ZL50装载机工作装置及液压系统设计开题报告

ZL50装载机工作装置结构及液压系统设计开题报告一.课题名称

ZL50装载机工作装置结构及液压系统设计

二.课题背景及现状：

自90年代以来，国内外工程机械进入了一个新的发展时期，工程机械产品以信息技术为先导，在发动机燃料燃烧与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面，进行了大量的研究，开发出许多新结构（或系统）和新产品，提高了工程机械的高科技含量，促进了工程机械的发展。

装载机是一种作业效率高，用途广泛的工程机械，它不仅对松散的堆积物料可进行装运、卸作业，还可以对岩石、硬土进行轻度铲掘工作，并能用来清理、刮平场地及牵引作业。因此它被广泛用于建筑、矿山、道路、水电和国防建设等国民经济的各个部门。在装载机作业过程中，升降动臂，转动铲斗，整机转向和换向变速等动作一般都采用液压传动来实现，因此液压系统性能的优劣对装载机的生产率、经济性和使用寿命有很大的影响，必须充分重视。工作装置液压系统是装载机液压系统的一部分，本设计针对装载机工作装置液压系统的液压缸进行了设计计算，并对液压附件进行了选取，在此基础上对液压系统的安装与维护作了简单的分析。我国装载机行业起步于50年代末1958年，上海港口机械厂首先测绘并试制了67KW(90hp)。斗容量为1m3的装载机，这是我国自己制造的第一台装载机。该机采用单桥驱动.滑动齿轮变速。1964年天津工程机械研究所和厦门工程机械厂测绘并试制了功率为100.57KW(135hP)斗容量为1.7m3的Z435型装载机。1962年国外出现铰接式装载机后，天津工程机械化研究所与天津交通局于1965年联合设计了Z425型铰接式装载机。柳州工程机械厂和天津工程机械研究所合作.在参考国外样机的基础上，于1970年设计试制了功率为163.9KW(220hp)，斗容量为3m3的ZL50型装载机。该机采用双涡轮变矩器。动力换挡行星变速箱的液力机械传动方式。Z形连杆机构的工作装置及铰接转抽，并自行设计了“三合一”的机构，以解决液力机械化传动式装载机的拖启动.熄火转向及排气制动问题。ZL50型装载机经过几年的实践考核证明性能良好结构先进为后来我国ZL系列装载机的发展奠定了基础。通过近40年的发展，我国装载机从无到有，产品种类及产量均有较大幅度的提高，已经形成独立的系列产品和行业门类。为了提高装载机的作业生产率，自90年代以来，各生产厂商在广泛采用新技术、新结构的同时，经过不懈地努力，相继研制出许多超强功能的系统。现列举如下：1）行驶平稳性控制系统——在动臂举升油缸液压回路中增加一个蓄能器，以衰减工作装置在机器行驶过程中产生的振动，减少装载机的颠簸。2）附着力控制系统——在每个车轮上安装一个速度传感器，自动将所需的制动力施加到车轮上，并将扭矩传给与之紧密相连的车轮，便于装载机直线行驶及转向。3）动力电子控制／管理系统——根据传动装置及液压系统的工作状态，自动调节发动机输出功率，以满足不同作业工况的需要，提高燃料的经济性。4）发动机自动控制系统——当装载机处于非作业工况时，自动降低发动机转速，减少燃料消耗及发动机噪音。5）关键信息显示／管理系统——采用网络通讯技术，在办公室的控制中心实时监控装载机的作业状态，据此向司机提供基于文字提示的精确的故障诊断信息。6）转向变速集成控制系统——取消传统的方向盘和变速杆，将转向与变速操纵装置集成为一个操纵手柄，并采用简单的触发式方向控制开发和选挡用的分装式加速按钮。利用肘节的自然动作左右扳动操纵杆，实现转向；利用大拇指选择按钮，实现前进与后退、加速与减速行驶。7）销轴润滑系统——能为工作装置上的所有销轴提供为期200h的润滑服务，并使销轴的润滑作业易于完成。8）舒适驱动控制系统——其目的是提高司机的舒适性，帮助长时间进行作业的司机减轻劳累，保持作业效率。9）负载感应变速系统——根据负载状态，自动调节车速及发动机飞轮扭矩，实现高速、小扭矩或低速、大扭矩的动力输出。

三.本课题的研究内容、方法（1）设计内容为：

1.确定ZL50装载机工作装置的结构方案，并阐述装载机的适用范围与功能优势.

2.确定装载机总体参数、工作装置主要参数，了解各零部件的加工方案。

3.对系统中各零部件进行设计计算,确定个零部件的尺寸.

4.对装载机工作装置进行设计计算。

5.装载机工作装置液压系统计算

6.绘制出其装配图及若干零件

（2）设计方法：

本次设计主要是根据机械设计的一般方法——比较法，即国内外已有得同类型机种得参数尺寸，结合我们要设计机型得具体要求，参照确定其参数尺寸。

本次设计主要是通过调查分析、方案拟定、技术设计、结构设计、修改完善等几个环节完成设计。

通过调研，收集到了目前国内装载机的一些资料，并了解了这类设备的使用情况。

下面是柳工生产的ZL50C型装载机。

ZL50C简单介绍：标准斗容3m³

，发动机功率162kw，工作质量16500kg

产品概述：具有整体视野开阔，可靠性好及作业效率高、操作舒适、维修方便，油耗低，噪音小、排放低等显著优点。

1.高刚性钢梁结构采用机器人自动焊接，抗过载能力强、抗扭系数高。世界先进技术的工作机构，采用加强型设计，耐冲击、稳定性好，载重能力强，历经多种恶劣工况的重重考验。

2.铰接式车架结构，转弯半径小。

3.工作装置优化设计，大大提高产品的生产率。

4.整体式密封减振驾驶室，视野开阔，安全舒适，可选配冷暖空调。

5.采用全液压流量放大转向系统，转向轻便快捷。

6.单管路气顶油行车制动系统加紧急制动系统，安全可靠。

7.动力换档，操作轻便灵活。

8.提供多种高性能柴油机供用户选择。

9.有装卸叉、侧卸斗、除雪等工作装置供选

技术参数：

操作质量：

16500±200kg

斗容范围：

1.8～4.5m³

最大牵引力：

160±5kN

转向角度：

左右各35±1°

提升时间：

≤6.5s

爬坡能力：

≤30°

轮胎规格：

23.5-25

整机长度：

8034±100mm

整机高度：

3483±50mm

卸载矩离：

1200±50mm

运输位置收斗角：

46°

额定功率/转速：

2200r/min

额定载荷：

5000kg

最大掘起力：

167±5kN

后桥摆动角度：

±11°

三项合时间

≤11.5s

整机宽度：

2976±30mm

普通卸载高度：

2970±50mm

加长卸载高度：

3365±50mm

下挖深度：

60mm

最小转弯半径：

铲斗外侧7720mm

轮胎外侧6750mm

行车速度：

档位

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

前进km/h

10

34

后退km/h

13

四.课题重点和难点及所用到的知识和技能：设计工作结构和参数计算并分析确定其液压系统的工作原理和工作过程。绘制装载机工作装置结构及液压系统原理图，并完成各部分零部件图的绘制，按要求编制总体设计说明书。完成上述要求要用到机械设计及原理、理论力学、材料力学、机械制造、液动控制及液压传动和熟练运用相关软件等知识。五.课题发展趋势

1．系列化、特大型化

系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。所谓特大型工程机械，是指其装备的发动机额定功率超过1000HP，主要用于大型露天矿山或大型水电工程工地。产品特点是科技含量高，研制与生产周期较长，投资大市场容量有限，市场竞争主要集中少数几家公司。以装载机为例，目前仅有马拉松•勒图尔勒、卡特彼勒和小松—德雷塞这三家公司能够生产特大型装载机。

2．多用途、微型化

为了全方位地满足不同用户的需求，国外工程机械在朝着系列化、特大型化方向发展的同时，已进入多用途、微型化发展阶段。推动这一发展的因素首先源于液压技术的发展———通过对液压系统的合理设计，使得工作装置能够完成多种作业功能；其次，快速可更换联接装置的诞生———安装在工作装置上的液压快速可更换联接器，能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动联接，使得更换附属作业装置的工作在司机室通过操纵手柄即可快速完成。一方面，工作机械通用性的提高，可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机器作业替代人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求，小型及微型工程机械有了用武之地，并得到了较快的发展。为占领这一市场，各生产厂商都相继推出了多用途、小型和微型工程机械。如卡特彼勒公司生产的IT系列综合多用机、克拉克公司生产的“山猫”等。3．不断创新的结构设计

装载机的工作装置已不再采用单一的“Z型”连杆机构，继出现了八杆平行结构和TP连杆机构之后，卡特彼勒公司于1996年首次在矿用大型装载机上采用了单动臂铸钢结构的特殊工作装置，即所谓的“VersaLink机构”。这种机构替代综合多用机上的八杆平行举升机构和传统的“Z型”连杆机构，可承受极大的扭矩载荷和具有卓越的可靠性（耐用性），驾驶室前端视野开阔。O＆K公司研制的创新LEAR连杆机构，专为小型装载机而设计。Schaeff公司于2000年3月在Intermat展览会上展出的高卸位式SKL873型轮式装载机的可折叠式创新连杆机构工作装置，进一步增加了轮式装载机的工作装置的种类。

六、工作计划：

1．调研、收集资料及开题报告

2011.2.20——2011.3.11

2．拟订研究方案

2011.3.13——2011.3.29

3．研究方案具体实施

2011.4.1——2011.5.2

4．撰写计算说明书、完成图纸绘制

2011.5.4——2011.5.21

5．准备毕业答辩

2011.5.23——2011.5.30

6．毕业答辩

2011.6.1——2011.6.8

七.参考文献:1.濮良贵，纪明刚.机械设计.7版.北京：高等教育出版社，2001.2.成大先.机械设计图册.北京：化学工业出版社，2000.3.孙恒，陈作模.机械原理[M].6版