松土器

被动牵引工作装置

松土器具有破碎、翻松功能的可换工作装置。分为挖掘机用松土器和推土机用松土器，挖掘机松土器也叫斗钩，推土机用松土器也叫尾钩，一般是单齿，也有二齿或三齿，挖掘切入力强。一个整体铸造的松土齿，上部有耳孔，分别与斗杆和铲斗缸相铰接，齿尖前端有硬合金堆焊的齿帽，当液压缸的活塞杆伸出时，推动齿尖强制插入并翻动土壤。用于开挖有裂纹的岩石，破碎冻土，也用来挖开沥青路面。适用于硬土、次坚石、风化石的粉碎、分裂，以便于用挖斗进行挖掘及装载作业。

产品简介

松土器属结构件类产品，由主板、挂耳板、背板、斗耳板、斗耳套、斗齿、齿座、护板等零配件组成。

工作原理

松土器是一种被动牵引工作装置，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松土器，一种是简单的摇杆机构，另一种是平行四边形机构。

松土器主要由松土器主体和油缸、液压管路等组成。工作时，在行进中主机的牵引和液压油缸的作用下，松土齿逐渐下压到地面下一定的入土深度，之后随主机一起前行，对土壤进行松散，工作结束时松土齿通过油缸提升离开地面。

结构及比较

目前结构比较完善、应用比较广泛的主要有不可调松土角的四连杆结构和可调松土角的四连杆结构两种基本结构形式。

不可调松土角的四连杆结构为超静定结构，整体强度比较高，各部件受力均衡，抗冲击性能较好，但只有提升液压缸而没有倾斜液压缸，齿尖运动轨迹基本固定不变，在松土的过程中，松土器支角仅能上下移动，而不能调节齿尖的松土角度，无法兼顾齿尖人土时和松土时对松土角的不同要求。由于大型推土机松土器的工作对象是黏土、盐矿、冻土、岩层等多种硬度不同的作业面，不同的工况对松土器松土角的要求是不同的，因此这种结构的使用范围受到了一定的限制，仅适用于中小型推土机。

可调松土角的四连杆结构同时配有提升液压缸和倾斜液压缸，不仅具有不可调松土角的四连杆结构的优点，还可以根据工况要求在一定范围内调节齿尖的松土角，以获得最佳的入土角和松土角，改善松土器的受力状态，使机器始终保持良好的松土性能。

存在问题

1)松土器下拉杆与工作横梁相连接的部位所受力过大，长时间工作后可能引起塑性变形乃至出现裂纹。因此，需要加强外侧钢板厚度。同时让应力更加集中于拉杆中间强度更高的部位。

2)松土齿由于采用强度较高的合金钢。应力情况不明显，基本可以满足工况要求。但需要注意齿尖部分与护板的连接。

3)支架由于安装在推土机尾部．与尾部相连接部位所受应力较大。而且连接孔处还受到液压油缸的反推力，因此，对所受应力最大处增加横向支撑板，可解决这一问题。

4)工作横梁上端与液压油缸连接部分所受应力最大。容易产生疲劳损伤，故需要选用屈服强度更高的合金钢材料。此外工作横梁的管梁与齿套的连接部分所受应力也较大，对该处的材料焊接工艺要求比较高

横梁开裂

原因

推土机在大型矿山上进行作业时，往往先采用松土器将坚硬的土石犁散，然后再进行推土作业，因此要求松土器具有较高的结构强度。松土器上的横梁是主要受力部位，在使用过程中，横梁上的焊缝易出现开裂失效故障。导致横梁焊缝开裂问题的原因主要集中在以下几点：

1)齿套材料的焊接性差，易淬裂；

2)焊前未清除待焊区氧化皮，造成焊接熔合不良；

3)焊接过程中电流、电压过高，热输入量大，导致冷裂纹敏感性增大，同时造成热影响区组织晶粒粗大，降低了横梁焊缝强度；

4)焊接电流过大严重烧损填充金属中的Mn、Si等合金元素，脱氧剂的减少导致焊缝气孔数量增加，裂纹源增加，降低了焊缝区强度。

改进措施

1)焊前采用气刨设备对组焊区域进行打磨，去除表面的铁锈、氧化皮和其他杂质；

2)进行组对点焊；

3)正式施焊前，对齿套进行预热，预热温度在200～250℃，预热时间45min；

4)为了保证熔深，打底焊的焊接规范要高于其他层，采用焊接电流280A，焊接电压30V，气流量20L/min；

5)随后3层，焊接电流260A，焊接电压28V，气流量20L/min；

6)盖面焊不再需要保证熔深，焊接规范应小一些，采用焊接电流240A，电压24V，气流量20L/min；

7)焊后对焊缝及热影响区（靠近齿套侧）进行后热处理，温度为200℃左右，时间30min。

参数确定

额定有效牵引力

由于松土器一般安装在推土机尾部上，因此松土器的额定有效牵引力取决于推土机的整机使用质量和工作时土壤对松土器支角的反力。当松土器支角人土时，反力向上，对整机的附着质量中有增大的作用；当松土器支角正常工作时，反力向下，对整机的附着质量中有减小的作用。

松土器的质量

松土器一般安装在推土机的尾部，其质量对推土机的行走稳定性及作业性能有一定的影响。松土器过轻易导致推土机在不平路面行走过程中翘尾失稳；过重则使整机重心靠后，推土机铲刀入土时的压入力减小，铲刀入土能力下降。根据大型推土机松土器的设计经验，大型推土机单齿松土器的质量（包括液压缸）一般取整机质量（包括松土器）的9%左右。

松土角度的选择

松土角是指松土器齿尖前面与地面之间的夹角，对松土器的入土及松土性能有较大的影响，不同的土质对松土角的要求有所不同，同时在松土过程中也需要根据工况随时调节松土角，如作业对象为较硬的风化岩时，往往需要较大的松土角以便将松土器齿尖扎入岩层，甚至需要使推土机翘尾以借助机重增加压人力，但在扎入后的岩石剥离过程中则需要相对小一些的松土角以利于岩层的撬起破碎。

松土器的宽度

松土器的宽度主要取决于松土器横梁的宽度。取值时松土器横梁的宽度一般不允许超过推土机两侧履带外边缘的总宽度，以保证推土机松土器具有良好的通过性。

松土器的长度

决定松土器长度的主要因素是松土器支角的安装位置尺寸，同时它也对整机的性能存在一定的影响。支角的安装位置过于靠近车体容易造成松土器剥离的大块土壤或石块卡在支角与履带之间，造成车辆的损伤；如过于远离车体，则容易在支角人土过程中将车体抬离地面，减小了松土器的最大压力以及车辆的附着力和牵引力，降低了车辆的松土性能。

松土器的提升高度

松土器的提升高度主要影响车辆的通过性，一般来说当松土器支角提升到最大高度时要求离去角大于20度，设计时可按照松土器最大提升高度大于推土机的最小离地间隙即可。

松土器支角的参数设计

支角是松土作业载荷的主要承载部分，其强度和相关参数对松土器的松土性能有较大的影响。但是由于其作业对象具有多样性，受力比较复杂，因此目前还没有比较成熟的设计计算公式，基本上是依靠经验进行类比、放大设计以及有限元分析、试验验证。

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