专利名称：一种轮胎式摊铺机及其前桥的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种用于摊铺机的前桥。本发明还涉及一种包括上述前桥的轮胎式摊铺机。
背景技术：
随着城乡基础建设的发展，市场对于各种路面养护设备尤其是摊铺机的需求日益增加，对摊铺机的性能要求逐渐提高。按照行走机构的类型划分，摊铺机主要包括履带式摊铺机和轮胎式摊铺机，轮胎式摊铺机采用轮胎行走的方式，较履带式摊铺机更便于转场，主要用于高速公路上基层和面层各种材料摊铺作业的施工中。前桥位于摊铺机的前部，用于支撑整机重量并提供转弯角度，前桥部分是轮胎式摊铺机行走系统的重要组成部分，其性能的优劣直接影响轮胎式摊铺机的性能和稳定性。请参考图1，图1为一种典型的轮胎式摊铺机前桥的结构示意图。一种典型的轮胎式摊铺机前桥包括固定安装于摊铺机底盘上的支重架12，支重架的两端分别安装有摆架13，各摆架的前端通过前转向节14安装前轮15，通过后转向节16安装后轮17，前转向节与后转向节通过拉杆18连接，其中拉杆为直杆；前转向节在第一铰点处铰接于摆架，在第二铰点处铰接于拉杆，后转向节在第三铰点处铰接于摆架，在第四铰点处铰接于拉杆，其中，第一铰点与第二铰点的距离等于第三铰点与第四铰点的距离；两前转向节通过转向拉杆19连接,转向拉杆与油缸11的一端铰接,油缸的另一端固定于底盘。在上述前桥机构中，拉杆为直杆，且第一铰点Al与第二铰点A2的距离等于第三铰点A3与第四铰点A4的距离，四个铰点的连线形成平行四边形结构，则根据平行四边形特性可知，在前桥的转向过程中，其前轮和后轮的转向角一致，而前后轮在转向过程中转过的路径长度不同，后轮比前轮经过的路径长，则前后轮的转弯半径形成的轨迹圆相交，从而造成了轮胎不等同磨损，降低了轮胎的使用寿命；同时，上述前桥的转向油缸安装在从动轮(即前轮)上，导致系统功率损失较大；另外，前桥通过支重架固定安装在底盘上，摊铺机在不平整路面上的通过性较差。因此，如何避免前桥中的轮胎在转动中发生磨损，延长轮胎的使用寿命，节约维修成本，就成为本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于轮胎式摊铺机的前桥，其轮胎在转向过程中发生的磨损较小，从而延长了轮胎的使用寿命，节约了维修成本。本发明的另一目的是提供一种包括上述前桥的轮胎式摊铺机。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于轮胎式摊铺机的前桥，包括安装于所述轮胎式摊铺机的底盘的架体，所述架体的两端分别安装有轮系，所述轮系包括安装于所述架体、且通过拉杆连接的前转向节和后转向节；所述前转向节在第一铰点处铰接于所述架体、在第二铰点处铰接于所述拉杆，所述后转向节在第三铰点处铰接于所述架体、在第四铰点处铰接于所述拉杆；所述第一铰点与所述第二铰点的距离小于所述第三铰点与所述第四铰点的距离，且所述前轮的转向轨迹圆与所述后轮的转向轨迹圆为同心圆。优选地，所述拉杆包括第一直段、第二直段以及连接所述第一直段和所述第二直段的斜段；所述第一直段远离所述斜段的一端通过所述第二铰点铰接于所述架体，所述第二直段远离所述斜段的一端通过所述第四铰点铰接于所述架体。优选地，所述架体包括安装于所述底盘的横梁和安装于所述横梁两端的摆架，两所述摆架分别与所述轮系连接。优选地，所述摆架转动安装于所述横梁，所述摆架的转动轴线与所述横梁的轴线重合或者平行。优选地，所述摆架通过轴承安装于所述横梁。优选地，所述横梁转动安装于所述底盘，所述横梁的转动轴线沿所述轮胎式摊铺机的前后方向设置。优选地，所述横梁通过销轴安装于所述底盘，所述销轴的轴线沿所述轮胎式摊铺机的前后方向设置。优选地，所述前桥的转向拉杆设置于两所述后转向节之间。优选地，两所述后转向节上分别安装有马达。本发明还提供一种轮胎式摊铺机，包括底盘和设置于所述底盘的前桥，所述前桥为如上所述的前桥。本发明所提供的前桥用于轮胎式摊铺机，该前桥包括架体和轮系，其中，架体安装于该轮胎式摊铺机的底盘上的，轮系有两个，分别安装于架体的两端，轮系进一步包括前转向节和后转向节，前桥的前轮安装于该前转向节，后轮安装于该后转向节，两转向节均安装于架体、且通过拉杆连接；前转向节在第一铰点处铰接于架体、在第二铰点处铰接于拉杆，后转向节在第三铰点处铰接于架体、在第四铰点处铰接于拉杆；第一铰点与第二铰点的距离小于第三铰点与第四铰点的距离，且前轮的转向轨迹圆与后轮的转向轨迹圆为同心圆。这样，由于第一铰点与第二铰点的距离小于第三铰点与第四铰点的距离，此时四个铰点的连线构成曲柄摇杆机构，且第二铰点与第四铰点之间的连线为曲柄，根据曲柄摇杆机构特性可知，转向过程中前轮转向角大于后轮转向角，且在转向过程中，前轮的转向轨迹圆与后轮的转向轨迹圆为同心圆，减少了轮胎在转向过程中发生的磨损，从而延长了轮胎的使用寿命，节约了维修成本。在一种具体实施方式
中，本发明所提供的前桥，其架体进一步包括横梁和摆架，其中，横梁安装于摊铺机的底盘，摆架有两个，且分别安装于该横梁的两端，两摆架分别与轮系连接；横梁通过销轴安装于底盘，销轴的轴线沿轮胎式摊铺机的前后方向设置，横梁能够在外力的作用下绕销轴转动；这样，前桥整体可以绕横梁与底盘之间的销轴左右摆动，从而实现了整个系统在空间一定角度内的摆动，提高了摊铺机在不平整路面行驶过程中的稳定性和舒适性，有效延长了前桥的使用寿命。在另一种具体实施方式
中，本发明所提供所述前桥的转向拉杆设置于两所述后转向节之间，即以后轮为转向轮，将转向油缸安装在主动轮(即后轮)上，从而降低了系统的功率损失。
图1为一种典型的轮胎式摊铺机前桥的结构示意图；图2为本发明所提供的前桥一种具体实施方式
的结构示意图；图3为本发明所提供的前桥在转向时前后轮转向角的分析示意图；图4为图2所示前桥在A-A方向的剖视图；图5为图2所示前桥在B-B方向的剖视图；图6为转向油缸安装在驱动轮情况下，摊铺机右转向时转向轮的力学分析示意图；图1为转向油缸安装在驱动轮情况下，摊铺机左转向时转向轮的力学分析示意图；图8为转向油缸安装在从动轮情况下，在摊铺机右转向时转向轮的力学分析示意图；图9为转向油缸安装在从动轮情况下，在摊铺机左转向时转向轮的力学分析示意图。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种用于轮胎式摊铺机的前桥，其轮胎在转向过程中发生的磨损较小，从而延长了轮胎的使用寿命，节约了维修成本。本发明的另一核心是提供一种包括上述前桥的轮胎式摊铺机。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图2至图5，图2为本发明所提供的前桥一种具体实施方式
的结构示意图；图3为本发明所提供的前桥在转向时前后轮转向角的分析示意图；图4为图2所示前桥在A-A方向的剖视图；图5为图2所示前桥在B-B方向的剖视图。本发明所提供的前桥用于轮胎式摊铺机，该前桥包括架体和轮系，其中，架体安装于该轮胎式摊铺机的底盘上的，轮系有两个，分别安装于架体的两端，轮系进一步包括前转向节33和后转向节34，前桥的前轮38安装于该前转向节33，后轮39安装于该后转向节34，两转向节均安装于架体、且通过拉杆32连接；前转向节33在第一铰点BI处铰接于架体、在第二铰点B2处铰接于拉杆32，后转向节34在第三铰点B3处铰接于架体、在第四铰点B4处铰接于拉杆32 ;第一铰点BI与第二铰点B2的距离小于第三铰点B3与第四铰点B4的距离，且前轮38的转向轨迹圆与后轮39的转向轨迹圆为同心圆，图2中箭头方向为摊铺机的前进方向。需要指出的是，在第一铰点BI与第二铰点B2的距离小于第三铰点B3与第四铰点B4的距离的前提下，要保证前轮38的转向轨迹圆与后轮39的转向轨迹圆为同心圆，需要根据同侧的前转向节33和后转向节34在前进方向上的实际距离，以及第一铰点BI与第二铰点B2距离的具体数值和第三铰点B3与第四铰点B4距离的具体数值确定，不同型号的摊铺机由于同侧的前转向节33和后转向节34在前进方向上的实际距离，满足前轮38的转向轨迹圆与后轮39的转向轨迹圆为同心圆时，各铰点之间距离的具体数值可以通过计算确定，在此不作限定。
文中所述“第一、第二、第三、第四”等序数词是为了区分相同名称的不同零部件，仅为了描述方便，不表示某种顺序，更不应该理解为任何限定。上述拉杆32的结构可以具体为包括第一直段、第二直段以及连接所述第一直段和所述第二直段的斜段；所述第一直段远离所述斜段的一端通过所述第二铰点B2铰接于所述架体，所述第二直段远离所述斜段的一端通过所述第四铰点B4铰接于所述架体；通过非直杆的形式实现第一铰点BI与第二铰点B2的距离小于第三铰点B3与第四铰点B4的距离，结构较为简单，且稳定性较好。上述斜段的斜度应根据两直段的长度、以及前转向节33和后转向节34之间的实际距离等参数确定，在此不做限定。从理论上来讲，拉杆32并不局限于上述结构形式，只要能够连接同侧的两转向节，并且保证第一铰点BI与第二铰点B2的距离，小于第三铰点B3与第四铰点B4的距离即 可，例如，拉杆32也可以为直杆，整体倾斜设置于同侧的前转向节33和后转向节34之间。这样，由于第一铰点BI与第二铰点B2的距离小于第三铰点B3与第四铰点B4的距离，此时四个铰点的连线构成曲柄摇杆机构，且第二铰点B2与第四铰点B4之间的连线为曲柄，根据曲柄摇杆机构特性可知，转向过程中前轮38转向角α大于后轮39转向角β，且在转向过程中，前轮的转向轨迹圆与后轮39的转向轨迹圆为同心圆，即转弯半径形成的圆同心(图2中Tl代表前轮38，Τ2代表后轮39，R代表转弯半径)，从而减少了轮胎在转向过程中发生的磨损，延长了轮胎的使用寿命，节约了维修成本。在一种具体实施方式
中，上述架体包括横梁31和摆架35,其中,横梁31安装于底盘，摆架35有两个，分别安装于横梁31的两端，两摆架35分别与轮系连接；这样，在制造过程中，可以分别加工横梁31和摆架35，再装配成架体，从而简化了加工过程。从理论上来讲，之间也不局限于上述结构，架体也可以为一体式的结构。上述摆架35可以转动安装于横梁31，摆架35的转动轴线与横梁31的轴线重合或者平行；这样，摆架35可以相对于横梁31绕其转动轴线前后转动，从而实现了轮系在空间一定角度内的摆动，提高了摊铺机在不平整路面行驶过程中的稳定性和舒适性。摆架35可以通过轴承安装于横梁31，具体地，在摆架35的适当位置开设安装孔，轴承的外圈固定在安装孔内，横梁31穿过轴承，并固定于轴承的内圈，从而通过轴承内外圈之间的相对运动实现摆架35相对于横梁31的摆动；显然地，摆架35与横梁31之间的转动连接并不局限于为轴承，只要能够实现摆架35相对于横梁31绕转动轴线转动即可，例如，也可以通过销轴连接的方式实现转动连接。架体进一步包括横梁31和摆架35，其中，横梁31安装于摊铺机的底盘，摆架35有两个，且分别安装于该横梁31的两端，两摆架35分别与轮系连接；横梁31通过销轴安装于底盘，销轴的轴线沿轮胎式摊铺机的前后方向设置，横梁31能够在外力的作用下绕销轴转动；这样，前桥整体可以绕横梁31与底盘之间的销轴左右摆动，从而实现了整个系统在空间一定角度内的摆动，提高了摊铺机在不平整路面行驶过程中的稳定性和舒适性，有效延长了前桥的使用寿命。上述横梁31也不局限于通过销轴连接的方式转动安装于底盘，从理论上来讲，只要能够实现横梁31相对于底盘绕其转动轴线转动即可，例如可以在两者之间设置传动齿轮等实现转动连接。
在另一种具体实施方式
中，本发明所提供所述前桥的转向拉杆36设置于两所述后转向节34之间，即以后轮39为转向轮，将转向油缸安装在主动轮(即后轮39)上，从而降低了系统的功率损失。在上述具体实施方式
中，因轮胎式摊铺机地面附着性能差，摊铺作业不平稳，为了使其更接近履带式摊铺机具有良好的附着性能，故在前桥系统中增加一对驱动轮即增加一对马达37提供辅助动力，此时，转向油缸有两种安装方式，一种安装在纯转向轮上，另一种安装在转向加辅助驱动轮上，下面就两种安装方式的受力情况进行分析。转向油缸施力点安装在驱动轮上时，如图6所示，在摊铺机右转向时，油缸对轮胎作用力F1，地面对轮胎向前驱动力F2，驱动力矩M2且M2=F2*L2。把Fl等效到与转轴01共线的轮胎中心F1-1，由材料力学知识可知F1=F1-1外加旋转力矩Ml且M1=F1*L1。驱动轮整体旋转力矩为M=M1+M2，旋转轴01不受前后方向切应力作用，转向顺畅；如图7所示，在摊铺机左转向时，驱动轮整体旋转力矩为M=M1-M2，只有当Ml大于M2时，即油缸拉力Fl足够大时，系统才能实现转向，但因Ml和M2在旋转轴01 —侧进行加减，因此旋转轴01仍不受前后方向切应力作用，转向较顺畅。转向油缸安装在从动轮位置时，如图8所示，在摊铺机右转向时，驱动轮整体旋转力矩为M=M3+M2(M3= n*Ml n为力矩损失系数)，虽M3和M2在旋转轴01两侧，但旋转力矩方向相同，因此旋转轴01只受转矩作用不受前后方向切应力作用，转向顺畅；如图9所示，摊铺机左转向时，驱动轮整体旋转力矩为M=M3-M2，只有当M3大于M2时，即拉杆拉力F足够大时，系统才能实现转向，但因M3和M2在旋转轴01两侧进行加减，因此旋转轴01不但受转矩作用还受前后方向切应力作用，前后方向切应力的产生不但使系统产生寄生功率同时缩短旋转轴01的使用寿命，转向不顺畅，易出现卡滞；由上可知，转向油缸施力点安装在驱动轮上时的受力性能更好，因此，在增加辅助动力时，将马达37安装在两后转向节34上，同时令后轮39为驱动轮时的效果较好，当然，其他形式的布置方式也是允许的。除了上述前桥，本发明还提供一种包括上述前桥的轮胎式摊铺机，该轮胎式摊铺机的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。以上对本发明所提供的一种轮胎式摊铺机及其前桥进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种用于轮胎式摊铺机的前桥，包括安装于所述轮胎式摊铺机的底盘的架体，所述架体的两端分别安装有轮系，所述轮系包括安装于所述架体、且通过拉杆(32)连接的前转向节(33)和后转向节(34);所述前转向节(33)在第一铰点处铰接于所述架体、在第二铰点处铰接于所述拉杆(32)，所述后转向节(34)在第三铰点处铰接于所述架体、在第四铰点处铰接于所述拉杆(32);其特征在于，所述第一铰点与所述第二铰点的距离小于所述第三铰点与所述第四铰点的距离，且所述前轮的转向轨迹圆与所述后轮的转向轨迹圆为同心圆。
2.根据权利要求I所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述拉杆(32)包括第一直段、第二直段以及连接所述第一直段和所述第二直段的斜段；所述第一直段远离所述斜段的一端通过所述第二铰点铰接于所述架体，所述第二直段远离所述斜段的一端通过所述第四铰点铰接于所述架体。
3.根据权利要求I所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述架体包括安装于所述底盘的横梁(31)和安装于所述横梁(31)两端的摆架(35)，两所述摆架(35)分别与所述轮系连接。
4.根据权利要求3所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述摆架(35)转动安装于所述横梁(31)，所述摆架(35)的转动轴线与所述横梁(31)的轴线重合或者平行。
5.根据权利要求4所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述摆架(35)通过轴承安装于所述横梁(31)。
6.根据权利要求3所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述横梁(31)转动安装于所述底盘，所述横梁(31)的转动轴线沿所述轮胎式摊铺机的前后方向设置。
7.根据权利要求6所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述横梁(31)通过销轴安装于所述底盘，所述销轴的轴线沿所述轮胎式摊铺机的前后方向设置。
8.根据权利要求I至7任一项所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，所述前桥的转向拉杆(36 )设置于两所述后转向节(34 )之间。
9.根据权利要求8所述的用于轮胎式摊铺机的前桥，其特征在于，两所述后转向节(34)上分别安装有马达(37)。
10.一种轮胎式摊铺机，包括底盘和设置于所述底盘的前桥，其特征在于，所述前桥为如权利要求I至9任一项所述的前桥。
全文摘要
本发明公开了一种前桥，该前桥包括架体和轮系，其前转向节在第一铰点处铰接于架体、在第二铰点处铰接于拉杆，后转向节在第三铰点处铰接于架体、在第四铰点处铰接于拉杆；第一铰点与第二铰点的距离小于第三铰点与第四铰点的距离，且前轮的转向轨迹圆与后轮的转向轨迹圆为同心圆。这样，四个铰点的连线构成曲柄摇杆机构，且第二铰点与第四铰点之间的连线为曲柄，根据曲柄摇杆机构特性可知，转向过程中前轮转向角大于后轮转向角，且在转向过程中，前轮的转向轨迹圆与后轮的转向轨迹圆为同心圆，减少了轮胎在转向过程中发生的磨损，从而延长了轮胎的使用寿命，节约了维修成本。本发明还公开了一种包括上述前桥的轮胎式摊铺机。
文档编号E01C19/12GK102975769SQ201210552580
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者王振权, 徐剑, 李林, 王迎春, 杜海东 申请人:山推工程机械股份有限公司