1302R橡胶履带拖拉机改进设计.docx
《1302R橡胶履带拖拉机改进设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1302R橡胶履带拖拉机改进设计.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1302R橡胶履带拖拉机改进设计
1302R橡胶履带拖拉机改进设计
摘要
本设计为1302R型橡胶履带拖拉机总体布置进行的改进设计，需要满足新型转向装置、新型行走机构和改进的变速器布置的要求，对操纵机构进行布置，满足人机工程的要求。
改进后的1302R橡胶履带拖拉机将更加的符合用户的要求，经济性，稳定行都有所提高。
橡胶履带拖拉机较轮式和金属履带拖拉机有明显的优势：
1、良好的技术经济性
2、更大的机动性和可靠性
3、良好的操纵舒适性
鉴于此，橡胶履带拖拉机的前途非常乐观。
作为农业生产的大国，尤其是中国的农机制造商，应关注橡胶履带拖拉机的发展方向，积极研究，缩短与国际先进水平的差距，开发适合中国使用水平、经济购买能力、生产和制造水平的新型农业拖拉机。
此次改进设计便是朝此方向发展。
在本次改进设计中，绘制了牵引特性曲线，计算了整机质心位置并进行了人机工程的研究，整个设计满足任务书要求。
关键词：
总体设计，改进，橡胶履带拖拉机，牵引特性
The1302Rrubbercaterpillar
tractorimprovesthedesign
Abstract
Thisdesignistheimprovementdesignwhichthe1302Rrubber
caterpillartractorgeneralarrangementcarrieson,needstosatisfythenewdivertingdevice,newwalkstherequirementwhichtheorganizationandtheimprovementtransmissiongearboxarranges,carriesonthearrangementtothecontrolmechanism,satisfiestheman-machineprojecttherequirement.
Aftertheimprovement1302Rrubbercaterpillartractorevenmorewillconformtouser'srequirement,theefficiency,thestablelineallwillhavetheenhancement.
Therubbercaterpillartractormorewheeledandthemetalcaterpillartractorhastheobvioussuperiority:
1st,goodtechnicalefficiency
2nd,biggermobilityandreliability
3,goodoperationcomfortableness
Inviewofthis,therubbercaterpillartractorfutureisextremelyoptimistic.Astheagriculturalproductiongreatnation,China'sfarmmachinerymanufacturer,shouldpayattentiontotherubbercaterpillartractorinparticularthedevelopmentdirection,thepositiveresearch,reduceswiththeinternationaladvancedleveldisparity,thedevelopmentsuitstheChineseuselevel,theeconomypurchasestheability,theproductionandthemanufacturelevelnewagriculturaltractor.Thisimprovementdesignthenisfacesthisdirectiontodevelop.
Inthisimprovementdesign,hasdrawnupthetractivecharacteristiccurve,hascalculatedtheentirecomputernatureheartpositionandhasconductedtheman-machineprojectresearch,theentiredesignsatisfiestheprojectdescriptionrequirement.Keywords:
Systemdesign,improvement,rubbercaterpillartractor,tractivecharacteristic.
前言...............................................................................6
第一章橡胶履带的发展历史…………………………7
§1.1国外橡胶履带拖拉机的发展………………………7
§1.2国内橡胶履带车辆的发展…………………………11
第二章总体设计……………………………………12
§2.1一般用途履带拖拉机总布置方案…………………12
§2.2总体布置的主要任务…………………………………12
§2.3整机参数的确定……………………………………13
§2.4人机工程与驾驶室内部操纵机构的布置……………20
§2.5发动机的选择与技术参数……………………………23
第三章1302R橡胶履带拖拉机简介及改进前后对比………………………………………………………26
§3.11302R橡胶履带拖拉机简介…………………………26
§3.2改进前后对比…………………………………………26
设计总结…………………………………………………………29
致谢………………………………………………………………30
参考文献…………………………………………………………31
1302R橡胶履带拖拉机改进设计
前言
橡胶履带拖拉机近年来异军突起，成为拖拉机行业发展的新动向，被国内成为新一代拖拉机。
国外继卡尔彼勒公司80到90年代率先推出Challenger35、45、55、65E、75E、85E、95E等橡胶履带拖拉机系列之后，法国、英国、意大利、前苏联、日本等国家也纷纷提出不同形式的橡胶履带拖拉机，如日本小松公司的MK40、MK60、MK85、MK125、MK220和凯斯公司的前后独立布置的橡胶履带拖拉机等。
橡胶履带拖拉机发展迅速，尤其是一向以生产大型轮式拖拉机文明的的尔公司，也推出了橡胶履带拖拉机系列，说明橡胶履带拖拉机确有优于轮式拖拉机之处。
可以认为橡胶履带拖拉机的产生，结束了多年来的轮式拖拉机将取代履带拖拉机的争论，推动了拖拉机技术的发展。
橡胶履带拖拉机作为新一代拖拉机，有优于普通金属履带拖拉机和轮式拖拉机的特点。
橡胶履带拖拉机把橡胶轮胎式拖拉机的机动性与金属履带拖拉机的高效率、高附着性实现了完美结合，摒弃了轮、履拖拉机的一些缺点，实现了优化组合，提高了机组的效率。
橡胶履带拖拉机与传统的轮式、金属履带拖拉机有着明显的优点。
第一章橡胶履带拖拉机的发展历史
§1.1国外橡胶履带拖拉机的发展
美国卡特彼勒（Caterpillar）公司1986年推出世界上第一台高速橡胶履带拖拉机“Challenger65”型。
目前挑战者（Challenger）有3个系列11种型号：
（1）行距作业（Row-Crop）系列：
型号有35、45、55三种，发动机毛功率从161.8到209.6kW；
（2）E系列：
型号有65E、75E、85E、95E四种，发动机毛功率从227.9到301.5kW；（3）2001年推出的MT700系列（见图3），型号有MT735、MT745、MT755、MT765四种，发动机毛功率从172.8～225kW。
橡胶履带由卡特彼勒公司设计与制造。
由于整体橡胶履带制造上的特点，履带周长改变不易，11种型号，3种履带周长规格。
所以每一系列整机重量相近，35、45、55为10t多，65E、75E、85E、95E为15t多。
最高行驶速度达30～40km/h。
MT700系列和行距作业型的不同是前者为农业基本型，功率增加，接地长度增加254mm，改进了悬架，前惰轮加大以减少滚动阻力，履带与行走各轮的选择范围拓宽，最高行驶速度提高了10km/h。
E系列的行走装置（Mobil-tracSystem），支重轮与履带张紧轮均为橡胶轮缘（最初的65型履带张紧轮为充气轮胎）。
采用复合式平衡台车，用非线性空气弹簧悬架。
带有八字形凸起花纹的橡胶轮缘驱动轮用摩擦力驱动履带，履带自行张紧。
行距作业系列行走装置与上述的不同是悬架简单，但轨距可调。
35、45、55型轨距有1524mm与2030mm两种，均可调4挡至2286mm与3048mm。
65E-95E型的履带板宽有635mm（标准配置）、762mm、889mm三种规格，35-55型的履带板宽有406mm、457mm（标准配置）、508mm、635mm、813mm五种规格。
所有型号均采用静液压驱动差速转向机构。
液压驱动泵为Sundstrand变量柱塞泵，差速转向液压马达为Linde或Rexroth马达，多片盘式制动。
发动机为Caterpillar3100系列柴油机，转矩储备为30%，功率储备（powerbulge）为6%。
MT700系列采用新型柴油机，转矩储备高达52%。
采用了豪华驾驶室，该公司声称耳旁噪声可达72dB（A），但OECD对35型的测试结果为环境噪声88.6dB（A），耳旁噪声75.1dB（A）。
65型以上的E系列采用和35、45、55类似的圆形机罩，新座椅，并加了副座。
1998年德国克拉斯（Class）公司生产的橡胶履带拖拉机，不过是卡特彼勒挑战者拖拉机以克拉斯商标面向欧洲销售的产品，颜色由卡特黄变为克拉斯绿。
随卡特彼勒推出Challenger65之后，英国马歇尔（TrackMarshall）公司推出了TM200型橡胶履带拖拉机。
功率为157kW，重12.5t。
人造橡胶履带宽510mm。
前惰轮为充气轮胎，后置钢制笼式驱动轮驱动，与每条履带内侧中部一排凸块啮合。
每边4对支重轮支在带空气弹簧悬挂的平衡台车上，无托轮。
两个独立的静液压传动系分别驱动每侧履带，实现速度转向。
就某种意义而言，履带拖拉机与轮式拖拉机孰优孰劣的争论，一直是它们各自技术进步的动力之一。
美国迪尔（Deere）公司在和卡特彼勒公司争论履带拖拉机与四轮驱动拖拉机孰优孰劣10余a之后，1997年，也推出了自己的高速橡胶履带拖拉机。
4a来，从8000T系列发展到8010T系列，目前为8020T系列，动力输出轴功率为125～187.5kW。
拖拉机质量基本一样，10.7t左右。
最高行驶速度为31.8km/h。
与8020系列四轮驱动轮式拖拉机有较大通用性。
柴油机排量均为8.1L，标定转速为2200r/min，转矩储备45%，功率储备13%，在转速1500～2200r/min范围内动力输出轴功率变化不大。
轨距可调成4种轨距，1524～2235mm。
采用静液压差速动力转向机构。
行走系和CAT形态类似，橡胶履带摩檫驱动。
1997年卡特彼勒公司起诉迪尔公司技术侵权。
20世纪90年代后半叶，美国凯斯（Case）公司推出了CaseIHSTX系列橡胶履带拖拉机STX375，STX440型，采用4个独立的三角型驱动橡胶履带代替轮胎，驱动轮有齿与履带上凸块啮合。
拖拉机铰接式转向。
发动机型号分别为CumminsN14-A360与QSX15，功率为268kW与328kW。
变速箱挡数为12+3与16+2，动力换挡，内置行星最终传动，最高行驶速度分别达30km/h与37km/h。
拖拉机使用质量为19845kg与24160kg。
与轮式拖拉机有较大通用性。
STX375前后桥可横向摆动上下10°，水平摆动26°，以保证与地面的接触，浮动性与牵引性好。
拖拉机总质量为19845kg，前桥分配55%。
轴距3759mm。
其一套履带行走装置重1774kg，履带宽762mm，履带长5944mm，接地长1740mm，接地压力为34（不带PTO与悬挂～37kPa。
履带自行张紧，拖拉机转向半径5.94m。
前后惰轮直径600mm，3个支重轮直径各340mm。
整个装置45min即可更换。
纽荷兰（NewHolland）公司也试探性推出了橡胶履带拖拉机，型号为60-85FR。
长2.9m，宽1.3m，高2.08m，轨距1.0m，总质量2990kg（不带配重）/3080kg（带配重）。
最高速度为12.2km/h。
柴油机为FiatIVECO8035.05型，标定功率44kW（60PS）/2500r/min，转矩储备29%，标定燃油耗231g/kW·h。
变速箱啮合套换挡，可装同步器，8个前进挡，拖拉机与农用运输车5速度12.2～1.7km/h，8个倒挡。
干式离合器转向，手柄操作。
行走系用整体台车，每侧4个支重轮，接地长1.45m，采用人字花纹橡胶履带，宽300mm，理论接地压力35kPa。
英国玛斯特农业装备公司（MasterFarmEquipment）生产微型橡胶履带拖拉机，型号有两种，功率为5.9～11.8kW，质量为650～740kg。
4个前进挡，2个倒挡，液压操纵差速器转向。
履带宽200mm，接地比压仅为0.11～0.13kg/cm2。
20世纪90年代初，日本小松（Komatsu）公司已在2种29.4kW、3.98t与51.5kW、6.92t的推土机上进行安装橡胶履带的试验。
履带为整体带铁芯硬橡胶履带。
断面有一主钢丝层、双斜钢丝层，轮齿驱动每块芯铁。
用于推土机的橡胶履带是双斜钢丝层，它既保护了主钢丝层，提高了寿命，又改进了刚性。
采用整体台车，每侧5个支重轮、1个托轮，驱动轮后置。
最高行驶速度仅为8.1km/h。
20世纪90年代中期，小松公司又推出了MK系列农用橡胶履带拖拉机，型号有MK40、60、85、125、220，功率为33.8～161.2kW。
小松公司MK40、85、100、125系列和诸冈（Morooka）公司的结构相似。
该系列分别为33.8、73.5、80.9、113.2kW，质量在3.3～5.97t之间，接地比压均为22.6kPa。
MK系列采用静液压传动，进、退、转、停仅用两操纵杆，另外可选装方向盘转向机构。
其静液压差速动力转向机构见图13。
履带齿销啮合，前置驱动轮，每侧4个支重轮，两两在一个摆动台车上，每侧一个托轮。
三点悬挂电液位调节系统控制，3对液压输出。
日本诸岗（Morooka）公司是专门生产橡胶履带车辆的公司。
其橡胶履带拖拉机有MK-40S、MK-70N、MK-100S、MK-100A、MK-125A、MK-140S、MK-160S、MK-220S、MK-300S九个型号，功率为33.8～224.3kW，质量3.3～9.9t，最高行驶速度13.2km/h。
其中MK-70N、MK-100A、MK-125A三种型号，轨距与离地间隙可调整。
诸岗拖拉机采用静液压传动，平衡台车，两杆操纵进、退、转、停。
H.S.T.系统可控制转矩与速度：
单杆控制，无离合器、制动器踏板和变速杆，速度自由设定，转向速度用按钮可在高低范围之间变化。
同期，日本洋马（Yanmar）公司推出了CT-650、750、800、900、1000、1200系列橡胶履带拖拉机，分别为47.8、55.1、58.8、73.5、88.2kW，质量在3.88～5.2t之间，接地比压在16.3～18.6kPa之间，湿式制动器，方向盘转向，静液压驱动，CT-120最高行走速度为12.4km/h，其他机型为18km/h。
为洋马公司的CT1000型拖拉机。
日本三菱（Mitsubishi）农机株式会社也生产橡胶履带拖拉机，型号为MKM45/55/65/75系列，功率分别为33.1、41.2、47.8、55.1kW，方向盘转向，静液压驱动，最高行驰速度为11～15km/h；接地比压在17～19.6kPa之间。
日本久保田（Kubota）公司生产半履带式拖拉机，他们称其为PowerCrawler系列，有11种机型，功率在10.3～73.5kW之间，有前轮倍速转向机构，最高行驶速度为18.4km/h。
该机型的特点是转向灵活，低湿地直线行驶性及对凹凸地面的适应性好。
为久保田公司的M100型拖拉机。
20世纪中叶，原苏联对分块橡胶履带作了较多的实验研究。
60年代初对充气橡胶履带也作了研究。
但后期与西方相比，发展滞后。
目前乌克兰哈尔科夫拖拉机公司（!
"#）生产的橡胶履带拖拉机（见图18），型号为153$。
功率为117.6kW，轮距1800mm，轨距1435mm，全长5250mm，全宽1880mm，全高3075mm，地隙300mm，使用质量8260kg。
前进速度4.3～15.6km/h，后退速度5.8～8.1km/h。
柴油机型号DeutzBF6M1013E，使用功率117.6kW/2000r/min，燃油耗230g（/kW·h）。
行走系和T-150形态类似，每侧两个平衡台车，扭杆悬架。
转向系为在变速箱二轴上的液压压紧离合器与制动器。
机械式双功率流传动，部分动力换挡。
俄罗斯伏尔加格勒拖拉机公司（BIT3）曾在-175C拖拉机上研制过橡胶履带拖拉机，目前生
产的橡胶履带拖拉机是其BT-100系列中选装的橡胶履带变型，质量7.5t，采用平衡台车。
俄罗斯乌拉列兹工厂生产小型橡胶履带拖拉机，它们是小型两轮驱动轮式拖拉机的变型，0.2t级。
型号有T-0，2.03.1与T-0，2.03.3-2两种，功率为8.8～10.8kW，使用质量为1.03与1.07t，最高速度为15km/h。
无支重轮，无托轮。
在每侧前后轮胎上装一搭接整条橡胶履带，结构简单。
履带宽270mm，节距93.5mm，84节。
§1.2国内橡胶履带车辆的发展
20世纪70年代，浙江湖州联合收割机厂等已批量生产橡胶履带水稻收割机，20世纪80年代天津工程机械研究所研制了橡胶履带水陆两栖车辆。
90年代橡胶履带在各种车辆上的运用逐步增多。
目前在我国橡胶履带已用于11～47.8kW的水稻收割机、小型液压挖掘机、小型盐田机械、全地形运输车等各种越野车辆、大中型自行电站和大中型履带拖拉机上。
中国一拖集团有限公司于1994年4月10日，在第一装配厂制成了第一台“东方红-802R”橡胶履带拖拉机，58.8kW，6.3t重，为3t级橡胶履带拖拉机。
平衡台车，弹性悬架，履带液压张紧。
第二章总体设计
§2.1一般用途履带拖拉机的总布置方案
一、发动机在前、驾驶室及操作系统在后，传动系各主要部件依次在发动机后面，履带的驱动轮位于后桥体两侧；
二、传动系中均具有主离合器或变矩器、变速箱、中央传动、转向机构、制动器和最终传动装置；
三、行走系中都具有驱动轮、导向轮及张紧缓冲装置、若干个支重轮、减震缓冲元件和摇摆平衡机构、台车架及不同结构型式的履带。
中等以上功率的履带拖拉机都采用大半架式机架和全架式机架。
机架是基础，它将拖拉机分为上下两大部分。
下部与行走机构相连，整机其它部件、附件以及工作装置都直接或间接地装在机架的上部。
四、工作装置中具有牵引板、动力输出轴以及操纵其它工作装置用的液压泵、工作液压缸或若干个操纵阀。
§2.2总体布置的主要任务
总体布置的主要任务是在满足作业技术性能、操作性能、拆装维护保养方便性的前提下，确定整机各系统部件在机架上下两部分的合理位置。
一、保证拖拉机合理的质心位置履带拖拉机属发挥大牵引力的动力机械。
农用和作推土机用都要求拖拉机质心纵向位置能在接地长度中心之前。
但随着拖拉机技术的发展，工程作业水平和农机化水平的提高，对整机性能和应具备功能的要求也越来越高，而发动机结构比质量越来越小，结果是整机后半部越来越重。
使整机获得较合理的质心位置，是总体设计中重要的问题。
二、保证使用保养和拆装方便性及安全性，驾驶员位置、视野性能，操作空间及各操纵杆件和踏板位置除按有关标准进行总体设计外，还应注意解决好以下问题。
1、所有注油点、放油油位置应保证在拖拉机外部（左、右、前、后及下部），不拆卸其它相关零件能方便地进行保养；燃油箱、加油口和加水口应位于驾驶室外边。
2、蓄电池应放在驾驶室外部、拆卸油管时油不能落到的地方。
3、加油口、加水口、蓄电池、工具箱距人脚的支撑点高度不大于1400mm，其它保养点不大于1600mm。
4、在驾驶室门外履带上部应有水平防护挡板，并应遮盖履带板宽度的80%左右。
如果驾驶室宽已遮盖履带板宽度70%左右，则应在行走机构上方进驾驶室门的方位设中间脚蹬。
5、油管走向和排列宜顺机体和车架之间的空间内排放。
应能在拖拉机外部尽量不拆卸或容易拆卸其它零件的条件下，方便地进行管路接头的拆卸和紧固。
6、操纵系统拉杆和推杆宜布置在传动系机体两侧，不需拆卸其它零件，能够方便地进行调整。
7、拆卸发动机、燃油箱、液压油箱时应无需拆驾驶室。
8、外露的移动、转动部件及表面温度高于70°的部位需有防护罩。
9、对于大型拖拉机，当发动机和驾驶室位置较高，以致站在履带上方还不能进行调整和保养时，则应在发动机及驾驶室周围设置安全围栏，并有上下车可卸的梯子等。
§2.3整机参数的确定
履带拖拉机整机参数包括牵引力、速度、功率、质量、质心位置及主要整机尺寸（轴距、轨距、离地间隙和外廓尺寸等）。
一、牵引特性曲线
1、牵引特性曲线的意义
把拖拉机的各项牵引性和燃料经济性指标综合在一起，比较全面而具体地反映出拖拉机的各种性能指标之间的联系，可用以分析、比较和评价拖拉机的牵引性和燃料经济性。
2、理论牵引特性曲线的绘制
绘制之前须知：
发动机的调速特性曲线；拖拉机传动系各档总传动比i、驱动轮动力半径
、拖拉机使用重量；拖拉机的滚动阻力系数f和滑转曲线。
具体步骤：
1、按所取比例尺绘制曲线的坐标
以O为原点的横坐标代表挂钩牵引力
，从O点往左加一段代表滚动阻力
＝f
，其中
＝7000kg，
代表驱动力。
由该档的
曲线和
曲线画出V曲线。
1、发动机调速特性曲线和滑转率
曲线为已知（东方红1302R）
3、实际速度V曲线
4、画拖拉机功率
曲线
可由V曲线画出
曲线。
5、画拖拉机的比油耗
曲线
可由
曲线画出
曲线。
二、轴距、轨距、履带接地长度及宽度
履带拖拉机轴距L（m）的概念是由轮式拖拉机产生的，半刚性履带拖拉机通常取履带张紧轮与驱动轮轴线间水平距离，而对张紧轮和驱动轮距地面较高的，则取前后两着地轮轴线间水平距离。
履带接地长度Lo（m）对驱动轮和履带张紧轮均离地较高的行走机构，等于
升级会员 