專利名稱：一種輪胎式攤鋪機及其前橋的制作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別涉及一種用于攤鋪機的前橋。本發明還涉及一種包括上述前橋的輪胎式攤鋪機。
背景技術：
隨著城鄉基礎建設的發展，市場對于各種路面養護設備尤其是攤鋪機的需求日益增加，對攤鋪機的性能要求逐漸提高。按照行走機構的類型劃分，攤鋪機主要包括履帶式攤鋪機和輪胎式攤鋪機，輪胎式攤鋪機采用輪胎行走的方式，較履帶式攤鋪機更便于轉場，主要用于高速公路上基層和面層各種材料攤鋪作業的施工中。前橋位于攤鋪機的前部，用于支撐整機重量并提供轉彎角度，前橋部分是輪胎式攤鋪機行走系統的重要組成部分，其性能的優劣直接影響輪胎式攤鋪機的性能和穩定性。請參考圖1，圖1為一種典型的輪胎式攤鋪機前橋的結構示意圖。一種典型的輪胎式攤鋪機前橋包括固定安裝于攤鋪機底盤上的支重架12，支重架的兩端分別安裝有擺架13，各擺架的前端通過前轉向節14安裝前輪15，通過后轉向節16安裝后輪17，前轉向節與后轉向節通過拉桿18連接，其中拉桿為直桿；前轉向節在第一鉸點處鉸接于擺架，在第二鉸點處鉸接于拉桿，后轉向節在第三鉸點處鉸接于擺架，在第四鉸點處鉸接于拉桿，其中，第一鉸點與第二鉸點的距離等于第三鉸點與第四鉸點的距離；兩前轉向節通過轉向拉桿19連接,轉向拉桿與油缸11的一端鉸接,油缸的另一端固定于底盤。在上述前橋機構中，拉桿為直桿，且第一鉸點Al與第二鉸點A2的距離等于第三鉸點A3與第四鉸點A4的距離，四個鉸點的連線形成平行四邊形結構，則根據平行四邊形特性可知，在前橋的轉向過程中，其前輪和后輪的轉向角一致，而前后輪在轉向過程中轉過的路徑長度不同，后輪比前輪經過的路徑長，則前后輪的轉彎半徑形成的軌跡圓相交，從而造成了輪胎不等同磨損，降低了輪胎的使用壽命；同時，上述前橋的轉向油缸安裝在從動輪(即前輪)上，導致系統功率損失較大；另外，前橋通過支重架固定安裝在底盤上，攤鋪機在不平整路面上的通過性較差。因此，如何避免前橋中的輪胎在轉動中發生磨損，延長輪胎的使用壽命，節約維修成本，就成為本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于輪胎式攤鋪機的前橋，其輪胎在轉向過程中發生的磨損較小，從而延長了輪胎的使用壽命，節約了維修成本。本發明的另一目的是提供一種包括上述前橋的輪胎式攤鋪機。為解決上述技術問題，本發明提供一種用于輪胎式攤鋪機的前橋，包括安裝于所述輪胎式攤鋪機的底盤的架體，所述架體的兩端分別安裝有輪系，所述輪系包括安裝于所述架體、且通過拉桿連接的前轉向節和后轉向節；所述前轉向節在第一鉸點處鉸接于所述架體、在第二鉸點處鉸接于所述拉桿，所述后轉向節在第三鉸點處鉸接于所述架體、在第四鉸點處鉸接于所述拉桿；所述第一鉸點與所述第二鉸點的距離小于所述第三鉸點與所述第四鉸點的距離，且所述前輪的轉向軌跡圓與所述后輪的轉向軌跡圓為同心圓。優選地，所述拉桿包括第一直段、第二直段以及連接所述第一直段和所述第二直段的斜段；所述第一直段遠離所述斜段的一端通過所述第二鉸點鉸接于所述架體，所述第二直段遠離所述斜段的一端通過所述第四鉸點鉸接于所述架體。優選地，所述架體包括安裝于所述底盤的橫梁和安裝于所述橫梁兩端的擺架，兩所述擺架分別與所述輪系連接。優選地，所述擺架轉動安裝于所述橫梁，所述擺架的轉動軸線與所述橫梁的軸線重合或者平行。優選地，所述擺架通過軸承安裝于所述橫梁。優選地，所述橫梁轉動安裝于所述底盤，所述橫梁的轉動軸線沿所述輪胎式攤鋪機的前后方向設置。優選地，所述橫梁通過銷軸安裝于所述底盤，所述銷軸的軸線沿所述輪胎式攤鋪機的前后方向設置。優選地，所述前橋的轉向拉桿設置于兩所述后轉向節之間。優選地，兩所述后轉向節上分別安裝有馬達。本發明還提供一種輪胎式攤鋪機，包括底盤和設置于所述底盤的前橋，所述前橋為如上所述的前橋。本發明所提供的前橋用于輪胎式攤鋪機，該前橋包括架體和輪系，其中，架體安裝于該輪胎式攤鋪機的底盤上的，輪系有兩個，分別安裝于架體的兩端，輪系進一步包括前轉向節和后轉向節，前橋的前輪安裝于該前轉向節，后輪安裝于該后轉向節，兩轉向節均安裝于架體、且通過拉桿連接；前轉向節在第一鉸點處鉸接于架體、在第二鉸點處鉸接于拉桿，后轉向節在第三鉸點處鉸接于架體、在第四鉸點處鉸接于拉桿；第一鉸點與第二鉸點的距離小于第三鉸點與第四鉸點的距離，且前輪的轉向軌跡圓與后輪的轉向軌跡圓為同心圓。這樣，由于第一鉸點與第二鉸點的距離小于第三鉸點與第四鉸點的距離，此時四個鉸點的連線構成曲柄搖桿機構，且第二鉸點與第四鉸點之間的連線為曲柄，根據曲柄搖桿機構特性可知，轉向過程中前輪轉向角大于后輪轉向角，且在轉向過程中，前輪的轉向軌跡圓與后輪的轉向軌跡圓為同心圓，減少了輪胎在轉向過程中發生的磨損，從而延長了輪胎的使用壽命，節約了維修成本。在一種具體實施方式
中，本發明所提供的前橋，其架體進一步包括橫梁和擺架，其中，橫梁安裝于攤鋪機的底盤，擺架有兩個，且分別安裝于該橫梁的兩端，兩擺架分別與輪系連接；橫梁通過銷軸安裝于底盤，銷軸的軸線沿輪胎式攤鋪機的前后方向設置，橫梁能夠在外力的作用下繞銷軸轉動；這樣，前橋整體可以繞橫梁與底盤之間的銷軸左右擺動，從而實現了整個系統在空間一定角度內的擺動，提高了攤鋪機在不平整路面行駛過程中的穩定性和舒適性，有效延長了前橋的使用壽命。在另一種具體實施方式
中，本發明所提供所述前橋的轉向拉桿設置于兩所述后轉向節之間，即以后輪為轉向輪，將轉向油缸安裝在主動輪(即后輪)上，從而降低了系統的功率損失。


圖1為一種典型的輪胎式攤鋪機前橋的結構示意圖；圖2為本發明所提供的前橋一種具體實施方式
的結構示意圖；圖3為本發明所提供的前橋在轉向時前后輪轉向角的分析示意圖；圖4為圖2所示前橋在A-A方向的剖視圖；圖5為圖2所示前橋在B-B方向的剖視圖；圖6為轉向油缸安裝在驅動輪情況下，攤鋪機右轉向時轉向輪的力學分析示意圖；圖1為轉向油缸安裝在驅動輪情況下，攤鋪機左轉向時轉向輪的力學分析示意圖；圖8為轉向油缸安裝在從動輪情況下，在攤鋪機右轉向時轉向輪的力學分析示意圖；圖9為轉向油缸安裝在從動輪情況下，在攤鋪機左轉向時轉向輪的力學分析示意圖。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種用于輪胎式攤鋪機的前橋，其輪胎在轉向過程中發生的磨損較小，從而延長了輪胎的使用壽命，節約了維修成本。本發明的另一核心是提供一種包括上述前橋的輪胎式攤鋪機。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖2至圖5，圖2為本發明所提供的前橋一種具體實施方式
的結構示意圖；圖3為本發明所提供的前橋在轉向時前后輪轉向角的分析示意圖；圖4為圖2所示前橋在A-A方向的剖視圖；圖5為圖2所示前橋在B-B方向的剖視圖。本發明所提供的前橋用于輪胎式攤鋪機，該前橋包括架體和輪系，其中，架體安裝于該輪胎式攤鋪機的底盤上的，輪系有兩個，分別安裝于架體的兩端，輪系進一步包括前轉向節33和后轉向節34，前橋的前輪38安裝于該前轉向節33，后輪39安裝于該后轉向節34，兩轉向節均安裝于架體、且通過拉桿32連接；前轉向節33在第一鉸點BI處鉸接于架體、在第二鉸點B2處鉸接于拉桿32，后轉向節34在第三鉸點B3處鉸接于架體、在第四鉸點B4處鉸接于拉桿32 ;第一鉸點BI與第二鉸點B2的距離小于第三鉸點B3與第四鉸點B4的距離，且前輪38的轉向軌跡圓與后輪39的轉向軌跡圓為同心圓，圖2中箭頭方向為攤鋪機的前進方向。需要指出的是，在第一鉸點BI與第二鉸點B2的距離小于第三鉸點B3與第四鉸點B4的距離的前提下，要保證前輪38的轉向軌跡圓與后輪39的轉向軌跡圓為同心圓，需要根據同側的前轉向節33和后轉向節34在前進方向上的實際距離，以及第一鉸點BI與第二鉸點B2距離的具體數值和第三鉸點B3與第四鉸點B4距離的具體數值確定，不同型號的攤鋪機由于同側的前轉向節33和后轉向節34在前進方向上的實際距離，滿足前輪38的轉向軌跡圓與后輪39的轉向軌跡圓為同心圓時，各鉸點之間距離的具體數值可以通過計算確定，在此不作限定。
文中所述“第一、第二、第三、第四”等序數詞是為了區分相同名稱的不同零部件，僅為了描述方便，不表示某種順序，更不應該理解為任何限定。上述拉桿32的結構可以具體為包括第一直段、第二直段以及連接所述第一直段和所述第二直段的斜段；所述第一直段遠離所述斜段的一端通過所述第二鉸點B2鉸接于所述架體，所述第二直段遠離所述斜段的一端通過所述第四鉸點B4鉸接于所述架體；通過非直桿的形式實現第一鉸點BI與第二鉸點B2的距離小于第三鉸點B3與第四鉸點B4的距離，結構較為簡單，且穩定性較好。上述斜段的斜度應根據兩直段的長度、以及前轉向節33和后轉向節34之間的實際距離等參數確定，在此不做限定。從理論上來講，拉桿32并不局限于上述結構形式，只要能夠連接同側的兩轉向節，并且保證第一鉸點BI與第二鉸點B2的距離，小于第三鉸點B3與第四鉸點B4的距離即 可，例如，拉桿32也可以為直桿，整體傾斜設置于同側的前轉向節33和后轉向節34之間。這樣，由于第一鉸點BI與第二鉸點B2的距離小于第三鉸點B3與第四鉸點B4的距離，此時四個鉸點的連線構成曲柄搖桿機構，且第二鉸點B2與第四鉸點B4之間的連線為曲柄，根據曲柄搖桿機構特性可知，轉向過程中前輪38轉向角α大于后輪39轉向角β，且在轉向過程中，前輪的轉向軌跡圓與后輪39的轉向軌跡圓為同心圓，即轉彎半徑形成的圓同心(圖2中Tl代表前輪38，Τ2代表后輪39，R代表轉彎半徑)，從而減少了輪胎在轉向過程中發生的磨損，延長了輪胎的使用壽命，節約了維修成本。在一種具體實施方式
中，上述架體包括橫梁31和擺架35,其中,橫梁31安裝于底盤，擺架35有兩個，分別安裝于橫梁31的兩端，兩擺架35分別與輪系連接；這樣，在制造過程中，可以分別加工橫梁31和擺架35，再裝配成架體，從而簡化了加工過程。從理論上來講，之間也不局限于上述結構，架體也可以為一體式的結構。上述擺架35可以轉動安裝于橫梁31，擺架35的轉動軸線與橫梁31的軸線重合或者平行；這樣，擺架35可以相對于橫梁31繞其轉動軸線前后轉動，從而實現了輪系在空間一定角度內的擺動，提高了攤鋪機在不平整路面行駛過程中的穩定性和舒適性。擺架35可以通過軸承安裝于橫梁31，具體地，在擺架35的適當位置開設安裝孔，軸承的外圈固定在安裝孔內，橫梁31穿過軸承，并固定于軸承的內圈，從而通過軸承內外圈之間的相對運動實現擺架35相對于橫梁31的擺動；顯然地，擺架35與橫梁31之間的轉動連接并不局限于為軸承，只要能夠實現擺架35相對于橫梁31繞轉動軸線轉動即可，例如，也可以通過銷軸連接的方式實現轉動連接。架體進一步包括橫梁31和擺架35，其中，橫梁31安裝于攤鋪機的底盤，擺架35有兩個，且分別安裝于該橫梁31的兩端，兩擺架35分別與輪系連接；橫梁31通過銷軸安裝于底盤，銷軸的軸線沿輪胎式攤鋪機的前后方向設置，橫梁31能夠在外力的作用下繞銷軸轉動；這樣，前橋整體可以繞橫梁31與底盤之間的銷軸左右擺動，從而實現了整個系統在空間一定角度內的擺動，提高了攤鋪機在不平整路面行駛過程中的穩定性和舒適性，有效延長了前橋的使用壽命。上述橫梁31也不局限于通過銷軸連接的方式轉動安裝于底盤，從理論上來講，只要能夠實現橫梁31相對于底盤繞其轉動軸線轉動即可，例如可以在兩者之間設置傳動齒輪等實現轉動連接。
在另一種具體實施方式
中，本發明所提供所述前橋的轉向拉桿36設置于兩所述后轉向節34之間，即以后輪39為轉向輪，將轉向油缸安裝在主動輪(即后輪39)上，從而降低了系統的功率損失。在上述具體實施方式
中，因輪胎式攤鋪機地面附著性能差，攤鋪作業不平穩，為了使其更接近履帶式攤鋪機具有良好的附著性能，故在前橋系統中增加一對驅動輪即增加一對馬達37提供輔助動力，此時，轉向油缸有兩種安裝方式，一種安裝在純轉向輪上，另一種安裝在轉向加輔助驅動輪上，下面就兩種安裝方式的受力情況進行分析。轉向油缸施力點安裝在驅動輪上時，如圖6所示，在攤鋪機右轉向時，油缸對輪胎作用力F1，地面對輪胎向前驅動力F2，驅動力矩M2且M2=F2*L2。把Fl等效到與轉軸01共線的輪胎中心F1-1，由材料力學知識可知F1=F1-1外加旋轉力矩Ml且M1=F1*L1。驅動輪整體旋轉力矩為M=M1+M2，旋轉軸01不受前后方向切應力作用，轉向順暢；如圖7所示，在攤鋪機左轉向時，驅動輪整體旋轉力矩為M=M1-M2，只有當Ml大于M2時，即油缸拉力Fl足夠大時，系統才能實現轉向，但因Ml和M2在旋轉軸01 —側進行加減，因此旋轉軸01仍不受前后方向切應力作用，轉向較順暢。轉向油缸安裝在從動輪位置時，如圖8所示，在攤鋪機右轉向時，驅動輪整體旋轉力矩為M=M3+M2(M3= n*Ml n為力矩損失系數)，雖M3和M2在旋轉軸01兩側，但旋轉力矩方向相同，因此旋轉軸01只受轉矩作用不受前后方向切應力作用，轉向順暢；如圖9所示，攤鋪機左轉向時，驅動輪整體旋轉力矩為M=M3-M2，只有當M3大于M2時，即拉桿拉力F足夠大時，系統才能實現轉向，但因M3和M2在旋轉軸01兩側進行加減，因此旋轉軸01不但受轉矩作用還受前后方向切應力作用，前后方向切應力的產生不但使系統產生寄生功率同時縮短旋轉軸01的使用壽命，轉向不順暢，易出現卡滯；由上可知，轉向油缸施力點安裝在驅動輪上時的受力性能更好，因此，在增加輔助動力時，將馬達37安裝在兩后轉向節34上，同時令后輪39為驅動輪時的效果較好，當然，其他形式的布置方式也是允許的。除了上述前橋，本發明還提供一種包括上述前橋的輪胎式攤鋪機，該輪胎式攤鋪機的其他各部分結構請參考現有技術，在此不再贅述。以上對本發明所提供的一種輪胎式攤鋪機及其前橋進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于輪胎式攤鋪機的前橋，包括安裝于所述輪胎式攤鋪機的底盤的架體，所述架體的兩端分別安裝有輪系，所述輪系包括安裝于所述架體、且通過拉桿(32)連接的前轉向節(33)和后轉向節(34);所述前轉向節(33)在第一鉸點處鉸接于所述架體、在第二鉸點處鉸接于所述拉桿(32)，所述后轉向節(34)在第三鉸點處鉸接于所述架體、在第四鉸點處鉸接于所述拉桿(32);其特征在于，所述第一鉸點與所述第二鉸點的距離小于所述第三鉸點與所述第四鉸點的距離，且所述前輪的轉向軌跡圓與所述后輪的轉向軌跡圓為同心圓。
2.根據權利要求I所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述拉桿(32)包括第一直段、第二直段以及連接所述第一直段和所述第二直段的斜段；所述第一直段遠離所述斜段的一端通過所述第二鉸點鉸接于所述架體，所述第二直段遠離所述斜段的一端通過所述第四鉸點鉸接于所述架體。
3.根據權利要求I所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述架體包括安裝于所述底盤的橫梁(31)和安裝于所述橫梁(31)兩端的擺架(35)，兩所述擺架(35)分別與所述輪系連接。
4.根據權利要求3所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述擺架(35)轉動安裝于所述橫梁(31)，所述擺架(35)的轉動軸線與所述橫梁(31)的軸線重合或者平行。
5.根據權利要求4所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述擺架(35)通過軸承安裝于所述橫梁(31)。
6.根據權利要求3所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述橫梁(31)轉動安裝于所述底盤，所述橫梁(31)的轉動軸線沿所述輪胎式攤鋪機的前后方向設置。
7.根據權利要求6所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述橫梁(31)通過銷軸安裝于所述底盤，所述銷軸的軸線沿所述輪胎式攤鋪機的前后方向設置。
8.根據權利要求I至7任一項所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，所述前橋的轉向拉桿(36 )設置于兩所述后轉向節(34 )之間。
9.根據權利要求8所述的用于輪胎式攤鋪機的前橋，其特征在于，兩所述后轉向節(34)上分別安裝有馬達(37)。
10.一種輪胎式攤鋪機，包括底盤和設置于所述底盤的前橋，其特征在于，所述前橋為如權利要求I至9任一項所述的前橋。
全文摘要
本發明公開了一種前橋，該前橋包括架體和輪系，其前轉向節在第一鉸點處鉸接于架體、在第二鉸點處鉸接于拉桿，后轉向節在第三鉸點處鉸接于架體、在第四鉸點處鉸接于拉桿；第一鉸點與第二鉸點的距離小于第三鉸點與第四鉸點的距離，且前輪的轉向軌跡圓與后輪的轉向軌跡圓為同心圓。這樣，四個鉸點的連線構成曲柄搖桿機構，且第二鉸點與第四鉸點之間的連線為曲柄，根據曲柄搖桿機構特性可知，轉向過程中前輪轉向角大于后輪轉向角，且在轉向過程中，前輪的轉向軌跡圓與后輪的轉向軌跡圓為同心圓，減少了輪胎在轉向過程中發生的磨損，從而延長了輪胎的使用壽命，節約了維修成本。本發明還公開了一種包括上述前橋的輪胎式攤鋪機。
文檔編號E01C19/12GK102975769SQ201210552580
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者王振權, 徐劍, 李林, 王迎春, 杜海東 申請人:山推工程機械股份有限公司