平地机的结构与工作原理

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。
　　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。目前，国内外生产平地机的主导厂家有：中外建发展股份有限公司（简称中发展公司）、哈尔滨四海工程机械公司、常林股份有限公司、卡特彼勒公司（美）、小松公司、三菱公司（日）和O&K公司（德）等。
　　平地机一般由发动机、机械及液压传动系统、工作装置、电气与控制系统，以及底盘和行走装置等部分组成。
　　纯机械传动的平地机上，发动机的动力经过机械或动力换挡变速器、机械式驱动桥（主传动轮边减速和平衡箱）传给驱动轮，如卡特16G型和天工PY250型平地机。
　　液力机械传动平地机上，变速器前装有液力变矩器。现在国内外大多数厂家都采用这种型式。
　　现在已有多种综合采用两种传动型式的平地机，如德国O&K-FAUN公司和中外建发展股份有限公司引进的F105A型、F155A型平地机，后桥为液力传动，前桥为液压机械传动。综合采用不同的传动型式，可以更好地实现前后轮同步，避免功率循环，减轻轮胎磨损；甚至可以根据工况需要，实现前轮朋动式超速驱动，更有效地发挥车轮的驱动作用。
　　工作装置可采用纯机械操纵，也可以采液压操纵或电液自动控制（即以液压传动为基础，采用半自动或自动控制，包括激光信号自动控制等）。平地机的机架结构有整体机架（或称刚性机架，如中发展公司的PY160B型平地机）和铰接式机架（国内外平地机厂家大多采用此种结构，如美国卡特公司G系列，德国O&K-FAUN公司的F系列，中外建发展公司的PY160C型、PY180型和PY200型，常林PY190A型，哈尔滨四海DRESSER800系列等）。转向方式有前轮转向和铲接转向（前轮和机架折腰转向）。
　　平地机的车轮布置型式（即总轮数×驱动轮数×转向轮数）一般有：4×2×2、4×4×4、6×6×6、6×6×2、6×4×6、6×4×2等6种。国内外大多数平地机多采用6×4×2（铰接机架）。国产的PY160B型平地机的车轮布置为6×4×6；PY160C型、PY180型平地机车的轮布置为6×4×2。
　　国内外平地机的主要技术性能如表1和表2所示。

生产厂家 日本小松(公司) 美国卡特彼勒(公司) 
产品型号 GD665A-1 GD605A-1 14G 16G 
外形尺寸(长×宽×高)mm 8270×2375×3295 8270×2375×3295 9220×2840×2870 9960×3100×3070 
工作重量kg 12880 13060 18370 24260 
发动机 型号 小松康明斯NH220-CI 3306 3406 
功率 kw 108 123 134 186 
转速 r/min 1800 1800 2000 2000 
铲刀 尺寸(长×高)mm 3710×620 4010×700 4270×686 4880×790 
侧伸距离mm 右2100左2070 右2395左2310 右3070左2080 右3370左2310 
工作装置操纵方式 液压式 
最小转弯半径 m 7.1　 7.9 8.2 
传动系统 传动系统形式 液力机械 
I挡(后退)km/h 　0-4.1 0-4.1 0-50.6 0-43.3 
Ⅱ挡(后退)km/h 　0-7.4 　0-7.4 
Ⅲ挡(后退)km/h 　0-12.4 　0-12.4 
Ⅳ挡(后退)km/h 　0-17.2 　0-17.2 
Ⅴ挡(后退)km/h 　0-30.9 　0-30.9 
Ⅵ挡(后退)km/h 　0-51.6 　0-51.6 
Ⅰ挡(前进)km/h 　0-3.5 　0-3.5 0-43.5 0-43.3 
Ⅱ挡(前进)km/h 　0-6.3 　0-6.3 
Ⅲ挡(前进)km/h 　0-10.5 　0-10.5 
Ⅳ挡(前进)km/h 　0-14.5 　0-14.5 
Ⅴ挡(前进)km/h 　0-26.1 　0-26.1 
Ⅵ挡(前进)km/h　 0-43.6 0-43.6 
轮胎规格 13.00-24-10PR 16.0-24-12PRG-2 18.0-25-12PRE-2 
轴距mm 　6000 6450 6960 

　　PY160C型平地机制动系统由行车制动系统和停车制动系统组成。行车制动系统由空气压缩机、制动阀、助力器和制动器等组成（如2所示）。
　　2、平地机总体布置特点
　　平地机前桥可以绕中心枢轴摆动，中后轴装在可以上下摆动的平衡箱上，铲刀装在前后桥的中间。这样的布置和结构保证了平地机永远有6只车轮同时着地；后桥重量均匀分布在中后轮上，使得铲刀跳动远远小于因地面不平整而引起的车轮跳动，从而使平地机具有自动提高地面平整度的能力。
　　铰接式平南要的驾驶室可以布置在前机架上，也可以布置在后机架上。卡特公司的16G和中发展公司的PY250型平地机的驾驶室布置在前机架上，铲刀与驾驶员的相对位置不随转向变变化；铲刀运动时，以前机架为参照物，因此驾驶员能准确地判断铲刀的位置和工作状态。但因发动机、变速器、制动器等操纵系统都跨越铰接点，总体布置比较困难；别外，驾驶员随前机架偏摆、频繁转向、因而容易疲劳。
　　中发展公司的PY180型、PY160C型平地机的驾驶室布置在后机架上，布局容易，可以实现较大的铰接转向角，工作舒适性较好。
　　3、PY160C型平地机的基本结构
　　PY160C型平地机的传动系统为液力机械式的，它由液力变矩器、变速器、后桥和平衡箱等部件组成（见图1）。液力变矩器为单级。变速器为动力换挡，前进两挡，后退两挡，高低速两挡，从而使平地机具有前进4挡，后退4挡。
　　行车制动系统如图2所示。空气压缩机将压缩空气压入贮气筒中，通过气制动阀控制，使压缩空气推动助力器活塞，将主缸的制动油分别压入4个制动器的制动分泵中，推动蹄片产生制动作用。
　　作业液压系统原理如图3所示。该系统为定量双泵双回路系统。它由一个封闭式油箱、一个双联齿轮泵（GPC4-32-32-C7-F4-30-L），两个整体式五联多路换向阀（ZDF50-b15L-YT）和液压缸、液压马达及管路等组成。双联泵安装在变矩器泵轮输出轴处，因此双联泵总是和发动一起转动，两个整体式多路换向阀与双联泵分别组成两个各自独立的液压系统。工作压力为p1-p2=16Mpa；流量为q1=q2=64L/min（转速为2000r/min时）。左、右两升降缸由两只等流量的回路供油，因此，两只升降缸的升降基本上实现了同步和同速，从而保证了平地机作业性能的要求。
　　前轮转向系统采用全液压转向装置，由齿轮泵、全液压转向器、阀块、液压缸等组成（见图4）