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平地机用平地机的松香作业装置的优化设计 作为一种支撑式多功能设备，该设备在施工过程中起着重要作用。不同的结构及影响松土装置入土时难易程度的入土角的大小, 均对平地机松土作业效率有重要影响。 1 自行式机械的后中间机 松土作业装置是一种被动牵引的工作装置, 一般安装在平地机、推土机或拖拉机等自行式机械的后机架上。目前, 市场上主要有两种结构的平地机松土作业装置, 一种是简单的摇杆机构松土作业装置, 另一种是平行四边形四连杆机构松土作业装置。 1.1 摇杆机构的工作原理 图1为摇杆机构平地机松土作业装置结构简图。主要由松土作业装置主体 (包括安装座、齿架、松土齿、销轴等) 、液压系统 (包括液压缸、液压管路、平衡阀等) 和标准件 (包括螺栓、螺母、垫圈等) 等组成, 图中液压管路从略。 这种平地机松土作业装置的工作原理是, 在平地机行进过程中, 通过液压缸2活塞杆的伸出, 使装有松土齿4的齿架5围绕销轴6 (销轴6的作用是连接齿架5和安装座7, 而安装座7通过螺栓与平地机后机架1相连) 顺时针旋转, 松土齿4在平地机向左前进的过程中被压入土壤中, 跟随平地机的前进而进行土壤松散作业。作业完毕时, 通过液压缸2活塞杆的收缩, 使松土齿提升离开地面直到最高位置。图中平衡阀3的作用是产生背压, 防止松土齿在工作过程中因地面的反作用力 (非人为控制) 而上升, 使运动平稳, 同时保证在非作业工况时因松土作业装置的自重 (非人为控制) 而使松土齿下落, 避免不安全事故发生。 摇杆机构平地机松土作业装置的优点是结构和工作原理都很简单, 缺点是:入土深度和提升高度较小;由于松土齿的运动轨迹是一段圆弧, 所以松土齿的入土角 (松土齿齿尖与地平面之间的夹角) 从松土齿开始接触地面时的α1到进入地面一定深度时的α2也在逐渐减小。 1.2 酶解土机的工作原理 图2为平行四边形四连杆机构平地机松土作业装置的结构简图, 主要由松土作业装置主体 (包括安装座、齿架、松土齿、销轴、连杆架等) 、液压系统 (包括液压缸、液压管路、平衡阀等) 和标准件 (包括螺栓、螺母、垫圈等) 等组成, 图中液压管路从略。 这种平地机松土作业装置的工作原理是, 在平地机行进过程中, 通过液压缸4活塞杆的收缩, 使得装有松土齿5的齿架6围绕销轴8 (销轴8的作用是连接连杆架7、连杆2和安装座9, 安装座9通过螺栓与平地机后机架1相连, 拉杆10的作用是对安装座起进一步的紧固作用) 顺时针旋转, 这时松土齿5则在平地机向左前进的过程中被压入土壤中, 跟随平地机的前进而进行土壤松散作业。作业完毕时, 通过液压缸4活塞杆的伸出, 使松土齿提升离开地面直至到达最高位置。图中平衡阀3的作用与上文所述相同。 平行四边形四连杆机构松土作业装置的优点是结构稳固, 松土齿入土深度和提升高度较大, 因为松土作业装置中松土齿的运动轨迹是直线, 所以其入土角从松土齿开始接触地面时的α′1到进入地面一定深度时的α′2是始终不变的, 这正是利用了平形四边形机构自身特点所致。 通过对两种不同结构平地机松土作业装置的结构、各自工作原理及特点的介绍, 可以看出, 它们最大的不同在于松土齿入土角的变化规律不同, 而入土角正是影响松土作业效率的关键因素。 2 种新的入土角 为了分析平地机松土作业装置入土角与入土性能之间的关系, 我们对松土齿进行简化, 如图3所示。 在平地机行进的过程中, 落下平地机松土作业装置, 松土齿角度α与图中的越接近, 松土齿越易入土。 在入土过程中, 平地机前进方向的速度V2会因入土深度的增加导致阻力的增大而逐渐减小。而对于松土齿的下降速度V1, 当松土齿克服土壤向上的恒定反作用力后, 在液压缸下压力的作用下一般是保持恒速的 (因松土齿的下降速度与液压缸活塞杆伸缩速度一致) 。所以, 松土齿入土过程中任一时刻入土角(V′2是入土过程中任一时刻的前进速度) 是随齿的下降逐渐增大的。因上文已分析过简单的摇杆机构平地机松土作业装置的设计入土角α是随入土深度的增加而减小的, 这与松土齿容易入土的理论恰恰相反, 所以基于此原因, 平行四边形四连杆机构松土作业装置比简单的摇杆机构松土作业装置更合理。目前, 国内外著名平地机生产厂家大多采用平行四边形结构, 如卡特、小松、三一等。 3 大、小齿入土工况 一般四连杆机构的平地机松土作业装置会设计有大齿和小齿 (图4) 以适应不同的工况。大齿主要用于坚硬的土壤, 小齿则主要用于松软的土壤, 大、小齿不同时使用。 平地机松土作业装置的大齿无疑可以适应坚硬土壤、松软土壤等各种工况, 但为了小齿亦能适应坚硬土壤的恶劣工况, 并且考虑到入土过程中车速过快、冲击过大容易造成小齿断裂, 一般前进车速会人为降低。所以, 此种工况下松土齿入土过程中任一时刻入土角(V″2是入