平地机

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利用刮刀平整地面的土方机械
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简介及应用
平地机是土方工程中用于整形和平整作业的主要机械，广泛用于公路、机场等大面积的地面平整作业。平地机之所以有广泛的辅助作业能力，是由于它的刮土板能在空间完成6度运动。它们可以单独进行，也可以组合进行。平地机在路基施工中，能为路基提供足够的强度和稳定性。它在路基施工中的主要方法有平地作业、刷坡作业、填筑路堤。平地机是一种高速、高效、高精度和多用途的土方工程机械。它可以完成公路重要内容场、农田等大面积的地面平整和挖沟、刮坡、推土、排雪、疏松、压实、布料、拌和、助装和开荒等工作。是国防工程、矿山建设、道路修筑、水利建设和农田改良等施工中的重要设备。公路路基，是路面的基础，是公路工程的重要组成部分。路基承受由路面传来的交通荷载，是路面的支承结构物，它必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。根据地形的不同，公路路基一般采用路堤和路堑两种形式。 
历史及发展
原始的平地机可以追述到19世纪末的美国。自20世纪20年代起，在近80年的发展历程中，平地机经历了低速到高速、小型到大型、机械操纵到液压操纵、机械换挡到动力换挡、机械转向到液压助力转向再到全液压转向以及整体机架到铲接机架的发展过程。整机可靠性、耐久性、安全性和舒适性都有了很大的提高。随着技术的发展，机械制造和液压技术的发展与应用。已及它们组合式地在工程机械产品上的应用，以现代微电子技术为代表的高科技正越来越普遍地用来改造工程机械产品的传统结构。成熟技术的移植应用已大大促进了平地机综合技术水平的进一步提高。平地机已经发展成自行平地的水平。自动化已经成为平地机的发展趋势。因此平地机也得已广泛的使用。尤其要特别指出的是，卡特彼勒公司推出的M系列平地机，革命性地将机器的操控系统集成在一个类似于飞机操控杆的操作手柄上，让操作机手可以更智能的完成施工任务。 
结构特点
平地机产品种的开发拓展，既要满足不同工况条件的工作适应性，又必须与基本型保持最大限度的零部件通用性（或称互换性），这就为广大用户使用维修带来极大的方便。履带式平地机主要由发动机、传动系统、工作装置、电气部分、驾驶室和机罩等组成。其中，机械及液压传动系统又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、中央传动、转向离合器和转向制动器、终传动和行走系统等。动力输出机构以齿轮传动和花键连接的方式带动工作装置液压系统中工作泵、变速变矩液压系统变速泵、转向制动液压系统转向泵；链轮代表二级直齿齿轮传动的终传动机构（包括左和右终传动总成）；履带板包括履带总成、台车架和悬挂装置总成在内的行走系统。 
传动系统
平地机采用机械传动或带液力变矩器的液力机械传动系统，也有少数采用液压传动系统。
液力变矩器
泵轮组件中的泵轮由螺栓和驱动壳连接，驱动齿轮由螺栓和驱动壳连接。驱动齿轮直接插入发动机飞轮齿圈内，故泵轮随发动机一起旋转。导轮由螺栓和导轮毂连接，导轮毂通过花键和导轮座连接，导轮座又通过螺栓和变矩器壳连接，故导轮和变矩器壳一起，是不旋转的。涡轮和涡轮毂用铆钉铆接在一起，再通过花键和涡轮输出轴连接，涡轮输出轴通过花键和联轴节连接，将动力传递给其后的传动系统。泵轮随发动机一起旋转，将动力输入，导轮不旋转，涡轮旋转，将动力输出，三者之间相互独立，轮间间隙约为2mm。泵轮、涡轮、导轮自身由许多叶片组成，称之为叶栅，叶片由曲而构成，呈复杂的形状。变矩器在工作时，叶栅中是需要充满油液的，在泵轮高速旋转时，泵轮叶栅中的油液在离心力的作用下沿曲面向外流动，在叶栅出口处射向涡轮叶栅出口，然后沿涡轮叶栅曲面作向心流动，又从涡轮叶栅出口射向导轮叶栅进口，穿过导轮叶栅又流回泵轮。泵轮、涡轮、导轮叶栅组成的圆形空间，称之为循环圆。由于涡轮叶栅曲面形状的设计，决定了涡轮和泵轮在同一方向旋转。这样，变矩器叶栅循环圆中的油液，一方面在循环圆中旋转，一方面又随泵轮和涡轮旋转，从而形成了复杂的螺旋运动，在这种运动中，将能量从泵轮传递给涡轮。涡轮的负荷是平地机负荷决定的。平地机的负荷由铲刀传递给履带行走系统，再传给终传动、转向离合器、中央传动、变速器和联轴器总成，最终传递给变矩器涡轮。 
涡轮负荷小时，其旋转速度就快；负荷大时，旋转速度就慢。当平地机因超载走不动时，涡轮的转速也下降为0，成为涡轮的制动状态。这时，因涡轮停止转动，由泵轮叶栅射来的油液，以最大的冲击穿过涡轮叶栅冲向导轮，在不转的导轮叶栅中转换成压力，该压力反压向涡轮，增大了涡轮的扭矩，该增加的扭矩和涡轮旋转方向一致，此时涡轮输出扭矩最大，为泵轮扭矩的2.54倍。涡轮随着负荷增大，转速逐渐降低，扭矩逐渐增加，这相当于一个无级变速器在逐渐降速增扭。这种无级变矩的性能与易操纵而挡位较少的行星齿轮式动力换挡变速器相配合，使平地机获得了优异的牵引性能。液力变矩器是依靠液力工作的。油液在叶栅中流动时，由于冲击、摩擦，会消耗能量，使油发热，故液力变矩器的传动效率是较低的。国内外最好的液力变矩器其最高效率为88%。当变矩器的涡轮因平地机超负荷而停止转动时，由泵轮传来的能量全部转化成热量而消耗掉，此时变矩器效率为0。要想提高变矩器的传动效率，就要掌握平地机的负荷，使涡轮有适当的转速、平地机有适当 的速度；即当平地机因负荷过大而走不动时，要及时减小负荷，提一下铲刀或由II挡换为I挡。由变矩器的结构和工作原理知，变矩器工作时油会有内泄、会发热。这就要求要及时给变矩器内部补充油，并将发热的油替换出来冷却，形成一个循环。 
离合器
离合器有5个。第1至第4离合器的油缸体都由螺栓连接在端盖上，它们是不运动的。当油缸体和活塞之间充满压力油时，压力油在油超过计划的密封下，建立油压并推活塞压紧摩擦片，则可将齿圈固定。第5号旋转闭锁离合器的结构比较特殊，它没有行星机构，其工作时是整体旋转的。向旋转油缸中供油时，需先向中心轴供油。工作时，压力油通过第5离合器固定不动的壳体19中的油道，进入旋转油缸，推动活塞工作。为防止泄漏，要用旋转密封环进行密封。工作完的油液，由于旋转油缸不停地旋转，离心力向外甩出，无法经供油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油缸体上增加一个钢球止回阀，在压力油的作用下，它密封油孔以建立油压，停止供油时，它会甩开，开放回油孔以回油。 
保养与维护
1、对液压油性能的要求
在液压传动中，液压油既是传递动力的介质，又是润滑剂，在部分元件中又起密封作用，系统中的热量也是通过油液扩散出去的，因此又起到散热作用。因此，为保证液压系统可靠、有效、经济地工作，液压油必须保证以下几点要求：
1)适当的粘度。粘度是表示油液流动时分子间磨擦阻力的大小。粘度过大时油液流动时阻力大，能量损失大，系统效率降低。此外，主机空载损失加大，温升快且工作温度高，在主泵吸油端易出现“空穴”现象。粘度过小时则不能保证液压元件良好的润滑条件，加剧元件的磨损，泄漏增加，液压系统效率也要降低。
2)良好的粘温特性。粘温特性是指油液粘度升降随温度而变化的程度，通常用粘度指数表示。粘度指数越大，液压系统工作中油液粘度随温度升高下降越小，从而使液压系统的内漏不致过大。粘度指数一般不得低于90。
3)良好的抗磨性及润滑性。目的是为了降低机械磨擦，保证在不同的压力、速度和温度等条件下都有足够的油膜强度。
4)较高的化学反应稳定性能，不易氧化和变质。实践证明，油温每升高10℃，其化学反应速度提高约一倍。抗氧化安定性好的液压油长时间使用不易发生氧化变质，可以保证液压油的正常循环。
5)质量应纯净，应尽量减少机械杂质、水分和灰尘等的含量。
6)对密封件的影响要小。
7)抗乳化性要好，不易引起泡沫。抗乳化性是指油液中混入了水并经搅动后不成为乳化液、水从其中分离出来的能力。抗泡沫性是指油液中混入空气并经搅动后不生成乳状液、气泡从油中分离出来的能力。混入水或空气后降低了液压油的容积模数，可压缩性增大，液压元件动作迟缓，并易产生冲击和振动。
8)防锈性能好。液压油覆盖在零件表面，避免其被氧化锈蚀。
9)抗剪力安定性好。为改善油液的粘度指数，油液中往往加入聚甲基丙烯酯，聚异丁烯等高分子聚合物，这些物质分子链较长，油液流经液压元件的狭缝时受到很大的剪切作用，往往会使分子断链，油液粘温特性下降。
10)燃点、闪点应满足环境温度，挥发性要小，以确保液压油使用安全。 
2、液压油的污染原因及危害
2.1污染物的来源
1)新油中的污染物。虽然液压油是在比较清洁的环境条件下提炼加工而成的，但在运输和储存的过程中受到管道、油桶和储油罐的污染，油液中会混入一些灰尘、砂土、铁锈、水分和其它液体等。
2)元件和系统中残留的污染物。液压元件和液压系统在加工、装配和清洗过程中会由于清理工作进行得不彻底而残留一些污染物。
3)外界侵入污染物。液压元件以及机械工作过程中，由于油箱密封不完善，元件密封和防护装置损坏等原因，由系统外部侵入些污染物，如灰尘、砂土、水分等。
4)液压系统内部生成的污染物。液压系统在工作中自身会生成一些固态颗粒污染物，其中既有液压元件磨损和腐蚀而产生的金属颗粒或橡胶粉末，又有油液氧化产生的污染物等。 
2.2液压油污染的危害
1)污染物常使节流阀和压力阻尼孔时堵时通，甚至将阀芯卡住，引起液压系统工作压力和速度不时变化，影响其正常工作。
2)加速液压泵及马达、阀组的磨损，引起内泄漏量的增加。
3)混入液压油中的水分腐蚀金属，并加速液压油老化变质。
4)混入液压油中的空气会引起噪声、振动、爬行、气蚀和冲击现象，从而恶化液压系统的工作性能。 
3、液压油的维护
3.1防止油液污染
平地机所用的各种泵、阀类元件中，相对运动件间的配合间隙及工作表面均较小，液压元件中还有不少阻尼孔和缝隙式控制阀口等，若油液中混入污物，就会发生阻塞现象，甚至划伤配合表面，增加泄漏，甚至卡住阀芯，造成元件动作失灵。因此保持油液清洁是液压系统维护的关键。
1)液压油必须经过严格的过滤，向液压油箱中注油时，应通过120目以上的滤油器。
2)定期检查油液的清洁度，并根据工作情况定期更换，更换时应尽可能的把液压系统内存的40L左右的油液排出。其中，使用系统外循环的方法可操作性比较强。其方法是，先把油箱、散热器中的废油放掉，然后加注新油。把进入到油箱中的回油管拆下，启动发动机，使废油从回油管中完全流出后便可。特别强调的是应及时观察油箱内油面的变化，应保证油面的安全高度。换用新油时应同时更换滤清器的滤芯。
3)液压元件不要轻易拆卸，如必须拆卸时应将零件用煤油或柴油清洗后放在干净的地方，避免重新装配时杂质的混入。 

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