3.张紧装置设计校核
挖掘机张紧装置的作用是保持履带适当的张紧度,在引导轮受到外力冲击时,张紧弹簧收缩吸收冲击,防止履带和链轮损坏。因此在设计张紧装置时,应重点关注预紧力和行程。该挖掘机张紧装置结构如图2所示。
(1)预紧力校核
张紧装置的最小预紧力一般是根据经验公式计算,以挖掘机在正常条件下行走时单条履带牵引力的1.61.8倍确定。该预紧力能保证挖掘机正常行走,不会出现张紧弹簧被压缩的情况。张紧装置最小预紧力可按下式计算:
Fmin=A·Ft(1)
式中:Fmin----张紧装置最小预紧力,N;
A----折算系数,取1.6~1.8;
Ft----单条履带的最大牵引力,N。
单条履带张紧力可按下式计算:
Ft=F-μ·m·g/2(2)
式中:F----链轮最大驱动力,N;
μ----地面附着系数,取0.15;
g----重力加速度,取9.8m/s2;
m----整机质量,kg。
已知链轮最大驱动力F为25500N,整机质量m为5800kg,根据公式(1)、(2)可知最小的预紧力Fmin为33600~37800N。
我们查阅相关设计资料,张紧装置的最大预紧力应取最小预紧力的2倍,可按下式计算:
Fmax =2 Fmax(3)
式中:Fmax----张紧装置最大预紧力,N
根据公式(3)可知最大预紧力Fmax为67200~75600N。
我们查阅原设计方案,发现该机原设计方案中最小的预紧力Fmax。为48020N,最大的预紧力Fmax为74931N。对比上述数据,可知原设计方案中最小预紧力偏大。
(2)压缩行程校核
张紧装置的弹性行程是指张紧弹簧从预紧状态到最大变形状态的变形量。张紧装置的弹性行程应能在各种恶劣工况下(如挖掘机跨越障碍、履带链轨内堵塞污泥或嵌入石块等),对履带长度给予补偿。
在履带设计中,为避免履带从引导轮和链轮中脱离,链轮齿高应大于引导轮轮缘高度。故确定履带和链轮啮合的极限时,为使链轮与链轨间卡入石块时不至于卡滞,应确保链轨轴可以在链轮齿顶圆上滑动。履带在链轮齿顶圆上滑动时,履带拉动引导轮后移量为弹簧弹性行程,弹簧行程按下式计算:
S≥(De-Di)/4 (4)
式中:S----弹簧弹性行程,mm;
De----链轮齿顶圆直径,mm;
Di----链轮齿根圆直径,mm。
该挖掘机链轮直径De为480mm,链轮齿根圆直径Di为422.5mm,满足链轮齿高大于引导轮轮缘高度,根据公式(4)得出S应大于45.1mm。而原设计方案中弹簧压缩行程仅为37mm,明显偏小。