ZL50l装载机工作装置液压方案设计书

1、目录摘要 错误！未定义书签。ABSTRACT 错误！未定义书签。绪 论 错误！未定义书签。1 ZL50 轮式装载机总体参数的确定 21.1 轮式装载机的基本组成 21.2 轮式装载机的工作原理 31.3 轮式装载机总体参数的确定 31.3.1 装载机动臂提升、下降、及铲斗前倾时间确定 91.4 ZL50 轮式装载机的总体布置 101.5 各部件布置的具体要求 6 101.6 控制桥荷力分配 111.7 ZL50 轮式装载机的稳定性计算 错误！未定义书签。2 液压系统的初步介绍 错误！未定义书签。2.1 液压系统的工作原理 错误！未定义书签。2.2 液压系统的组成部分 错误！未定义书签。2.3

2、液压传动的优点 错误！未定义书签。2.4 液压传动的缺点 错误！未定义书签。2.5 技术要求 错误！未定义书签。2.6 ZL50 轮式装载机液压系统设计已明确的参数 错误！未定义书签。3 液压系统设计错误！未定义书签3.1 制定液压系统方案 错误！未定义书签3.1.1 油路循环方式的分析与选择 9 错误！未定义书签3.1.2 确定液压执行元件的形式 错误！未定义书签3.1.3 各机构液压回路的确定 错误！未定义书签3.2 绘制液压系统原理图 错误！未定义书签3.2.1 铲斗收起与前倾 错误！未定义书签3.2.2 动臂升降 错误！未定义书签3.3 确定液压系统的主要参数 错误！未定义书签3.3.

3、1 液压缸载荷组成 10 错误！未定义书签3.3.2 初选系统工作压力 错误！未定义书签3.3.3 计算液压缸的主要结构尺寸 错误！未定义书签3.3.4 计算液压缸所需流量 12 错误！未定义书签3.3.5 计算液压执行元件的实际工作压力 错误！未定义书签3.4液压元件的选择与专用件设计 错误！未定义书签错误！未定义书签 错误！未定义书签3.4.1 液压泵的选择 错误！未定义书签3.4.2 液压阀的选择3.4.3 辅元件的选择3.5 液压系统的性能验算 错误！未定义书签3.5.1 液压系统压力损失 14 错误！未定义书签3.5.2 液压系统的发热温升计算 错误！未定义书签。3.5.3 计算液压

4、系统的散热功率 错误！未定义书签。3.5.4 根据散热要求计算油箱容量 错误！未定义书签。3.6 液压系统冲击压力 错误！未定义书签。3.6.1 压力冲击的原因 错误！未定义书签。3.6.2 消除或减少压力冲击的措施 错误！未定义书签。4 动臂液压缸的设计 错误！未定义书签。4.1 液压缸的结构参数计算 错误！未定义书签。4.1.1 缸筒壁厚计算 错误！未定义书签。4.1.2 缸筒外径 错误！未定义书签。4.1.3 缸底厚度的计算 错误！未定义书签。4.2 液压缸的连接计算 错误！未定义书签。4.2.1 销轴与耳环连接计算 错误！未定义书签。4.3 活塞杆活塞杆强度及稳定性验算 错误！未定义书

5、签。4.3.1 活塞杆强度验算 错误！未定义书签。4.3.2 活塞杆稳定性验算 错误！未定义书签。总 结 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。致 谢 错误！未定义书签。1 ZL50 轮式装载机总体参数的确定1.1 轮式装载机的基本组成轮式装载机根据使用场合不同可分为两类， 即在露天装载作业时 使用的前端轮式装载机和主要用于地下矿物开采的井下铲运机。国产 ZL 系列前端式轮式装载机的底盘采用的是由柴油机驱动的液力机械传动系统，铰接转向，气顶油式的盘式制动。工作装置系统 多采用反转六连杆式，采用液压操纵。基本结构如下图：1-铲斗；2-摇臂；3-动臂；4-转斗油缸；5-前车架；6-动臂油缸

6、；7-驾驶室；8-变矩器；9-发动机；10- 水箱；11-配重；12-后桥；13-后车架；14-变速箱；15-前桥；16-连杆图1-1国产ZL系列前端轮式装载机的基本组成1.2轮式装载机的工作原理轮式装载机是以柴油发动机为动力源，以轮胎行走机构产生推力（或牵引力），由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运 输作业的一种工程施工机械。以常用的轮式装载机为例（见图1-1所示），其工作过程是发动机9的动力经变矩器传给传给变速器14，再 由变速箱14经过前后传动轴分别传给前后桥15、12以驱动车轮转动， 使装载机工作装置接近并插入料堆。工作装置动臂的一端铰接在车架 上，一端铰接着铲斗，利用转斗

7、油缸 4通过摇臂2和连杆16可使铲 斗翻转，利用动臂油缸可使动臂绕上铰接点旋转， 以举升、放下铲斗， 完成装载作业。1.3轮式装载机总体参数的确定轮式装载机的总体参数，是指它的主要性能参数和基本尺寸参 数。性能参数包括装载机自重力，额定载重量，铲斗容量，发动机功 率，最大插入力，掘起力，最大卸载高度和卸载距离等。基本尺寸参 数包括轴距，轮距，轮胎尺寸，外形尺寸等。（1）装载机自重力装载机的自重力通常指由装载机本身的制造装配质量以及发动 机的冷却水、燃料油、润滑油、液压系统油、随车必备工具、驾驶员 体重等因素引起的重力。装载机靠行走将铲斗插入料堆，铲斗插入料堆的能力取决于装载 机的牵引力Fd，牵

8、引力Fd受装载机附着力的限制，故装载机的自重 力应能使其驱动系统产生足够的附着力，以满足铲斗插入料堆的需 求。在插入料堆时，牵引力主要用来克服插入阻力和运行阻力，即Fd - Fin ms（ 1-1）式中Fd 装载机行走牵引力，N;Fin铲斗插入阻力，N ；ms装载机整机质量，kg;J 滚动阻力系数。Fd 乞 msg（ 1-2）式中：附着系数装载机牵引力受地面附着条件限制，所以牵引力的最大值应不大 于附着力，由于装载机多为四轮驱动，从而将式 （1-1）代入（1-2）式中， 可求得装载机自重力Gs为FGs = msg -亡（1-3）其中的的系数通过查表图可取：J =0.10 =0.50。经多方参考

9、本设计Fin =1800ON。综合以上数据可得Gs45000N。根据多方考虑可取自重 Gs=165000N。(2) 装载机额定载重量装载机额定载重量是在保证装载机必要的稳定性能的前提下，它的最大载重能力。额定载重量。装载机的重量确定符合国家产品标准因为本设计为ZL50，根据 国家标准为5000kg，容量3 m3。(3) 装载机铲斗容量装载机铲斗容量分两种：一种称为额定容量，是指铲斗四周均以 1/2坡度堆积物料时，由物料坡面与铲斗内廓所形成的容积；另一种 称为平装容量，指铲斗的平装容积。通常所说的铲斗容量是指其额定 容量。平装容量乂与额定容量Vr有如下关系，即Vs亠1.2 (1-4)额定容量与额

10、定载重量有如下关系，即Vr = mr .(1-5)一装载物料密度，mr 额定载重量本设计应该为5000kg，Vr 铲斗额定容量，kg。因为通常去15002000kg/m3，所以计算得3mi 为国家标准数字。(4) 最大插入力最大插入力是装载机插入料堆时在铲斗斗刃上产生的作用力，其 值取决于牵引力，牵引力越大，插入力也越大。在平地匀速运动下不 考虑空气阻力时，插入力大小等于牵引力减去滚动阻力。FimaxGs(1-6)Vin式中 Fimax 最大插入力，N；Pmax 发动机最大有效功率，WVn 插入速度，m/s;丫一传动系统效率；Gs 装载机自重力，N;J滚动阻力系数。装载机的最大插入阻力Fima

11、x受附着力限制，所以要保证Fimax 乞Gs空(1-7)即，Fimax E66800N。对于铲装时停止运动，用推压油缸使铲斗插入料堆的装载机，插入力取决于推压油缸的推力，但最大不超过装载机与地面的静摩擦 力。铲斗插入料堆时，单位长度斗刃上所产生的最大作用力， 叫做单 位斗刃插入力，也称比切力。比切力是表示装载机铲斗插入料堆能力 的指标，比切力越大，铲斗插入料堆的能力越强。(5) 掘起力装载机掘起力是指在下述条件下，铲斗绕着某一规定铰接点回转时，作用在铲斗切削刃后面100mm处的最大垂直向上的力(对于非直6 / 13线型斗刃的铲斗，指其斗刃最前面一点后100mm处的位置)3。装载机停在坚实的水平

12、地面上；2装载机具有标准的使用质量；O铲斗斗刃底部平行于地面，且与地平面距离的上下误差不超过25mm。装载机掘起力标志着装载机铲斗绕规定点回转时动臂举升或铲斗翻 转的能力。如果在举升或转斗过程中，引起装载机后轮离开地面，则 垂直作用在铲斗上使装载机后轮离开地面的力就是装载机的掘起力。掘起力是由转斗或动臂油缸提供的，根据装载机的稳定性计算， 初步计算时，根据额定载重量按下式近似确定 。Fz 二 1.82.3 mrg(1-8)计算得：转斗或提升动臂时，单位长度斗刃上产生的最大掘起力叫做单位斗刃掘起力。(6) 最大卸载高度和铲斗最大举升高度最大卸载高度是指动臂在最大举升高度、铲斗斗底与水平面成45&

13、#176;角卸载时，其斗刃最低点距离地面的高度，露天装载机的卸载高 度可以根据配用车辆车厢高度确定，即hmax= hh(1-9)式中 hmax最大卸载高度，mm;hv 配用车辆车厢高度，mm;h考虑到作业时斗刃与车厢侧板间保留必要的间隙，取二 h = 300 500 mm。查取文献，hv =2600mm, h500mm计算得：hmax=3100mm。(7) 铲斗最大卸载高度时的卸载距离 铲斗最大卸载高度时的卸载距离，是指铲斗在最大卸载高度时， 铲斗斗刃到装载机本体最前面一点(包括轮胎和车架)之间的水平距 离。这个距离小于铲斗处于非最高位置卸载时的卸载距离，所以称为最小卸载距离，要保证L b(1

14、-10)2式中L 最小卸载距离，mm;b 配用车辆车厢宽度，mm；b装载机本体前缘与运输车辆间应保留的距离，mm。计算得：L=1150mm。(8) 铲斗的卸载角与后倾角铲斗被举升到最大高度卸载时，铲斗底板与水平面间的夹角为卸 载角。为了保证铲斗在任何举升高度都能卸净物料， 这就要保证在任 何举升高度时都满足- 45；。装载机处于运输工况时，铲斗底板与水平面间的夹角为后倾角。 后倾角过小，不但影响铲斗的装满程度，而且使铲斗举升初期物料向 前撒落；后倾角太大，使铲斗举升后期向后撒落，易造成设备事故。取后倾角a =45 °, B =50 °。(9) 最小离地间隙装载机最小离地间隙

15、是通过性的一个指标，它表示装载机无碰撞的越过石块、树桩等障碍的能力。根据经验，取最小离地间隙为 300mm。(10) 轴距和轮距装载机轴距是指前后桥中心线的距离。轴距的大小影响装载机的 纵向稳定性、转弯半径和整机质量。轮距是指两侧轮胎中线的距离，本次所设计的装载机，前后桥采 用相同的轮距及同类轮胎。轮距的大小影响装载机的横向稳定性及转 弯半径和单位长度斗刃上的插入能力。本次设计的装载机的轴距为 2760mm,轮距为2200mm。1.3.1 装载机动臂提升、下降、及铲斗前倾时间确定动臂提升时间选6s;动臂下降时间选3s；铲斗前倾时间选2s。装载机的外形尺寸，可以根据举升高度、卸载距离、轮距、轴距

16、、 算出整机的长、宽、高。表1-1外形尺寸名称几何尺寸车长7945mm总宽度2800mm车高3450mm轴距3200mm轮距2200mm最小离地间隙300mm最大卸载高度3100mm1.4 ZL50轮式装载机的总体布置总体布置时应该准确选择三个方向的布置基准：以通过后桥中心线的水平面为上下位置的基准。2以通过后桥中心线的垂直面为前后位置的基准。O以两侧车轮的对称面为左右位置的基准。1.5 各部件布置的具体要求(1) 车架连接和传动轴的的布置我所设计的ZL50轮式装载机采用一般的铰接式装载机模型。故 作出如下设计：铰接销布置在轴距的1/2处，此种布置转弯半径小；前后轮轨迹 重合，减少了行驶阻力和

17、转弯阻力。连接前后车架的铰接销有上下两 个，车架的外部宽度受轮距限制，内部宽度要求考虑安装发动机和 转向油缸的位置，车架高度是根据结构的强度要求和支撑件尺寸要求 而定.每个车架绕铰接销的相对转角为 35°左右。传动轴布置在装载 机的纵向对称平面内，且保证水平布置使中间传动轴的中点与车架的 铰接销中心线重合。(2) 发动机与传动系统的布置发动机按纵向布置在装载机的后部，以保证整机的稳定性。发动机相对后桥的前后距离，可根据桥荷分配力进行调整(3) 摆动桥的布置为了保证装载机在凹凸不平的路面上行驶时， 其左右轮都与地面 接触，而不悬空，采用了摆动桥结构。 根据经验， 我选取了后桥摆动。(4

18、) 工作装置的布置 工作装置布置在装载机的前部。工作装置的具体布置详见第四 章。(5) 驾驶室的布置 在铰接式车架上，驾驶室布置一般有三种方案。驾驶室布置在前车架的后部。驾驶员视野好，并与铲斗的相对 视角保持不变， 铲斗的对准性容易控制， 但驾驶员受到工作机构传来 的冲击较大，容易疲劳。2驾驶室布置在后车架的前部。驾驶员的视野不好，驾驶员与铲 斗的相对视角有变化， 铲斗的准确性不易控制， 但驾驶员受工作机构 传来的冲击小，不易疲劳。23 驾驶室布置在后车架的前悬壁处。 这种布置的形式， 综合了前 两种布置形式的有点，并克服其缺点。但转向时铲斗准确性差，由于 铲取作业和卸载作业一般不在转向时进行，因此影响不大。综合考虑，本次设计采用第三种布置方式。1.6 控制桥荷力分配当桥荷力分配确定为具体值后， 才能进行使用性能分析。 装载机 在作业过程中，作用在铲斗上的外载荷力变化范围很大， 使作用在前 后桥上的桥荷力大小也发生了变化。 为了满足装载机的通