机 ；接着 1986 年又 引进了 D10 型推土机 ； 山东的推土机总厂二分厂 也 引进 了 美国卡特彼勒公司的履带行走装置技术， 如图 2-1所示； 鞍山工程机械股份有限公司和德国利勃海尔公司合作开发了全液压推土机。在
19、 1996 年上海彭浦机械厂和天津工程机械研究所联合完成 “ 八五 ” 公关 的新产品 上海 410 型履带式推土机 1，这也 是我国2 推土机发展分类基本结构和原理 5 目前自行开发的最大 的 推土机 ，如图 2-2 所示。 规格 ： 整机重量 47t； 发动机功率 306kW；采用重发 KT A19- C 型柴油机；燃料供给系统装有美国康明斯 PT 泵 ，可提供最佳供油状态。 图 2-1 卡特彼勒 D8R 履带式推土机 图 2-2 410 型 履带式推土机的试验样机 2.2 推土机的分类 推土机的划分方式不同，分类也不同。 推土机按其行走的方式不同可分类为履带式和轮胎式两种。履带 式推土机对地面的附着牵引力大，接地的比压较小 （ 0.04 0.13MPa），所以爬坡能力大，但是也导致了行驶速度低。而轮胎式推土机则相反，它行驶速度高，机动性较履带式的灵活，作业的循环时间短，运输转移快捷方便，但是牵引力没有履带式推土机的大，适用于经常需要变换工地和野外的工作情况 1。 推土机按用途分又可以分为通用型和专用型两种。通用型是按国家标准生产的机型，在土石方工程中运用的比较广泛。专用型则是用于特殊的工况下的机型，有采用三角形宽履带板以降低接地比压的湿地推土机和沼泽地推土机、无人驾驶
