技术领域
[0001] 本
发明主要涉及
工程机械领域，具体地说，涉及一种油缸驱动的推土机行走机构，以及包括该推土机行走机构的推土机。
背景技术
[0002] 推土机因工作负荷大，所配套的传动装置要有足够的
扭矩才能满足使用要求。
现有技术的推土机行走机构主要包括驱动系统以及
履带式底盘
驱动桥。其驱动系统一般是由两个三相交流
电机和一个
液压马达共同完成的，当推土机直线行走时由两个电机驱动，液压马达此时不工作。当转弯时，用液压系统驱动液压马达进行差速转向。
[0003] 履带式底盘驱动桥是指传动系中由
变速器至履带
驱动轮之间所有传动部件的总称，其结构简图如图1所示。它的作用是将变速器传来的动
力经中央传动1’降低转速、增大转矩，并将旋
转轴线改变90°后，由转向
离合器2’将动力经过终传动4’传至驱动
链轮6’，从而驱动履带使车辆行驶。此外，利用转向离合器2’和
制动器3’的互相配合，使推土机转向。
桥壳5’起到
支撑和安装其它部件的作用。
[0004] 随着设备大型化、重载化的发展，对该行走机构的扭矩和功率提出了更大的要求，传统的结构常需要配备大尺寸的减速机及中间传动等部件，其具有体积庞大、耗材多、自重大等明显的缺点，不利于底盘
空间布局，而且长期超载工作下易使减速机疲劳受损，现有技术产品难以满足大功率配套需求。
[0005] 因此，如何提供一种结构紧凑、扭矩大、成本低廉的推土机行走机构，以满足大型化、重型化推土机不断提升的性能需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0006] 本发明旨在提供一种油缸驱动的推土机行走机构，该行走机构避免了现有技术结构、自重大的缺点，增加了行走机构的扭矩，尤其适用于大型化、重型化推土机。
[0007] 本发明油缸驱动的推土机行走机构，包括履带和与所述履带
啮合的驱动链轮，所述履带设置于推土机
机身的左侧和右侧，并且还包括固定部件、至少一个液压油缸和
曲轴，其中：
[0008] 所述液压油缸包括缸筒、
活塞和
活塞杆，所述缸筒可摆动地设置于所述固定部件上，所述活塞与所述活塞杆的第一端固定连接；
[0009] 所述曲轴包括
主轴颈和
连杆轴颈，所述
主轴颈设置于所述固定部件上，所述活塞杆的第二端设置于所述连杆轴颈上，整体形成
曲柄连杆机构，所述曲轴与所述驱动链轮连接。
[0010] 进一步地，所述曲轴包括两个，所述两个曲轴的第一端分别连接左侧和右侧的驱动链轮，所述两个曲轴的第二端通过离合部件连接。
[0011] 进一步地，所述曲轴的主轴颈上还设置有
飞轮，所述离合部件设置于所述飞轮上。
[0012] 进一步地，所述推土机行走机构还包括传动部件，所述传动部件的第一端连接所述驱动链轮，第二端连接所述曲轴。
[0013] 进一步地，各所述曲轴包括与所述液压油缸数量相同的多个连杆轴颈，各液压油缸的活塞杆的第二端设置于对应的连杆轴颈上。
[0014] 进一步地，所述液压油缸排成一排，形成直列式结构。
[0015] 进一步地，所述液压油缸分为两组，各组液压油缸排成一排，两排液压油缸之间的
角度为180°，形成
水平对置结构。
[0016] 进一步地，所述液压油缸为双作用油缸，其有杆腔和无杆腔交替进回油，所述活塞杆伸出时，所述无杆腔进油、有杆腔回油；所述活塞杆缩回时，所述有杆腔进油、无杆腔回油。
[0017] 进一步地，所述液压油缸为单作用油缸，仅有其无杆腔进回油，所述活塞杆伸出时，所述无杆腔进油；所述活塞杆缩回时，所述无杆腔回油。
[0018] 进一步地，所述推土机行走机构还包括第一电磁换向
阀、压力
传感器和第一
控制器，其中：
[0019] 所述第一电磁换向阀用于控制所述液压油缸的进回油方向；
[0020] 所述
压力传感器设置于所述液压油缸的有杆腔和/或无杆腔，用于检测活塞运动至相应
位置时的液压油压力；
[0021] 所述第一控制器连接所述第一电磁换向阀和所述压力传感器，并根据所述压力传感器的压力
信号，控制所述第一电磁换向阀换向。
[0022] 进一步地，所述第一电磁换向阀为包括第一工作油口、第二工作油口、第一进油口和第一回油口的的三位四通换向阀或二位四通换向阀，所述第一工作油口和第二工作油口分别连接所述液压油缸的有杆腔和无杆腔，所述第一进油口连接
液压泵，所述第一回油口连接油箱。
[0023] 进一步地，所述第一电磁换向阀为二位三通换向阀，所述二位三通换向阀包括第三工作油口、第二进油口和第二回油口，所述第三工作油口连接所述液压油缸的无杆腔，所述第二进油口连接
液压泵，所述第二回油口连接油箱。
[0024] 进一步地，所述推土机行走机构还包括机械式换向阀、
凸轮、第一杆件和第二杆件，其中：
[0025] 所述机械式换向阀上设置有控制端；
[0026] 所述凸轮连接所述曲轴的主轴颈，并随所述主轴颈进行相应的旋转；
[0027] 所述第一杆件的第一端设置于所述凸轮的周面上并在所述凸
轮作用下进行往复运动；
[0028] 所述第二杆件相对于所述固定部件可摆动地设置，所述第二杆件的第一端连接所述机械式换向阀的控制端，所述第二杆件的第二端连接所述第一杆件的第二端。
[0029] 进一步地，所述推土机行走机构还包括第二电磁换向阀、
角位移传感器和第二控制器，其中：
[0030] 所述第二电磁换向阀用于控制所述液压油缸的进回油方向；
[0031] 所述角位移传感器用于检测所述曲轴旋转运动的角位移；
[0032] 所述第二控制器连接所述第二电磁换向阀和所述角位移传感器，并根据所述角位移传感器的角位移信号，控制所述第二电磁换向阀换向。
[0033] 进一步地，所述液压油缸的缸筒的端部设置有铰接座，所述液压油缸通过所述铰接座铰接于所述固定部件上。
[0034] 进一步地，所述液压油缸的缸筒的外壁对称设置有两组
耳座，所述液压油缸通过所述耳座铰接于所述固定部件上。
[0035] 进一步地，所述液压油缸工作过程中，部分液压油缸停缸，仅另外一部分液压油缸对曲轴做功。
[0036] 本发明的另一方面，还提供一种推土机，该推土机设置有前述的推土机行走机构。
[0037] 本发明的推土机行走机构由油缸驱动，其液压油缸的活塞杆和曲轴之间形成了曲柄连杆机构，通过液压力带动曲轴并驱动履带行走。与现有技术相比，本发明采用驱动力大的液压油缸，具有很大的扭矩；而且，对于双作用油缸而言，除死点外，活塞都会在液压力的驱动下对外做功，因此能提升曲轴运行的效率，提高推土机行走机构的功率和扭矩。
[0038] 此外，本发明无需依靠设置减速机来增大扭矩，其曲轴输出的扭矩即可以直接用于对驱动链轮进行驱动，满足推土机大型化、重载化的发展需求，具有结构紧凑、体积小、重量轻的优点。
[0039] 而且，本发明还可以通过引用先进的计算机技术来实现液压油缸的协同动作控制，从而提高装置的控制性能，保证系统的良好运行。
[0040] 本发明油缸驱动的推土机行走机构相比于现有技术还具有不易跑偏、运行平稳、无偏载、结构简单、易于实施等优点。
附图说明
[0041] 图1是现有技术的推土机行走机构的结构原理图；
[0042] 图2是本发明一
实施例的推土机行走机构的结构原理图；
[0043] 图3是本发明一实施例的直列式液压油缸的结构原理图；
[0044] 图4是本发明一实施例的油缸控制的液压原理图；
[0045] 图5是本发明另一实施例的油缸控制的液压原理图；
[0046] 图6是本发明又一实施例的油缸控制的液压原理图；
[0047] 图7是本发明又一实施例的油缸控制的液压原理图。
具体实施方式
[0048] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
[0049] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
[0050] 图2所示是本发明一实施例的推土机行走机构的结构原理图。从图中可以看出，本发明油缸驱动的推土机行走机构包括履带1a、驱动链轮1b、至少一个液压油缸1和曲轴2。其中，驱动链轮1b和履带1a啮合，驱动链轮1b设置于履带1a中间并带动履带1a旋转，旋转的履带1a带动推土机整机在地面行走。履带1a设置于推土机机身的左侧和右侧，在推土机直线行走时，左右两侧的履带1a的转速相同；在推土机转向时，则需要控制左右两侧的履带1a使其转速不同。
[0051] 参考图3，液压油缸1包括缸筒10、活塞11和活塞杆12，缸筒10可摆动地设置于固定部件上，活塞11与活塞杆12的第一端固定连接。活塞11和活塞杆12沿缸筒10进行直线式往复运动，该液压油缸1的活塞11在液压油的作用下进行往复运动，其既可以是单作用油缸，也可以是双作用油缸，本发明并不受限于此。
[0052] 该固定部件构成本发明推土机行走机构的骨架，起到支撑和安装其它部件的作用，其可以是推土机的桥壳等结构部件。
[0053] 液压油缸1的缸筒10相对于固定部件摆动设置，作为一种实施方式，可以在缸筒10的端部设置有铰接座，液压油缸1通过铰接座铰接于固定部件上；作为另一种实施方式，可以在缸筒10的外壁对称设置有两组耳座，液压油缸1通过耳座铰接于固定部件上。
[0054] 值得说明的是，本发明的缸筒10为活动设置，液压油缸1整体上为二力杆结构，其只在两端受力，整体处于平衡状态，不会产生侧向力和偏载，受力状况良好。
[0055] 本发明的曲轴2包括主轴颈21和连杆轴颈22，主轴颈21设置于固定部件上，活塞杆12的第二端设置于连杆轴颈22上，整体形成曲柄连杆机构，曲轴2与驱动链轮1b连接。
[0056] 曲柄连杆机构是本发明的推土机行走机构的动力传递机构，其可以将活塞11的直线式往复运动转换为曲轴2的旋转运动，并将该运动输出至驱动链轮1b和履带1a。由于液压油缸1驱动力大，能输出很大的扭矩；而且，对于双作用油缸而言，除死点外，活塞11都会在液压力的驱动下对外做功，因此能提升曲轴2运行的效率，提高输出功率和输出扭矩。
[0057] 曲轴可以直接与驱动链轮1b连接，以对其进行驱动。优选地，本发明还包括图2所示的传动部件1c（终传动），该传动部件1c的第一端连接驱动链轮1b，第二端连接曲轴2。传动部件1c可以在曲轴2和驱动链轮1b之间实现一定的
传动比，对曲轴2的转速进行相应的增加或减小。该传动部件1c还可以实现
旋转轴线的改变，以适应推土机底盘布局。
[0058] 曲轴2的主轴颈21位于曲轴轴线所在的位置，连杆轴颈22和该轴线之间具有一定的偏心距离。曲轴2以主轴颈21轴线为中心进行旋转运动，并将该旋转运动传递至驱动链轮1b上，进而带动履带1a的转动和推土机整机的行走。曲轴2一般选用强度高、耐冲击韧度和
耐磨性能好的优质中
碳结构
钢、优质中碳
合金钢或高强度球墨
铸铁来
锻造或
铸造。
[0059] 优选地，所述曲轴2包括两个，两个曲轴2的第一端分别连接左侧和右侧的驱动链轮1b，两个曲轴2的第二端通过离合部件31连接。左右两侧的驱动链轮1b分别由两个曲轴来驱动，有利于本发明的推土机的行走机构的转向。在推土机转向时，只需要控制离合部件31为分离状态，并控制两个曲轴2为不同的转速即可；而在推土机直线行走时，控制离合器为闭合状态，可以保证两个曲轴2的转速同步，避免左右跑偏的问题。应当清楚，在采用一个曲轴时，通过其它如转向离合器等方式也可以实现本发明的推土机的转向功能，本发明并不受限于曲轴的具体数量。
[0060] 进一步地，鉴于曲轴2旋转的不均匀性，本发明在曲轴2的主轴颈21上还设置有飞轮3，前述离合部件31也可以设置于该飞轮3上。飞轮3可以为圆盘状结构。该飞轮3可以储存曲轴2运动过程中的运动
能量，它具有较大的
转动惯量，当曲轴2转速增高时，飞轮3的
动能增加，可以将能量储存起来；当曲轴2转速降低时，飞轮3的动能减少，可以将能量释放出来。飞轮3可以减小运转过程中的速度
波动，便于带动曲轴2平稳运转。
[0061] 优选地，在图2所示的结构原理图中，两个曲轴各包括与液压油缸数量相同的4个连杆轴颈22，各液压油缸1的活塞杆1的第二端设置于对应的连杆轴颈22上。应当清楚，连杆轴颈22和液压油缸1也可以是其它数量，本发明并不受限于此。
[0062] 在各曲轴上设置有多个液压油缸1时，各液压油缸1在曲轴2上可以有多种排列布置方式。在图2所示的实施例中，各曲轴2上的液压油缸1分为两组，各组液压油缸1排成一排，两排液压油缸1之间的角度为180°，形成水平对置结构。由于相邻两个液压油缸1之间水平对置，可以相互抵消振动，从而使得曲轴2运转更加平稳。水平对置结构也具有更低的高度，便于推土机底盘布局。
[0063] 图3是本发明一实施例的直列式液压油缸的结构原理图，在该图中各曲轴上的液压油缸1排成一排，形成直列式结构。各液压油缸1可以如图3所示竖向排成一排，为了降低高度，也可以布置成倾斜的甚至水平的结构，具有体积紧凑、布局灵活等优点。此外，本发明的液压油缸也可以排列为“V”字形或近似于“W”字形的结构，本发明并不受限于此。
[0064] 在上述技术方案的
基础上，由于液压油缸驱动力大，本发明无需依靠设置减速机来增大扭矩，其曲轴2输出的扭矩即可以直接用于对驱动链轮1b进行驱动，满足推土机的大型化、重载化的发展需求，具有结构紧凑、体积小、重量轻的优点。
[0065] 作为本发明的一个实施例，液压油缸1工作过程中，部分液压油缸1停缸，仅另外一部分液压油缸1对曲轴2做功。在上述技术方案的基础上，可以根据推土机的运行及负载状况，仅控制部分液压油缸1对外做功，而停缸的部分液压油缸1不对外做功（其活塞杆在曲轴的带动下运动），从而能够调整本发明行走机构的功率，提高能量利用率。
[0066] 需要说明的是，本发明在液压油缸1为多个时，液压油缸1之间相互需要协同作业，方能保证曲轴2运动的一致性。各液压油缸1的进出油动作可以通过电控技术控制，也可以采用机械结构控制，本发明并不受限于此。
[0067] 在图4所示的实施例中，液压油缸1为双作用油缸，其有杆腔和无杆腔交替进回油，并且当活塞杆12伸出时，无杆腔进油、有杆腔回油；当活塞杆12缩回时，有杆腔进油、无杆腔回油。此外，图4所示为多个液压油缸1排成一排的直列式结构。液压油缸1的动作可以通过包括第一电磁换向阀41、压力传感器5和第一控制器61的系统来控制。
[0068] 第一电磁换向阀41用于控制液压油缸1的进回油方向，其既可以控制一个液压油缸，也可以同时控制多个液压油缸（如位差相同的其中两个液压油缸）。优选第一电磁换向阀41与液压油缸1的数量相同。在图4所示的双作用油缸中，该第一电磁换向阀41为三位四通换向阀，并包括第一工作油口、第二工作油口、第一进油口和第一回油口。其中，第一工作油口和第二工作油口分别连接液压油缸1的有杆腔和无杆腔，第一进油口连接液压泵40，第一回油口连接油箱。在第一状态，第一工作油口进油、第二工作油口回油；在第二状态，第一工作油口回油、第二工作油口进油；在第三状态，第一工作油口和第二工作油口均为截止状态。应当清楚，在该第一电磁换向阀41为二位四通换向阀（包括同样的油口）时，同样能够实现本发明的技术效果。
[0069] 压力传感器5设置于液压油缸1的有杆腔和/或无杆腔，用于检测活塞11运动至相应位置时的液压油压力。该压力传感器5可以设置于缓冲套上，当该处缓
冲压力大于预设值时，则可以判断活塞11已经完全伸出或缩回，并需要立刻进行换向运动，从而保证活塞11在
上止点（活塞顶部离曲轴中心最大距离时的位置）和
下止点（活塞顶部离曲轴中心最小距离时的位置）的准确
定位。需要说明的是，本发明也可以采用接近
开关、行程开关等装置来实现对上止点和/或下止点的定位。
[0070] 第一控制器61连接第一电磁换向阀41和压力传感器5，并根据压力传感器5的压力信号，控制第一电磁换向阀41换向。第一电磁换向阀41换向后，活塞11在缸筒10内变向运动，从而达到往复式运动的目的。
[0071] 在图5所示的实施例中，液压油缸1为单作用油缸，仅有其无杆腔进回油，活塞杆12伸出时，无杆腔进油；活塞杆12缩回时，无杆腔回油。此外，图5所示为多个液压油缸1排成一排的直列式结构。液压油缸1可以通过包括第一电磁换向阀41、压力传感器5和第一控制器61的系统来控制。
[0072] 在图5所示的单作用油缸中，该第一电磁换向阀41为二位三通换向阀，包括第三工作油口、第二进油口和第二回油口。第三工作油口连接液压油缸1的无杆腔，第二进油口连接液压泵40，第二回油口连接油箱。在第一状态，液压油经过第二进油口和第三工作油口进入液压油缸1的无杆腔；在第二状态，液压油经过第三工作油口和第二回油口回入油箱。
[0073] 图5的压力传感器5仅设置于液压油缸1的无杆腔，其结构和作用与图4相似，此外第一控制器61的结构和作用也与图4相似，本文在此不再赘述。
[0074] 图6是本发明又一实施例的油缸控制的液压原理图，其通过包括第二电磁换向阀42、角位移传感器8和第二控制器62的系统来控制液压油缸1的动作。其中，第二电磁换向阀42用于控制液压油缸1的进回油方向，其既可以控制一个液压油缸，也可以同时控制多个液压油缸（如位差相同的其中两个液压油缸）。优选第二电磁换向阀42与液压油缸1的数量相同。角位移传感器8用于检测曲轴2旋转运动的角位移；第二控制器62连接第二电磁换向阀42和角位移传感器8，并根据角位移传感器8的角位移信号，控制第二电磁换向阀42换向。
[0075] 由于液压油缸1在曲轴2的连杆轴颈22上安装完成后，各液压油缸1之间具有固定的角度关系，因而根据角度测量可以精确地控制液压油缸1上止点和下止点的定位。该角位移传感器8可以是设置于曲轴2的主轴颈21上的
编码器。
[0076] 图7是本发明又一实施例的油缸的液压原理图，与前述图4-6中采用的计算机技术不同，图7采用的是一种机械控制的结构，液压油缸1可以通过包括机械式换向阀43、凸轮20、第一杆件71和第二杆件72的系统来控制。机械式换向阀43既可以控制一个液压油缸，也可以同时控制多个液压油缸（如位差相同的其中两个液压油缸）。优选机械式换向阀43与液压油缸1的数量相同。
[0077] 其中，机械式换向阀43上设置有控制端43a。该控制端43a可以是和阀芯连接的阀杆，该阀杆可以位于机械式换向阀43的端部。该控制端43a相对于
阀体位于不同位置时，机械式换向阀43具有不同的换向状态。
[0078] 凸轮20连接曲轴2的主轴颈21，并随主轴颈21进行相应的旋转。该凸轮20可以固定于主轴颈21上并与其同步旋转，也可以通过传动部件1c连接主轴颈21，凸轮20的转速可以与主轴颈21相同，也可以具有一定的差速比，本发明并不受限于此。
[0079] 第一杆件71的第一端设置于凸轮20的周面上并在凸轮20作用下进行往复运动，第一杆件71可以套装在一套筒内，以限制其径向移动。
[0080] 第二杆件72相对于固定部件可摆动地设置，第二杆件72的第一端连接机械式换向阀43的控制端43a，第二杆件72的第二端连接第一杆件71的第二端。第二杆件72与固定部件之间的铰接点位于其第一端和第二端之间。第二杆件72可以为图7所示的倒“V”字形结构，也可以是弧形结构或其它可能的结构。
[0081] 在图7所示的方位中，假如曲轴2进行顺
时针转动，当活塞杆12下行时，第一杆件71向下移动，相应地带动第二杆件72以铰接点为中心逆时针摆动，并向左拉动机械式换向阀43的控制端43a；当活塞杆12下行至下止点时，第二杆件72拉动换向阀实现换向，此时液压油进回油方向改变，在液压油的作用下，活塞杆12上行，第一杆件71向上移动，相应地第二杆件72顺时针摆动，并向右推动换向阀的控制端43a，直至活塞杆12上行至上止点后，再次实现换向。如此反复，从而实现活塞杆12的直线式往复运动和曲轴2连续的旋转运动，进而驱动链轮1b的连续旋转及履带1a的连续行走。
[0082] 除了前述推土机行走机构外，本发明还提供一种包括前述推土机行走机构的推土机。该推土机的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。
[0083] 综上所述，本发明的推土机行走机构由油缸驱动，整体形成了曲柄连杆机构，通过液压力带动曲轴并驱动履带1a行走。与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：
[0084] 1）扭矩大
[0085] 本发明推土机行走机构采用液压油缸1驱动，驱动力大，具有很大的扭矩；而且，对于双作用油缸而言，其有杆腔和无杆腔可以交替进回油，在活塞11从上止点到下止点、以及从下止点到上止点的各冲程中，除死点外，活塞11都会在液压力的驱动下对外做功，因此能提升曲轴2运行的效率，提高推土机行走机构的功率和扭矩。
[0086] 2）结构紧凑
[0087] 本发明无需依靠设置减速机来增大扭矩，其曲轴输出的扭矩即可以直接用于对驱动链轮1b进行驱动，满足推土机大型化、重载化的发展需求，具有结构紧凑、体积小、重量轻的优点。
[0088] 3）控制方便
[0089] 本发明可以通过引用先进的计算机技术来实现对本发明液压油缸的协同动作控制，可以提高行走机构的控制性能，保证机构的良好运行。
[0090] 此外，本发明油缸驱动的推土机行走机构相比于现有技术还具有不易跑偏、运行平稳、无偏载、结构简单、易于实施等优点。因此，本发明的有益效果是显而易见的。
[0091] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
