第３１卷第０３期
２０１０年０３月
煤矿
机械
Ｖ０１．３１Ｎｏ．０３
Ｍａｒ．２０１０
ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ
机械式挖掘机履带行走机构设计及典型故障探讨
戴娟１．林常青２
（１．长沙大学，长沙４１０００３；２．湖南中联重科，长沙４１０００３）
摘要：主要介绍了机械式挖掘机履带式行走机构的结构组成和工作原理，并对行走机构的设计要求进行了阐述。同时分析了履带在行走过程中的典型故障现象及其产生的主要原因。为设计人员提供了相关设计参考。
关键词：机械式挖掘机；行走机构；履带；故障
中图分类号：ＴＨｌ２文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４（２０１０）０３—００２８—０３Ｄｉｓｃｕｓｓ
ｏｎ
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｙｐｉｃａｌ
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（１．ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｎａｎＺｏｏｍｌｉｏｎ４１０００３，Ｃｈｉｎａ）
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０前言
机械式挖掘机作为一种大型采矿设备．多适用于露天煤矿、非金属矿和有色金属矿藏的开采中。虽然目前我国小型挖掘机已向液压化方向发展。但大型液压挖掘机由于受到矿用挖掘条件以及液压元件的限制。存在有制造精度要求高、维护保养复
掘设备中仍采用机械式为主。这种挖掘机不仅可用于煤矿石的挖掘工作．而且还可以通过工作装置的更换，完成起蓖、装载、抓取、打桩、钻孑Ｌ等各种作业．是目前各种露天开采中不可缺少的重要设备。
为了实现其周期性作业的要求．机械式挖掘机通常设有以下基本组成部分：工作装置、回转装置、
杂、故障不易发现、现场维修困难等缺点，故大型挖动力装置、传动机构、行走装置和辅助装置等。就机七多乱ｅ矗Ｎ譬穹哇芦乱２写吨；玉ｅ石＼！；寸ｅ；＾！写Ⅵ蠕巴石屯乒ｏｏ写世；宁ｅ石Ｎ！＝＼！手≈ｏ名毡；｝ｏ矗Ｖ多＾２写吧彳＾￡石Ｙ＃；世手．、坏吧手．、＝石、！ｆ寸ｅ筇蟠嵫世参乱！写ｑ＃；、ｅ；ｎ邑石、！量守、蠕世＃乱￡写世乒“！二穹、式中ｎ——制动次数。选取凡＝６：的要求．选择了ＣＡＴ制动器。
△ｙ——车辆桥制动器每制动一次所需油量，（２）详细介绍了ＣＡＴ制动器的结构特点，并对制动系统各元件进行了选型。
（３）在绝热状态下，按照蓄能器的容量应使车辆在柴油机熄火状况下实施５次以上的制动，建立了蓄能器内气体的状态方程，为制动系统的设计提供了理论依据。
ｐ广蓄能器预充气压力，ｐ。：（０．７～０．８）ｐｌ，
ＭＰａ：
Ｌ：
ｐ。——脚踏制动阀最大输出压力，ＭＰａ；
ｐ广充液阀的最低下限工作压力，ＭＰａ；
Ｊｇ］２＋１．６Ｌ的蓄能器。
（５）液压泵的选取
卜气体定容比热与定压比热比率，声１．４１。（４）ＷＣ５Ｅ型防爆胶轮车已在煤矿使用近１８０
结合蓄能器标准．同时考虑制动过程中液压胶管的弹性及整车的布置要求等因素．该制动系统选
没有出现过制动失灵等现象。
参考文献：［１
［２］高梦熊．地下装载机［Ｍ］．北京：冶金Ｔ业出版社，２００２．［３］张栋林．地下铲运机［Ｍ１．北京：冶金Ｔ业ｆＩ｛版社，２００２．
ｄ，
１羔麓｝Ｉ篇品！鬟油机无轨胶轮车通用技术条件［Ｓｌ
幽：塑壁塑型蔓竺塑幽二！！：
制动液压系统液压泵仅给蓄能器充液，流量只要达到蓄能器充液速度即可。在该车的设计过程中，自卸、转向和制动全部由一个液压泵供油。选择
结语
［４］侯友山，石博强，于淼．等．ＴＬ３４５Ｊ铰接式自卸车液压系统设计
艉为４５ｍｍ，公称压力为１６ＭＰａ的变量柱塞泵。长安荽辜淼辈孝塞嚣：嚣昙萎盒芒涤姜鬻
４
无轨辅助运输车辆的设计和研发Ｔ作．电子信箱：ｃｙｆｌ００２＠ｇｉ。．ｃｏｍ．
责任编辑：王海英收稿日期：２００９—１０—２６
（１）通过分析ＷＣ５Ｅ型防爆胶轮车对制动系统
—２Ｒ一
一
第３１卷第０３期机械式挖掘机履带行走机构设计及典型故障探讨——戴娟．等
Ｖ０１．３１Ｎｏ．０３
械式挖掘机的行走装置而言，有履带式、轮胎式、步行式等。虽然轮胎式、步行式行走装置各有其特点。但履带行走装置由于具有良好的通过性．对土壤的附着力强。比压力较小．能适应高低不平的路面。加上具有良好的机动性．不需要铺设或准备道路来通过浅滩、窄沟、陡坡或其他障碍物和进行转弯等优点．所以是目前机械式挖掘机行走装置中最主要的形式。
１
器，只要将一边的半轴制动，就能实现某边的转弯。２．２行走装置的设计要求
机械式挖掘机行走机构性能的好坏直接影响其Ｔ作的效率．所以行走机构的设计对于机械式挖掘机的整机性能的影响十分重要。设计优良的行走机构可以直接提高机械式挖掘机的工作效率。因而．设计机械式挖掘机的行走装置时应尽量满足下列要求：
（１）为保证机械式挖掘机能在湿软地面或高低不平的地面上行走时具有良好的越野性能．并有较强的爬坡和转弯能力．机械式挖掘机行走装置应有较大的牵引力：
（２）为使机械式挖掘机在高低不平的地面上进行行走。行走装置应具有较大的离地间隙．并具有良好的通过障碍物性能：
（３）为降低机械式挖掘机的接地比压或使其具有较大的支承面积．要求行走装置行走时应具有良好的稳定性：
（４）为保证机械式挖掘机在沿斜坡下行时不发生滑溜现象．应保证行走装置工作时的安全可靠性：
（５）机械式挖掘机的行走装置外形尺寸应符合道路运输的要求。
履带是南履带板用联接销联接起来构成的一个封闭环。履带数目有双履带、四履带和八履带。目前应用最多的为双履带行走装置。所用的履带主要是组合式履带，它由履带板、链轨节、履带销轴和销套等组成。对履带板的要求：各节履带板之间，要有可靠的挠性连接：履带板与驱动轮啮合要可靠：履
履带式行走装置的基本组成
机械式挖掘机履带式行走装置如图１所示．左
右２条履带包绕在４种轮子之外．形成四轮一带。并由张紧装置进行张紧。履带是由履带板用连接销联接起来构成的一个封闭环。封闭式的履带通过主动轮、支承轮、托带轮和引导轮环绕在履带架上。发动机的动力通过驱动轮传给履带．驱动履带进行卷绕。从而带动其他轮子转动，并且在地面滚动前进、后退。导向轮的中间设有挡肩环．主要用于引导履带正确绕转。防止其跑偏和越轨。多个支承轮可在履带轨面上自由滚动。起着传递机重的作用。履带由２～３个托带轮承托．托住履带上分支不使其下垂。并在其上滚动．防止履带横向脱落和运动时的振动。张紧装置的作用是让履带经常保持一定的张紧度．以免由于用久后链轨销轴发生磨损．使履带节距增大．造成带的松弛或脱轨。
图１
机械式挖掘机履带行走装置组成原理示意图
带与地面有足够的附着力；履带板要硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐冲击；履带板保证支承轮不能横向移动．能很好适应支承面的形状：各履带板间不会卡石块，能自动排出。
履带支撑方式有多支点和少支点２种。Ｗ。一１００
１．驱动轮２．支承轮３．导向轮４．履带５．托带轮
２行走装置工作原理及设计要求２．１履带式行走装置的工作原理
履带４将机械式挖掘机的重量传递给地面。底盘依靠发动机的动力．借助驱动轮ｌ卷绕履带时地面对履带接地段所产生的反作用力进行行驶。当驱动轮１回转时．与其相啮合的履带有移动趋势。由于履带下分支和地面土壤问的附着力大于轮子的滚动阻力．所以履带不会产生移动．只有履带台车上的驱动轮１、导向轮３和支承轮２同时沿履带滚动时，整个机械式挖掘机就朝前行走。
履带行走装置转弯时．是依靠牙嵌离合器或摩擦离合器使一边履带的传动机构脱开（一般还可以制动），另一边保持咬合．使机械式挖掘机向一边转
｝Ａ型机械式挖掘机中的履带行走装配中，支承轮
Ｚ
与履带架和底座铰接在一起．采用摆动三角支承结构，这种行走装配通过性好，支承轮受力得到改善。ＷＫ一４型机械式挖掘机行走装配支承轮与履带架和底座刚性相联．结构和制造比较简单．承载能力较强，但行走时动载荷大．如遇障碍物，会引起冲击和振动。从而影响机械式挖掘机上其他机构和零件的寿命。
驱动轮的结构形式有整体式、齿圈式和齿块式
弯；或利用汽车转弯原理。在传动机构中设有差速等几种形式。其设计要求：转动轻快灵活、抗振耐
一２９—
Ｖ０１．３１Ｎｏ．０３
机械式挖掘机履带行走机构设计及典型故障探讨——戴娟．等第３ｌ卷第０３期
磨，传动效率高。引导轮由于不传递扭矩，只起导向作用．设计时只作体积和体重上的考虑。
“四轮一带”的重量相当大．约占整机的ｌ，４．制造成本也高。因此．合理设计“四轮一带”具有重要意义。我国过去这些零部件规格品种繁多，据不完全统计．约有３４种结构、９３种规格，影响了加工质量的提高和备件的供应。零件互换性很差。为了克服上述缺点．提高设计和加丁质量．目前有关部门已将机械式挖掘机、推土机和装载机的“四轮一体”图纸进行统一。正逐步做到标准化、通用化和系列化。３机械式挖掘机履带式行走机构工作过程中的故
障及原因
３．１
精度不够、加工后两边滚道直径大小不对称、滚道母线与履带销轴线不平行等。
３．２．３支承轮引起的“啃轨”
若轨道母线与支承轮齿块中心线及导向轮中心线发生偏移，将导致支承轮“啃轨”。导致此现象的原因：
（１）滚道母线与履带销轴线不平行。
（２）支承轮的定位槽严重磨损．不能起到很好的定位效果．
（３）支承轮的内外凸缘加工过程中产生了偏移误差。
（４）履带架固定支承轮孔的中心线与半轴安装孔、斜支撑安装孔形成的直线不垂直。
（５）轮上固定螺栓松动，造成支承轮轴向位置变动或发生歪斜。
（６）支承轮两边滚道直径大小存在差异。（７）支承轮加工时，滚道轴向尺寸过小，使其与履带的间隙小于导向轮与履带的间隙。３．２．４履带架变形引起的“啃轨”
履带架多用铸钢件整体铸造而成．或是由Ｕ形和Ｌ形焊接而成的框架结构。履带架如果发生变形，如：台车梁弯曲变形、履带架前开裆变形和履带架上的斜支撑变形等．将导致驱动轮与其他三轮的位置关系发生变化，从而引起“啃轨”。３．２．５磨损及其他原因引起的故障
由于机械式挖掘机的工作环境恶劣．且各主要元件工作时承受的动载荷较大．时间长后容易出现磨损。另外导向轮与履带架之间存在异物，行走时道路选择不当．工作人员操作不当都将引起挖掘机履带受力不均而使履带被拉裂或拉断。４结语
总之．引起履带产生故障的原因非常复杂。既有加Ｔ装配方面的原因，也有因使用时间过长，一些主要零部件发生变形和松动而造成的。因此，作为技术人员．不仅要系视设计加工和装配过程中的每一环节．更应该在使用中经常对行走装置中的各个部件进行不定期的检查、调整和维护。尽可能减少和防止此类故障的发生．增强机械式挖掘机工作时的安全性和可靠性，提高生产效率。
参考文献：
［Ｉ］阎书文．机械式挖掘机设计［Ｍ］．北京：机械丁业出版社，１９８０．［２］李新德，陈爱荣．履带工程机械行走机构损坏原因分析【Ｊ】．矿山机械．２００６（３）：１０４－１０５．
［３］濮良贵，纪名刚．机械设计（Ｍ］．７版．北京：高等教育出版社，
作者简介：戴娟（１９７０一），女。广西灌阳人，硕士．副教授，现任职于长沙大学机电１：程系。从事机械原理课程教学多年．发表相关专业论文多篇。电话：０７３１—８６６５０５５９。电子信箱：ｄｊ＿ｅｓＯｉ＠１２６．ＣＯＩ∞Ｉ．
典型故障现象
由于各种原因．将会导致机械式挖掘机整机行
走时．履带与上述四轮之间的侧隙发生变化．最终导致履带与各轮之间可能发生侧滑现象．俗称“啃轨”。“啃轨”是履带式行走机构的典型故障。它将导致履带行走的不顺畅．影响整机工作的平稳性和工作效率．对挖掘机中的其他零部件造成振动和冲击．严重时将影响其工作精度和寿命。造成“啃轨”的根本原因：履带不能正确卷绕；“四轮”的中心面不重合。
３．２故障原因分析
３．２．１
驱动轮引起的“啃轨”
由驱动轮引起的“啃轨”现象比较少见。但如果
使用不当造成的半轮轴弯曲变形、齿块中心线与履带架纵向中心线两者相互不垂直、驱动轮安装不到位、托带轮齿块中心线对内壳体端面的尺寸不相吻合等原冈导致驱动轮上齿块中心线与导向轮、支承轮的中心线不重合时便会引起“啃轨”。驱动轮轮齿的磨损或黏性泥土填塞齿隙时．也会使履带销套与驱动轮轮齿的啮合关系发生改变．从而引起“啃轨”。３．２．２导向轮引起的“啃轨”
导向轮安装位置的正确与否．对履带的正常行走产生很大的影响。“啃轨”现象很大程度上是由于履带受到轴向分力作用而产生轴向移动引起的。造成这种情况的主要因素：
（１）孔的＝｜！ｊｎ－ｒ＿误差弹簧箱箱孔端面螺栓组中心与箱孔的同轴度差．装配后导向轮与履带架彼此纵向中心线不相重合：弹簧箱前孔端面与履带架纵向中心线的垂直度以及弹簧箱底座与弹簧箱孔的中心线平行度较差：导向轮轴两端安装偏心销的半圆孔中心线不平行。左、右托架在装配后不对称等。
（２）导向轮、托架与减磨板之间的间隙调整不当。
（３）导向轮加工缺陷
导向轮中间台肩加工时
责任编辑：王海英收稿日期：２００９—１０－１３
一３０一
机械式挖掘机履带行走机构设计及典型故障探讨
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
戴娟， 林常青， DAI Juan， LIN Chang-qing
戴娟,DAI Juan(长沙大学,长沙,410003)， 林常青,LIN Chang-qing(湖南中联重科,长沙,410003)
煤矿机械
COAL MINE MACHINERY2010,31(3)
参考文献(3条)
1. 阎书文 机械式挖掘机设计 1980
2. 李新德. 陈爱荣 履带工程机械行走机构损坏原因分析[期刊论文]-矿山机械 2006(3)3. 濮良贵. 纪名刚 机械设计 2001
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mkjx201003011.aspx