平地機

平地機是土方工程中用於整形和平整作業的主要機械，廣泛用於公路、機場等大面積的地面平整作業。平地機之所以有廣泛的輔助作業能力，是由於它的刮土板能在空間完成6度運動。它們可以單獨進行，也可以組合進行。平地機在路基施工中，能為路基提供足夠的強度和穩定性。它在路基施工中的主要方法有平地作業、刷坡作業、填築路堤。平地機是一種高速、高效、高精度和多用途的土方工程機械。它可以完成公路重要內容場、農田等大面積的地面平整和挖溝、刮坡、推土、排雪、疏鬆、壓實、布料、拌和、助裝和開荒等工作。是國防工程、礦山建設、道路修築、水利建設和農田改良等施工中的重要設備。公路路基，是路面的基礎，是公路工程的重要組成部分。路基承受由路面傳來的交通荷載，是路面的支承結構物，它必須具有足夠的強度、穩定性和耐久性。根據地形的不同，公路路基一般採用路堤和路塹兩種形式。 ^[1] 

原始的平地機可以追述到19世紀末的美國。自20世紀20年代起，在近80年的發展歷程中，平地機經歷了低速到高速、小型到大型、機械操縱到液壓操縱、機械換擋到動力換擋、機械轉向到液壓助力轉向再到全液壓轉向以及整體機架到鏟接機架的發展過程。整機可靠性、耐久性、安全性和舒適性都有了很大的提高。隨着技術的發展，機械製造和液壓技術的發展與應用。已及它們組合式地在工程機械產品上的應用，以現代微電子技術為代表的高科技正越來越普遍地用來改造工程機械產品的傳統結構。成熟技術的移植應用已大大促進了平地機綜合技術水平的進一步提高。平地機已經發展成自行平地的水平。自動化已經成為平地機的發展趨勢。因此平地機也得已廣泛的使用。尤其要特別指出的是，卡特彼勒公司推出的M系列平地機，革命性地將機器的操控系統集成在一個類似於飛機操控杆的操作手柄上，讓操作機手可以更智能的完成施工任務。 ^[1] 

平地機產品種的開發拓展，既要滿足不同工況條件的工作適應性，又必須與基本型保持最大限度的零部件通用性（或稱互換性），這就為廣大用户使用維修帶來極大的方便。履帶式平地機主要由發動機、傳動系統、工作裝置、電氣部分、駕駛室和機罩等組成。其中，機械及液壓傳動系統又包括液力變矩器、聯軸器總成、行星齒輪式動力換擋變速器、中央傳動、轉向離合器和轉向制動器、終傳動和行走系統等。動力輸出機構以齒輪傳動和花鍵連接的方式帶動工作裝置液壓系統中工作泵、變速變矩液壓系統變速泵、轉向制動液壓系統轉向泵；鏈輪代表二級直齒齒輪傳動的終傳動機構（包括左和右終傳動總成）；履帶板包括履帶總成、台車架和懸掛裝置總成在內的行走系統。 ^[2] 

平地機採用機械傳動或帶液力變矩器的液力機械傳動系統，也有少數採用液壓傳動系統。

泵輪組件中的泵輪由螺栓和驅動殼連接，驅動齒輪由螺栓和驅動殼連接。驅動齒輪直接插入發動機飛輪齒圈內，故泵輪隨發動機一起旋轉。導輪由螺栓和導輪轂連接，導輪轂通過花鍵和導輪座連接，導輪座又通過螺栓和變矩器殼連接，故導輪和變矩器殼一起，是不旋轉的。渦輪和渦輪轂用鉚釘鉚接在一起，再通過花鍵和渦輪輸出軸連接，渦輪輸出軸通過花鍵和聯軸節連接，將動力傳遞給其後的傳動系統。泵輪隨發動機一起旋轉，將動力輸入，導輪不旋轉，渦輪旋轉，將動力輸出，三者之間相互獨立，輪間間隙約為2mm。泵輪、渦輪、導輪自身由許多葉片組成，稱之為葉柵，葉片由曲而構成，呈複雜的形狀。變矩器在工作時，葉柵中是需要充滿油液的，在泵輪高速旋轉時，泵輪葉柵中的油液在離心力的作用下沿曲面向外流動，在葉柵出口處射向渦輪葉柵出口，然後沿渦輪葉柵曲面作向心流動，又從渦輪葉柵出口射向導輪葉柵進口，穿過導輪葉柵又流回泵輪。泵輪、渦輪、導輪葉柵組成的圓形空間，稱之為循環圓。由於渦輪葉柵曲面形狀的設計，決定了渦輪和泵輪在同一方向旋轉。這樣，變矩器葉柵循環圓中的油液，一方面在循環圓中旋轉，一方面又隨泵輪和渦輪旋轉，從而形成了複雜的螺旋運動，在這種運動中，將能量從泵輪傳遞給渦輪。渦輪的負荷是平地機負荷決定的。平地機的負荷由剷刀傳遞給履帶行走系統，再傳給終傳動、轉向離合器、中央傳動、變速器和聯軸器總成，最終傳遞給變矩器渦輪。 ^[2] 

渦輪負荷小時，其旋轉速度就快；負荷大時，旋轉速度就慢。當平地機因超載走不動時，渦輪的轉速也下降為0，成為渦輪的制動狀態。這時，因渦輪停止轉動，由泵輪葉柵射來的油液，以最大的衝擊穿過渦輪葉柵衝向導輪，在不轉的導輪葉柵中轉換成壓力，該壓力反壓向渦輪，增大了渦輪的扭矩，該增加的扭矩和渦輪旋轉方向一致，此時渦輪輸出扭矩最大，為泵輪扭矩的2.54倍。渦輪隨着負荷增大，轉速逐漸降低，扭矩逐漸增加，這相當於一個無級變速器在逐漸降速增扭。這種無級變矩的性能與易操縱而擋位較少的行星齒輪式動力換擋變速器相配合，使平地機獲得了優異的牽引性能。液力變矩器是依靠液力工作的。油液在葉柵中流動時，由於衝擊、摩擦，會消耗能量，使油發熱，故液力變矩器的傳動效率是較低的。國內外最好的液力變矩器其最高效率為88%。當變矩器的渦輪因平地機超負荷而停止轉動時，由泵輪傳來的能量全部轉化成熱量而消耗掉，此時變矩器效率為0。要想提高變矩器的傳動效率，就要掌握平地機的負荷，使渦輪有適當的轉速、平地機有適當 的速度；即當平地機因負荷過大而走不動時，要及時減小負荷，提一下剷刀或由II擋換為I擋。由變矩器的結構和工作原理知，變矩器工作時油會有內泄、會發熱。這就要求要及時給變矩器內部補充油，並將發熱的油替換出來冷卻，形成一個循環。 ^[2] 

離合器有5個。第1至第4離合器的油缸體都由螺栓連接在端蓋上，它們是不運動的。當油缸體和活塞之間充滿壓力油時，壓力油在油超過計劃的密封下，建立油壓並推活塞壓緊摩擦片，則可將齒圈固定。第5號旋轉閉鎖離合器的結構比較特殊，它沒有行星機構，其工作時是整體旋轉的。向旋轉油缸中供油時，需先向中心軸供油。工作時，壓力油通過第5離合器固定不動的殼體19中的油道，進入旋轉油缸，推動活塞工作。為防止泄漏，要用旋轉密封環進行密封。工作完的油液，由於旋轉油缸不停地旋轉，離心力向外甩出，無法經供油道排出，會增加摩擦片的磨損。為解決此問題，在旋轉油道排出，會增加摩擦片的磨損。為解決此問題，在旋轉油缸體上增加一個鋼球止回閥，在壓力油的作用下，它密封油孔以建立油壓，停止供油時，它會甩開，開放回油孔以回油。 ^[2] 

在液壓傳動中，液壓油既是傳遞動力的介質，又是潤滑劑，在部分元件中又起密封作用，系統中的熱量也是通過油液擴散出去的，因此又起到散熱作用。因此，為保證液壓系統可靠、有效、經濟地工作，液壓油必須保證以下幾點要求：

1)適當的粘度。粘度是表示油液流動時分子間磨擦阻力的大小。粘度過大時油液流動時阻力大，能量損失大，系統效率降低。此外，主機空載損失加大，温升快且工作温度高，在主泵吸油端易出現“空穴”現象。粘度過小時則不能保證液壓元件良好的潤滑條件，加劇元件的磨損，泄漏增加，液壓系統效率也要降低。

2)良好的粘温特性。粘温特性是指油液粘度升降隨温度而變化的程度，通常用粘度指數表示。粘度指數越大，液壓系統工作中油液粘度隨温度升高下降越小，從而使液壓系統的內漏不致過大。粘度指數一般不得低於90。

3)良好的抗磨性及潤滑性。目的是為了降低機械磨擦，保證在不同的壓力、速度和温度等條件下都有足夠的油膜強度。

4)較高的化學反應穩定性能，不易氧化和變質。實踐證明，油温每升高10℃，其化學反應速度提高約一倍。抗氧化安定性好的液壓油長時間使用不易發生氧化變質，可以保證液壓油的正常循環。

5)質量應純淨，應儘量減少機械雜質、水分和灰塵等的含量。

6)對密封件的影響要小。

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並經攪動後不成為乳化液、水從其中分離出來的能力。抗泡沫性是指油液中混入空氣並經攪動後不生成乳狀液、氣泡從油中分離出來的能力。混入水或空氣後降低了液壓油的容積模數，可壓縮性增大，液壓元件動作遲緩，並易產生衝擊和振動。

8)防鏽性能好。液壓油覆蓋在零件表面，避免其被氧化鏽蝕。

9)抗剪力安定性好。為改善油液的粘度指數，油液中往往加入聚甲基丙烯酯，聚異丁烯等高分子聚合物，這些物質分子鏈較長，油液流經液壓元件的狹縫時受到很大的剪切作用，往往會使分子斷鏈，油液粘温特性下降。

10)燃點、閃點應滿足環境温度，揮發性要小，以確保液壓油使用安全。 ^[1] 

1)新油中的污染物。雖然液壓油是在比較清潔的環境條件下提煉加工而成的，但在運輸和儲存的過程中受到管道、油桶和儲油罐的污染，油液中會混入一些灰塵、砂土、鐵鏽、水分和其它液體等。

2)元件和系統中殘留的污染物。液壓元件和液壓系統在加工、裝配和清洗過程中會由於清理工作進行得不徹底而殘留一些污染物。

3)外界侵入污染物。液壓元件以及機械工作過程中，由於油箱密封不完善，元件密封和防護裝置損壞等原因，由系統外部侵入些污染物，如灰塵、砂土、水分等。

4)液壓系統內部生成的污染物。液壓系統在工作中自身會生成一些固態顆粒污染物，其中既有液壓元件磨損和腐蝕而產生的金屬顆粒或橡膠粉末，又有油液氧化產生的污染物等。 ^[1] 

1)污染物常使節流閥和壓力阻尼孔時堵時通，甚至將閥芯卡住，引起液壓系統工作壓力和速度不時變化，影響其正常工作。

2)加速液壓泵及馬達、閥組的磨損，引起內泄漏量的增加。

3)混入液壓油中的水分腐蝕金屬，並加速液壓油老化變質。

4)混入液壓油中的空氣會引起噪聲、振動、爬行、氣蝕和衝擊現象，從而惡化液壓系統的工作性能。 ^[1] 

平地機所用的各種泵、閥類元件中，相對運動件間的配合間隙及工作表面均較小，液壓元件中還有不少阻尼孔和縫隙式控制閥口等，若油液中混入污物，就會發生阻塞現象，甚至劃傷配合表面，增加泄漏，甚至卡住閥芯，造成元件動作失靈。因此保持油液清潔是液壓系統維護的關鍵。

1)液壓油必須經過嚴格的過濾，向液壓油箱中注油時，應通過120目以上的濾油器。

2)定期檢查油液的清潔度，並根據工作情況定期更換，更換時應儘可能的把液壓系統內存的40L左右的油液排出。其中，使用系統外循環的方法可操作性比較強。其方法是，先把油箱、散熱器中的廢油放掉，然後加註新油。把進入到油箱中的回油管拆下，啓動發動機，使廢油從回油管中完全流出後便可。特別強調的是應及時觀察油箱內油麪的變化，應保證油麪的安全高度。換用新油時應同時更換濾清器的濾芯。

3)液壓元件不要輕易拆卸，如必須拆卸時應將零件用煤油或柴油清洗後放在乾淨的地方，避免重新裝配時雜質的混入。 ^[1]