滑移裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

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1、- 目錄 摘要II ABSTRACT2 第一章緒論II 1.1 滑移裝載機(jī)的歷史背景和開展前景II 1.2 總體構(gòu)造介紹II 1.2.1 行走裝置II 1.2.2 作業(yè)裝置II 1.1.3 液壓系統(tǒng)II 第二章設(shè)計(jì)計(jì)算及元件選擇2 2.1 行走液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算2 2.1.1 行走液壓馬達(dá)的選取2 2.1.2 行走液壓泵的選取2 2.2 作業(yè)裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算2 2.2.1 作業(yè)裝置工況分析2 2.2.2 作業(yè)裝置動(dòng)作循環(huán)規(guī)劃2 2.2.3 工作裝置液壓系統(tǒng)擬定2 第三章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選取2 3.2 油

2、箱的設(shè)計(jì)2 3.2.1 油箱的用途及要求2 3.2.2 油箱容積確實(shí)定2 3.2.3 油箱的安裝2 3.3.3 油箱散熱功率計(jì)算2 3.3 系統(tǒng)散熱器設(shè)計(jì)2 3.3.1 液壓油油溫過高的危害2 3.3.2 閉式液壓系統(tǒng)的散熱方式2 3.2.3 散熱功率計(jì)算2 3.2.4 散熱功率及散熱面積計(jì)算2 3.4 濾油器選擇2 3.5 聯(lián)軸器的選取2 3.6 液壓閥的選取與安裝2 3.6.1 液壓閥的選擇2 3.6.2 液壓閥的配置形式2 3.7 液壓系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)2 3.7.1 管徑計(jì)算2 3.7.2 液壓管路的布置2 第四章設(shè)計(jì)總結(jié)

3、與設(shè)計(jì)心得2 4.1 設(shè)計(jì)總結(jié)2 4.2 設(shè)計(jì)心得2 鳴2 參考文獻(xiàn)2 . z - 摘要 滑移裝載機(jī)是一種利用兩邊行走輪速度差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，能實(shí)現(xiàn)多種工程作業(yè)的小型工程機(jī)械。因其小巧靈活，能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向的特點(diǎn)，在工程運(yùn)用中起著越來越重要的作用。換裝特定用途通用屬具后，可實(shí)現(xiàn)鏟運(yùn)，堆垛，壓實(shí)路面等多種作業(yè)模式。現(xiàn)設(shè)計(jì)一款適應(yīng)國(guó)市場(chǎng)的滑移裝載機(jī)液壓系統(tǒng)。分析國(guó)外滑移裝載機(jī)現(xiàn)狀及開展趨勢(shì)，參考已有滑移裝載機(jī)液壓系統(tǒng)，依據(jù)任務(wù)書給出的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合實(shí)際作業(yè)模式和作業(yè)

4、環(huán)境，對(duì)滑移裝載機(jī)的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)展分析，針對(duì)其要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)做要求，擬定液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。通過計(jì)算和參考樣本，完成液壓系統(tǒng)的工作泵，控制閥，行走馬達(dá)，工作液壓缸等元件的選型。最后，用三維繪圖軟件PROE繪制出油箱、泵組、閥組、馬達(dá)等所選元件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)所需的其他零件，并完成液壓系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)和零件的裝配。 關(guān)鍵詞：裝載機(jī)；滑移；液壓系統(tǒng) . z - Abstract Skid Steer Loader is a kind of construction machinery

5、 can realize various engineering operations , whose steeringis realized by the velocity difference of two sides’ wheels .Because of the characteristics of small overall dimensions and steering without moving ; Skid Steer Loader is playing a more and more important role in engineering applycation.The

6、re is a lot of attanchments can be connected with the Skid Steer Loader’ quick changer to realize various engineering operations,such as earth moving,stacking, paction pavement and so on.This work focus on the designing of a Skid Steer Loader’s hydraulic system according to the need of domestic mark

7、et. The developing situation and of Skid Steer Loader at home and abroad and the development trend is been analyised.This hydraulic system si designed by refering to the e*sisting Skid Steer Loader,according to the design requirements in the design assignment, and bining with actual operation mode a

8、nd operating environment. The movement and force of loader is been analyised at first. the hydraulic system schematics is been formulated according to the requirement of working condition , and then Hydraulic ponents of the hydraulic system such as work pumps, control valves, walk motors, hydraulic

9、cylinders are been selected after design calculation and refering to sample. Finally, the parts of hydraulic system,such as oil tank, pump group, valve group, motors and other parts needed to be independent design are been drawed by 3D drawing software(PROE), and locate and assemble all parts on Ski

10、d Steer Loader’s chassis and plete hydraulic pipe design. Key words: Loader; slip; hydraulic system . z - . z - .

11、 z - . z - 第一章 緒論 1.1 滑移裝載機(jī)的歷史背景和開展前景 滑移裝載機(jī)移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)是一種利用兩側(cè)車輪線速度差而實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的輪式專用底盤設(shè)備，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，全輪驅(qū)動(dòng)?；妻D(zhuǎn)向可于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)快速更換或掛接各種工作裝置，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和作業(yè)容?；妻D(zhuǎn)向裝載機(jī)的動(dòng)力一般為20-50 千瓦，主機(jī)質(zhì)量2000-4000 公斤車速為每小時(shí)10 -15 公里左右，主要用于作業(yè)場(chǎng)地狹小地面起伏不平作業(yè)容變換頻繁的場(chǎng)合，適用于根底設(shè)施建立，廠房車間

12、，建筑工地，碼頭裝卸，市區(qū)街道，住宅，谷倉(cāng)，畜舍，機(jī)場(chǎng)，跑道等，進(jìn)展鏟運(yùn)，堆垛，起重，挖掘，鉆孔，破碎，抓取，推扒，松土，開溝，道路清掃，路面壓實(shí)等工作。 滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的工作裝置采用液壓傳動(dòng)，其行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除極個(gè)別采用皮帶傳動(dòng)或鏈條傳動(dòng)的機(jī)型外，滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)幾乎均采用全液壓方案雙回路閉式系統(tǒng)，斜盤式雙向變量泵，斜軸式高速馬達(dá)，由于行走液壓回路封閉，車輛停車即制動(dòng)，不須另設(shè)行車制動(dòng)裝置，為消除由于車輛慣性力而產(chǎn)生的過大沖擊，液壓馬達(dá)進(jìn)出處加設(shè)限壓閥，液壓件多是回路中最大的特色，兩個(gè)行走變量柱塞泵和補(bǔ)油泵，一個(gè)工作齒輪泵，局部機(jī)型還有先導(dǎo)操縱回路的低壓泵。bobcat采用發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)串聯(lián)泵

13、將所有柱塞泵和齒輪泵串聯(lián)成一串，這種泵國(guó)尚不多見，維修配套困難。ZTS 則采用齒輪箱傳動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)各液壓泵，這種驅(qū)動(dòng)方式除了可以采用單泵配套外，尚可利用不同的傳動(dòng)使各油泵在適宜的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)以獲得較理想的系統(tǒng)匹配。ZTS在這個(gè)齒輪箱上加設(shè)了主離合器用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)時(shí)卸荷。 在中國(guó)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)剛剛起步，國(guó)生產(chǎn)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)企業(yè)也不多，但縱觀小型工程機(jī)械市場(chǎng)，目前國(guó)市場(chǎng)對(duì)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)需要有一個(gè)從認(rèn)識(shí)到承受的過程，現(xiàn)階段中國(guó)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的市場(chǎng)不大需要生產(chǎn)廠家及其經(jīng)銷商向用戶進(jìn)展全面細(xì)致的產(chǎn)品推介，把潛在市場(chǎng)轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。 隨著小挖等一系列小型工程機(jī)械在我國(guó)從無到有的開展歷史以及在市場(chǎng)中所呈現(xiàn)的

14、火爆，可以預(yù)測(cè)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)也會(huì)像其它小型設(shè)備一樣被國(guó)大量的工程機(jī)械生產(chǎn)廠家看好，這塊潛在的市場(chǎng)并將會(huì)有更多的企業(yè)進(jìn)軍生產(chǎn)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)這一領(lǐng)域。通過在開展過程中積累的豐富經(jīng)歷和較成熟的生產(chǎn)技術(shù)，國(guó)工程機(jī)械企業(yè)將一步步推開生產(chǎn)滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的大門，相信在今后幾年新產(chǎn)品新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)品的質(zhì)量也將迅速提高，市場(chǎng)也必將迎來新的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)。市場(chǎng)需根本，近年來我國(guó)城鎮(zhèn)化管理，城市根底建立，配套的小型工程機(jī)械在批量更新?lián)Q代的同時(shí)，將購(gòu)置批量的產(chǎn)品彌補(bǔ)缺口，在這種情況下，實(shí)用價(jià)值和盈利觀念已成為用戶更新、購(gòu)置設(shè)備的原則，質(zhì)量?jī)r(jià)格回報(bào)率等綜合性能將成為用戶的首選，這就要求在剛邁入準(zhǔn)備邁入滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的

15、生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)通過調(diào)研座談等形式，納入用戶設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品能夠做到真正的滿足市場(chǎng)和用戶的需求。 本文通過參考國(guó)外滑移裝載機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)，通過調(diào)查國(guó)對(duì)滑移裝載機(jī)的運(yùn)用情況，以及潛在的市場(chǎng)前景，針對(duì)國(guó)市場(chǎng)現(xiàn)狀設(shè)計(jì)一款經(jīng)濟(jì)適用的滑移裝載機(jī)。 1.2 總體構(gòu)造介紹 滑移式裝載機(jī)的主機(jī)系一臺(tái)前端式裝載機(jī)，無一例外地被設(shè)計(jì)為短軸距、短后懸，動(dòng)臂支承點(diǎn)在車輛后上方。駕駛室位于兩側(cè)動(dòng)臂間，司機(jī)須跨越工作裝置才能進(jìn)入駕駛室。儀表盤分置司機(jī)左右兩側(cè)或布置在前上方。發(fā)動(dòng)機(jī)后置，縱向布置。不設(shè)前后橋，四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪各自獨(dú)立懸掛在傳動(dòng)箱上。 1.2.1 行走裝置 滑移裝載機(jī)的行走裝置采用雙泵雙馬達(dá)的靜液壓

16、閉式回路傳動(dòng)系統(tǒng)，再通過一級(jí)鏈輪傳動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)的力和運(yùn)動(dòng)分配到四個(gè)行走輪胎上，傳動(dòng)方案如圖1。采用液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)是：可實(shí)現(xiàn)全車速圍的無級(jí)變速；起動(dòng)力矩大；低速高效率；經(jīng)常工作轉(zhuǎn)速可調(diào)到發(fā)動(dòng)機(jī)的低油耗圍，節(jié)油效果好；易實(shí)現(xiàn)功率的合理匹配；無變速箱、差速器、傳動(dòng)軸等，發(fā)動(dòng)機(jī)可任意布置，降低車輛重心，增加車輛的穩(wěn)定性；利用電控和微機(jī)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；對(duì)液壓元件性能要求高。 圖1-1 行走系傳傳動(dòng)方案圖2 -1 滑移轉(zhuǎn)向原理 采用滑移轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)向原理利用左右行走輪胎的速度差實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)兩邊輪胎轉(zhuǎn)速一樣時(shí)，機(jī)器直線行駛，當(dāng)左邊輪胎速度高于右邊時(shí)實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)向，當(dāng)右邊輪胎速度高于左邊輪胎時(shí)實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)向，假設(shè)左右

17、兩邊輪胎速度相等，方向相反時(shí)可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)向原理如圖2?；妻D(zhuǎn)向是滑移裝載機(jī)與普通裝載機(jī)最大的區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)，采用滑移轉(zhuǎn)向能使滑移裝載機(jī)在狹小的空間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，因此，它可以運(yùn)用在很多狹窄空間作業(yè)，如車間，集裝箱等地方。 1.2.2 作業(yè)裝置 傳統(tǒng)裝載機(jī)的動(dòng)臂裝在車架的前端，鏟斗用單斗液壓缸反鏟裝置，滑移裝載機(jī)的工作裝置與車架的后端連接，滑移裝載機(jī)由于其獨(dú)特的動(dòng)臂構(gòu)造，不宜用單斗油缸驅(qū)動(dòng)鏟斗，而是雙液壓缸驅(qū)動(dòng)。目前鏟斗的舉升軌跡主要有圓弧舉升和垂直舉升兩種，圓弧舉升曲線由六連桿構(gòu)造實(shí)現(xiàn)，垂直舉升曲線由八連桿構(gòu)造實(shí)現(xiàn)，滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于其舉升方式可以影響設(shè)備做特定工作時(shí)的生產(chǎn)力，圓弧舉

18、升的設(shè)備最高舉升高度在舉升路徑的中間，這樣這些設(shè)備就比較適合中低高度的工作，如裝載低位漏斗或移動(dòng)式噴灑器等，而垂直舉升設(shè)備的舉升高度可以到達(dá)舉升路徑的最高點(diǎn)，適合裝載高度較高的地方如卡車等。而且因?yàn)橛辛硕喾N多樣的今天的滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)能夠做的工作遠(yuǎn)比單純的裝載要多的多，可以完成多種工作，從抓巖石，平整路面，到清理灌木和積雪，目前已有超過108種不同可供選擇。垂直舉升和圓弧舉升構(gòu)造如圖3、圖4?？紤]到圓弧舉升在鉆孔以及一些需要垂直運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作時(shí)的局限和舉升高度有限，本設(shè)計(jì)采用垂直舉升構(gòu)造。 圖1-3 垂直舉升構(gòu)造圖1-4 圓弧舉升構(gòu)造 工作裝置由動(dòng)臂架，兩個(gè)動(dòng)臂油缸，兩個(gè)支撐桿，兩個(gè)搖臂，兩個(gè)動(dòng)

19、臂油缸以及屬具組成，目前運(yùn)用到各種工作中的屬具已到達(dá)一百多種，本設(shè)計(jì)主要考慮鏟運(yùn)作業(yè)，即屬具為鏟斗時(shí)的工況。 主機(jī)動(dòng)臂多采用箱形截面構(gòu)造，借以提高其扭轉(zhuǎn)剛度。為整機(jī)布置所限，動(dòng)臂提升只能采用雙液壓缸的形式。轉(zhuǎn)斗液壓缸通常設(shè)置在動(dòng)臂前端，為解決在動(dòng)臂提升過程種的“鏟斗平移〞問題，設(shè)計(jì)了液壓自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，在動(dòng)臂舉升是，鏟斗會(huì)隨之動(dòng)作，使鏟斗與地面保持水平，防止物料掉落。 1.1.3 液壓系統(tǒng) 該局部是整個(gè)機(jī)器的核心局部，為機(jī)器的行走和作業(yè)傳遞運(yùn)動(dòng)和力。發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力輸出給液壓泵，液壓泵輸出液壓油，通過各種閥的控制以及電控裝置，將符合工況的液壓油液供應(yīng)個(gè)執(zhí)行元件，執(zhí)行元件包括液壓缸和馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)

20、機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 液壓系統(tǒng)分為行走液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)。行走液壓系統(tǒng)由兩個(gè)帶補(bǔ)油泵的變量斜盤式柱塞泵和兩個(gè)定量徑向柱塞馬達(dá)組成，其為閉式回路，另外還設(shè)置有調(diào)速回路，沖洗回路。工作裝置液壓系統(tǒng)由一個(gè)齒輪泵及換向閥，蓄能器，溢流閥等組成，為鏟斗油缸和動(dòng)臂油缸以及屬具提供液壓油。 為保證液壓系統(tǒng)的正常工作，還應(yīng)設(shè)置冷卻裝置，加熱裝置，潤(rùn)滑裝置等 . z - .

21、 z - 第二章設(shè)計(jì)計(jì)算及元件選擇 首先分析機(jī)器的作業(yè)環(huán)境，作業(yè)對(duì)象，作業(yè)方式，進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合工況的方案?；蒲b載機(jī)主要用于根底設(shè)施建立，廠房車間，建筑工地，碼頭裝卸，市區(qū)街道，住宅，谷倉(cāng)，畜舍，機(jī)場(chǎng)，跑道等，進(jìn)展鏟運(yùn)，堆垛，起重，挖掘，鉆孔，破碎，抓取，推扒，松土，開溝，道路清掃，路面壓實(shí)等工作。 本設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮滑移裝載機(jī)的鏟掘作業(yè)工況。行走速度，整機(jī)設(shè)計(jì)質(zhì)量，轉(zhuǎn)向，調(diào)速等要求已在任務(wù)書中給出，具體要求如下：要求360度轉(zhuǎn)向，無級(jí)可調(diào)；運(yùn)動(dòng)速度0～12Km/h無級(jí)可調(diào)；整機(jī)載重3200Kg，爬坡度30°；舉升載重950Kg，爬坡度30°；換接速度30s/次，無級(jí)可調(diào)。

22、 根據(jù)以上要求，再綜合考慮具體的作業(yè)對(duì)象及作業(yè)環(huán)境，進(jìn)展整機(jī)的方案設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)出于整機(jī)匹配的液壓系統(tǒng)。 2.1 行走液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 滑移裝載機(jī)的行走裝置采用雙泵雙馬達(dá)的靜液壓閉式回路傳動(dòng)系統(tǒng)。行走液壓系統(tǒng)為雙回路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)回路由獨(dú)立的液壓系統(tǒng)組成。兩個(gè)回路同時(shí)受一個(gè)電控裝置的控制。采 圖2-1動(dòng)力傳遞路線 用雙回路液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是： 〔1〕簡(jiǎn)化了行走裝置的操作。全液壓驅(qū)動(dòng)的推耙機(jī)的操作手柄數(shù)量減少，有些被按鈕替代，操作變得更加準(zhǔn)確、快捷，保證推耙機(jī)前進(jìn)、后退、加速、減速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等功能的正確實(shí)施，同時(shí)減輕了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。 (2)泵和馬達(dá)的自動(dòng)控制。全液壓雙回路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

23、的變速是無級(jí)變速，傳動(dòng)更加平穩(wěn)。再利用DA閥〔速度敏感閥〕進(jìn)展調(diào)速，大大提高速度變化的響應(yīng)速度，使調(diào)速更加快捷。其行駛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和驅(qū)動(dòng)負(fù)荷相匹配，使馬達(dá)始終保持最大的液壓驅(qū)動(dòng)力，減小能耗，從而提高了經(jīng)濟(jì)性，使推耙機(jī)更加節(jié)能和環(huán)保。另外通過自動(dòng)控制，推耙機(jī)還具有過載保護(hù)、限制馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速、靜液壓制動(dòng)和防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火與發(fā)動(dòng)機(jī)超速的功能。(3)原地轉(zhuǎn)向，提高了滑移裝載機(jī)的機(jī)動(dòng)性能和工作效率，特別適合狹小空間的作業(yè)。全液壓雙回路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)滑移裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向是通過調(diào)節(jié)兩側(cè)履帶的速度實(shí)現(xiàn)的，使推耙機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑到達(dá)最小。 根據(jù)行走要求擬定液壓傳動(dòng)方案。根據(jù)工況，要求無極調(diào)速，速度在0-12km，

24、選擇斜盤 式柱塞變量泵，徑向柱塞定量馬組成的達(dá)閉式回路實(shí)現(xiàn)，采用DA閥調(diào)速，為了冷卻液壓油也，在行走液壓系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了沖洗回路。初步擬定行走系的液壓系統(tǒng)原理圖如圖7 圖2-2 行走系控制原理圖 圖2-3行走系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖 2.1.1 行走液壓馬達(dá)的選取 2.1.1.1 行走系統(tǒng)工況分析 從兩種典型的工況對(duì)滑移裝載機(jī)進(jìn)展分析，即在實(shí)土水平路面，滿載情況下的行走工況和鏟掘時(shí)的牽引工況。以下是兩種工況下的速度-時(shí)間，力-時(shí)間圖 圖2-4 運(yùn)輸工況下v-t，F(xiàn)-t圖圖2-5 牽引工況下v-t，F(xiàn)-t圖 〔1〕滑移裝載機(jī)的滾動(dòng)阻力 〔2-1〕 式中——滾動(dòng)阻力系數(shù)，此處取

25、=0.18[1]；——整車質(zhì)量，N，由設(shè)計(jì)要求取=3200*9.8=31360N；——運(yùn)動(dòng)外表與水平面的夾角。 在額定運(yùn)輸工況下，即=0，=5645N； 在最大爬坡度時(shí)，即=30°，=4889N； 〔2〕坡道阻力 〔2-2〕 在水平路面行駛時(shí)=0；在最大爬坡度工作時(shí)，即=30°，=15680N 〔3〕慣性阻力與滑移裝載機(jī)的加速性能有關(guān)，占不予以考慮。 〔4〕風(fēng)阻力 〔2-3〕 式中——機(jī)器的空氣阻力系數(shù)，取=0.65N·/；F——機(jī)器的迎風(fēng)面積，取機(jī)器的寬和高分別為2.1和1.475,F=3.1；——機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行速度，，取最大速度=12； =22N,由于滑移裝載機(jī)的最大運(yùn)

26、行速度只有12，它受到的風(fēng)阻很小，可忽略不計(jì)，在以下的計(jì)算中也都忽略。 運(yùn)輸工況下的工作阻力 〔2-4〕 式中——運(yùn)輸工況牽引力，N；——滾動(dòng)阻力，N；——坡道阻力，N；——慣性阻力，N；——風(fēng)阻力，N； 在水平路面勻速行駛的工作阻力=5645N；在30°坡度上行駛的工作阻力為=20569N。 牽引工況阻力 〔2-5〕 式中 ——機(jī)器鏟土阻力，N，即插入阻力；由設(shè)牽引力決定。其余如上所述。 2.1.1.2 最大牽引力 滑移裝載機(jī)的最大牽引力是在輪胎全滑轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，輪胎與路面的摩擦力，即輪胎與路面的最大附著力這時(shí)，工作裝置為鏟斗提供最大插入力。 附著力引力

27、 (2-6) 式中——最大附著牽引力，N；——驅(qū)動(dòng)輪載荷，N,因滑移裝載機(jī)為全輪驅(qū)動(dòng)，所以=G=31360N；——附著系數(shù)，根據(jù)工況[1],取=0.75。 計(jì)算得=23520N, 表征機(jī)器的最大插入力，也是選取發(fā)動(dòng)機(jī)的依據(jù)之一。 2.1.1.3 液壓馬達(dá)所需的最大輸出扭矩和最大轉(zhuǎn)速 根據(jù)滑移裝載機(jī)的行走速度要求，可計(jì)算出驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)速便是液壓馬達(dá)所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速。行走傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有一級(jí)鏈輪減速，將液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)傳遞到同側(cè)的兩個(gè)輪胎上，鏈傳動(dòng)比。在行走中對(duì)行走系有最低穩(wěn)定速度要求，可通過計(jì)算得出所需液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速圍。 〔一〕驅(qū)動(dòng)軸

28、的最大輸出扭矩 〔2-7〕 式中——驅(qū)動(dòng)軸最大輸出扭矩〔N·m〕；——如前所訴，=23520N；——?jiǎng)恿Π霃健瞞〕，(其中為所選輪胎未受載荷時(shí)的自由半徑，B 為輪胎斷面寬度，設(shè)計(jì)所選輪胎型號(hào)為12.5-6，=0.831m，B=0.307m，=0.376m。 計(jì)算得=2208.5N·m，液壓馬達(dá)的最大輸出轉(zhuǎn)速 〔二〕驅(qū)動(dòng)軸的最大輸出轉(zhuǎn)速 〔2-8〕 式中——最大輸出轉(zhuǎn)速〔r/min〕；——滑移裝載機(jī)的最大行走速度(km/h)；——如前所述。 計(jì)算得=84.7 r/min。 鏈傳動(dòng)比，因此液壓馬達(dá)所需的最大輸出轉(zhuǎn)速為 2.1.1.4 驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)的選取

29、 (一)工作壓力確實(shí)定 系統(tǒng)壓力選定的是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度。壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備的類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間，經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，假設(shè)系統(tǒng)壓力選的過低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的構(gòu)造尺寸和質(zhì)量，系統(tǒng)的造價(jià)也相應(yīng)增加，對(duì)*些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選的較高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價(jià)會(huì)相應(yīng)降低，然而，假設(shè)系統(tǒng)壓力選用過高，由于對(duì)泵，缸，閥等元件的材質(zhì)，密封，制造精度等要求的提高，反而會(huì)提高設(shè)備本錢，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會(huì)相應(yīng)下降。因此不能一味追求高壓。一般來說，對(duì)于固定的尺寸

30、不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些；行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選的高一些。具體選擇可參考表2－1、表2－2和表2-3。 表2-1 按載荷選擇工作壓力 載荷N ＜0.5 0.5～1 1～2 2～3 3～5 ＞5 工作壓力 ＜0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 ≥5～7 表2-2 種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械 類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作 壓力 0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～1

31、8 20～32 表2-3 執(zhí)行元件的背壓力 系統(tǒng)類型 背壓力 簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.5～0.5 回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.4～0.6 回油路設(shè)置背壓系統(tǒng) 0.5～1.5 用補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8～1.5 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 1.2～3 回油路較短且直接回油箱 可忽略不計(jì) 行走液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用變量泵-定量馬達(dá)的閉式傳動(dòng)，依據(jù)液壓馬達(dá)所需的最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速選擇液壓馬達(dá)，取設(shè)計(jì)壓力=35，由液壓馬達(dá)所需的最大扭矩可計(jì)算液壓馬達(dá)的排量，再由液壓馬達(dá)的排量和轉(zhuǎn)速可計(jì)算出液壓馬達(dá)的流量。 〔二〕液壓馬達(dá)的排量 〔2-9〕 式中——液壓馬達(dá)排量〔〕；—

32、—如前所訴；——液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差〔〕，取液壓馬達(dá)出口壓力=1；——徑向柱塞液壓馬達(dá)機(jī)械效率，取0.92[1]。計(jì)算=267。從樣本中，初選液壓馬達(dá)的型號(hào)為MRC03280，徑向柱塞馬達(dá)，其排量為280，最大轉(zhuǎn)速為330。 〔三〕液壓馬達(dá)的最大流量 液壓馬達(dá)的最大流量 〔2-10〕 式中——液壓馬達(dá)所需的最大流量——徑向柱塞馬達(dá)的排量〔〕，初選型號(hào)得280；——初選液壓泵最大轉(zhuǎn)速〔〕，330。計(jì)算得=92.4,行走液壓?jiǎn)芜咈?qū)動(dòng)回路所需的最大流量為 85.4，滿足流量要求。 〔四〕行走液壓馬達(dá)的根本參數(shù)見表 (五)行走液壓馬達(dá)校核〔1〕壓力 滑移裝載機(jī)的一般工況是在實(shí)土上進(jìn)展鏟

33、土運(yùn)輸作業(yè)，由前面的計(jì)算知在此工況下滑移裝載機(jī)的行駛阻力=5645N，此時(shí)車輪所需的扭矩為 〔2-11〕 此時(shí)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩為此值遠(yuǎn)小于液壓馬達(dá)的最峰值扭矩1760，符合設(shè)計(jì)要求。 此時(shí)液壓馬達(dá)的壓差 〔2-12〕 樣本的額定壓差 =25,；〔2-13〕 峰值壓差 〔2-14〕 有以上樣本額定壓差與最高壓差與實(shí)際額定壓差、實(shí)際最高壓差的差值都在10%—30%之間，符合設(shè)計(jì)要求[2]。 表2-4 行走液壓馬達(dá)根本參數(shù) 參數(shù)名稱 參數(shù)值 型號(hào) MRC03280 排量 280 流量〔時(shí)〕 28 扭矩〔時(shí)〕 445 峰值扭矩 1760 最低轉(zhuǎn)速 5-1

34、0 最高轉(zhuǎn)速 330 最高連續(xù)轉(zhuǎn)速 260 公稱壓力 25 連續(xù)壓力 25 最高壓差 45 制動(dòng)力矩 2200 制動(dòng)器開啟壓力 1.5-3 制動(dòng)用油量 23 〔2〕轉(zhuǎn)速 取運(yùn)輸工況下平均速度為3.5km/h，即此速度為額定運(yùn)行速度，則馬達(dá)此時(shí)轉(zhuǎn)速為 〔2-15〕 由液壓馬達(dá)的樣本參數(shù)知實(shí)際工況與液壓馬達(dá)的特性匹配良好。 滑移裝載機(jī)的最稿運(yùn)行速度，此時(shí)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速為360，滿足設(shè)計(jì)要求。 〔3〕功率 選取發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)考慮液壓馬達(dá)所需的最大功率，最大功率點(diǎn)可能出現(xiàn)以下兩種情況下第一：空載，最大速度時(shí)，第二額定工況時(shí)，表二最大功率可能的工況

35、 表2-5 空載最大速度和額定工況下的功率 工況 行駛阻力矩〔N〕 行駛速度v，〔km/h〕 功率p〔kw〕 一 3969 12 13.23 二 5645 4 6.27 由表可見，在空載，最大速度是行走系統(tǒng)所需的功率最大，為13.23kw。 圖2-3.液壓馬達(dá)的安裝尺寸 2.1.2 行走液壓泵的選取 液壓泵的輸出壓力應(yīng)是執(zhí)行器所需壓力、配管的壓力損失、控制閥的壓力損失之和。它不得超過樣本上的額定壓力。強(qiáng)調(diào)平安性、可靠性時(shí)，還應(yīng)留有較大的余地。樣本上的最高工作壓力是短期沖擊時(shí)允許的壓力。如果每個(gè)循環(huán)中都發(fā)生沖擊壓力，泵的壽命會(huì)顯著縮短，甚至泵會(huì)損壞。 液壓

36、泵的輸出流量應(yīng)包括執(zhí)行器所需流量、溢流閥的最小溢流量、各元件的泄漏量的總和、液壓泵長(zhǎng)期使用后效率降低引起的流量減少量〔通常5%~7%〕。樣本上往往給出理論排量、轉(zhuǎn)速圍及典型轉(zhuǎn)速不同壓力下的輸出流量。 壓力越高、轉(zhuǎn)速越低則泵的容積效率越低，變量泵排量調(diào)小時(shí)容積效率降低。轉(zhuǎn)速恒定時(shí)泵的總效率在*個(gè)壓力下最高，變量泵的總效率在*個(gè)排量、*個(gè)壓力下最高。泵的總效率對(duì)液壓系統(tǒng)的效率有很大影響，應(yīng)該選擇效率高的泵，并盡量使泵工作在高效工況區(qū)。 轉(zhuǎn)速關(guān)系著泵的壽命、耐久性、氣穴、噪聲等。雖然樣本上寫著容許的轉(zhuǎn)速圍，但最好是在與用途相適應(yīng)的最正確轉(zhuǎn)速下使用。特別是用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的情況下，油溫低時(shí)假設(shè)低速則

37、吸油困難，又因潤(rùn)滑不良引起卡咬失效的危險(xiǎn)，而高轉(zhuǎn)速下則要考慮產(chǎn)生氣蝕、振動(dòng)、異常磨損、流量不穩(wěn)定等現(xiàn)象的可能性。轉(zhuǎn)速劇烈變動(dòng)還對(duì)泵部零件的強(qiáng)度有很大影響。開式回路中使用時(shí)需要泵具有一定的自吸能力。發(fā)生氣蝕不僅可能使泵損壞，而且還引起振動(dòng)和噪聲，使控制閥、執(zhí)行器動(dòng)作不良，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生惡劣影響。 在確認(rèn)所用泵的自吸能力的同時(shí)，必須在考慮液壓裝置的使用溫度條件、液壓油的粘度來計(jì)算吸油管路的阻力的根底上，確定泵相對(duì)于油箱液位的安裝位置并設(shè)計(jì)吸油管路。另外，泵的自吸能力就計(jì)算值來說要留有充分裕量泵的參數(shù)泵的根本參數(shù)是壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。 根據(jù)系統(tǒng)地工作壓力來選擇，一般地說，在固定設(shè)備中液壓

38、系統(tǒng)的正常工作壓力可選擇為泵額定壓力的70%-80% ，車輛用泵可選擇為泵額定壓力的50%-60%，以保證泵的足夠的壽命。選擇泵的第二個(gè)最重要的考慮因素是泵的流量或排量，泵的流量與工況有關(guān)，選擇的泵的流量須大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量。泵的效率值是泵的質(zhì)量表達(dá)，一般來說，應(yīng)使主機(jī)的常用工作參數(shù)處在泵效率曲線的高效區(qū)域參數(shù)圍，另外，泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用，以延長(zhǎng)泵的使用壽命。產(chǎn)品說明書中提供了較詳細(xì)的泵參數(shù)指導(dǎo)性圖表，在選擇時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵照產(chǎn)品說明書中的規(guī)定。要特別注意殼體的泄油壓力。殼體的泄油壓力取決于軸封所能允許的最高壓力。德國(guó)Re*roth公司生產(chǎn)的斜軸式軸向柱塞泵和馬達(dá)的殼體泄

39、油壓力一般為0.2MPa，也有高達(dá) 1MPa 的〔如2AF定量泵系列6.1,〕，國(guó)產(chǎn)軸向柱塞泵和馬達(dá)的殼體泄油壓力應(yīng)嚴(yán)格遵照產(chǎn)品使用說明書的規(guī)定，過高的殼體泄油壓力將導(dǎo)致軸封的早期損壞。軸向柱塞泵和馬達(dá)轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格表中規(guī)定的數(shù)據(jù)，不得超過最高轉(zhuǎn)速值。至于其最低轉(zhuǎn)速，在正常使用條件下，并沒有嚴(yán)格的限制，但對(duì)于*些要求轉(zhuǎn)速均勻性和穩(wěn)定性很高的場(chǎng)合，則最低轉(zhuǎn)速不得低于50r/min。 泵的構(gòu)造形式柱塞泵有定量泵和變量泵兩種。定量泵構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，大多數(shù)液壓系統(tǒng)中采用，而能量利用率高的變量泵，也在越來越多的場(chǎng)合發(fā)揮作用。一般來說，如果液壓功率小于 10KW，工作循環(huán)是開關(guān)式，

40、泵在不使用時(shí)可完全卸荷，并且大多數(shù)工況下需要泵輸出全部流量則可以考慮選用定量泵，如果液壓功率大于10KW，流量的變化要求較大，則可以考慮選用變量泵。變量泵的變量形式的選擇，可根據(jù)系統(tǒng)的工況要求以及控制方式等因素選擇。 油溫和粘度液壓泵的最低工作溫度一般根據(jù)油液粘度隨溫度降低而加大來確定。當(dāng)油液粘稠到進(jìn)口條件不再保證液壓泵完全充滿時(shí)將發(fā)生氣蝕?？谷家簤河偷谋戎卮笥谑突簤河?，有時(shí)低溫粘度也更大。許多抗燃液壓油含水，如果壓力低或溫度高則水會(huì)蒸發(fā)。因此，使用這些油液時(shí)，泵進(jìn)口條件更加敏感。常用的解決方法是用輔助泵給主泵進(jìn)口升壓，或把泵進(jìn)口布置成低于油箱液面，以便向泵進(jìn)口灌油。液壓泵的最高允許工作

41、溫度取決于所用油液和密封的性質(zhì)。超過允許溫度時(shí)，油液會(huì)變稀，粘度降低，不能維持高載荷部位的正常潤(rùn)滑，引起氧化變質(zhì)。根據(jù)制造廠規(guī)定，柱塞泵和馬達(dá)的工作油溫圍為-25～+80oC。工作介質(zhì)的最低粘度為10mm2/s，最高粘度為, 100mm2/s。 使用壽命所謂使用壽命，通常是指大修周期泵在額定條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的總和。通常車輛用泵和馬達(dá)周期為2000h以上，室泵的使用大修周期為5000h以上。 價(jià)格一般來說，斜盤式軸向柱塞泵〔馬達(dá)〕要比斜軸式軸向柱塞泵〔馬達(dá)〕價(jià)格低，定量泵比變量泵價(jià)格低。與其他泵相比，柱塞泵比葉片泵、齒輪泵貴，但性能和壽命要優(yōu)于它們。 〔一〕泵參數(shù)的計(jì)算〔1〕泵的流量 液壓

42、馬達(dá)所需的最大的流量85.4，以此為依據(jù)計(jì)算泵的排量，液壓泵的最大輸出流量 式中——泵的最大輸出流量〔〕——行走系統(tǒng)所需的流量〔〕——系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.2 計(jì)算得=102.5，初選行走液壓泵為A4VG28，斜盤式軸向柱塞變量泵，其根本參數(shù)如表2-6 表2-6 斜盤式軸向柱塞變量泵A4VG28的根本參數(shù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 排量 28 持續(xù)最高轉(zhuǎn)速 4250 極限轉(zhuǎn)速 4500 間歇極限轉(zhuǎn)速 5000 最低轉(zhuǎn)速 500 峰值壓力 45 公稱壓力 40 最大流量 119 〔2〕泵的壓力液壓泵的最大工作壓力 〔2-16〕 式中——如前所訴；——系統(tǒng)油路

43、上的總壓力損失，按經(jīng)歷估取1. 因此，所選的液壓泵滿足要求。 〔二〕行走液壓泵的驗(yàn)算 〔1〕流量校核 液壓泵首先應(yīng)滿足系統(tǒng)的最大流量要求，液壓泵的流量，滿足設(shè)計(jì)要求〔2〕壓力校核 在初定液壓系統(tǒng)的壓力之后，要求所選的泵的額定壓力高于系統(tǒng)壓力，差值以10%-30%為宜。 由上式可知，實(shí)際最大工作壓力比樣本最大壓力小20%，滿足設(shè)計(jì)要求。 〔3〕最低穩(wěn)定速度 滑移裝載機(jī)的特點(diǎn)是靈活，能適應(yīng)多種環(huán)境作業(yè)，因此，需要有一定的低速穩(wěn)定性，才能保證機(jī)器的堆垛等需要將物料準(zhǔn)確的放置的操作。 當(dāng)液壓泵處于最低轉(zhuǎn)速〔〕 〔2-17〕 最低穩(wěn)定速度 此速度說明滑移裝載機(jī)能在較低的速度下穩(wěn)定

44、運(yùn)行。 〔三〕行走液壓泵的配置 行走液壓系統(tǒng)的泵選取力士樂的泵，其可配套先關(guān)的流量控制裝置和回路壓力調(diào)節(jié) 裝置，還有多種控制方式供選擇，該液壓泵為變量軸向柱塞泵，工作回路為閉式回路，變量裝置采用電兩點(diǎn)控制，帶開關(guān)電磁鐵，電磁鐵工作電壓為12V，帶壓力切斷，軸伸為花鍵軸DIN5480〔串聯(lián)泵第一泵標(biāo)準(zhǔn)型〕，用二孔法蘭安裝，工作油口A/B在泵殼體得同側(cè)，帶直動(dòng)式高壓溢流閥，不帶旁通閥，在輔助泵吸油路過濾油液，設(shè)定補(bǔ)油泵的補(bǔ)油壓力為2。 其簡(jiǎn)圖如圖10 圖2-4 行走液壓泵的安裝尺寸 2.2 作業(yè)裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.2.1 作業(yè)裝置工況分析 滑移裝載機(jī)工作裝置個(gè)典型的作業(yè)

45、過程有以下5種工況：(1)正載水平插入：(2)轉(zhuǎn)斗缸收縮，鏟斗掘起．繼續(xù)收斗使收斗角到達(dá)30。，〔3)轉(zhuǎn)斗缸不動(dòng)，舉升缸伸長(zhǎng)，鏟斗到達(dá)最大高度；(4)轉(zhuǎn)斗缸伸長(zhǎng)，舉升缸不動(dòng)，鏟斗卸料，收斗角到達(dá)一45。；(5)自動(dòng)放平。 首先對(duì)各個(gè)工況進(jìn)展受力分析，再根據(jù)工作裝置的載荷大小及變化設(shè)計(jì)工作裝置的液壓系統(tǒng)。 （一） 插入阻力確實(shí)定 由經(jīng)歷取插入阻力為21000N，可滿足工作要求，插入阻力受限與發(fā)動(dòng)機(jī)的功率以及行走裝置的最大牽引力，而最大牽引力又與滑移裝載機(jī)作業(yè)的環(huán)境路面有關(guān)。 （二） 鏟斗液壓缸和動(dòng)臂液壓缸的受力分析 （1） 鏟斗液壓缸剛的受力分析及其最大鏟掘力確實(shí)定 鏟斗液壓缸在插入

46、工況下不需要主動(dòng)為鏟斗提供動(dòng)力，而是被動(dòng)與插入力；在鏟斗油缸收縮，鏟斗向上翻轉(zhuǎn)，此時(shí)鏟斗油缸有桿腔進(jìn)油，受高壓油的作用，鏟斗油缸收縮，無桿腔回油，此時(shí)鏟斗需要很大的力才能將物料鏟掘進(jìn)斗；動(dòng)臂舉升階段，鏟斗油缸只需要提供能使鏟斗保持平衡的力即可；卸料階段，鏟斗油缸無桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，鏟斗向下翻轉(zhuǎn)，此時(shí)不需要很大的力就能將物料卸掉。自動(dòng)放平階段，鏟斗油缸受力很小。由以上分析，鏟斗油缸的最大受力出現(xiàn)在鏟斗鏟掘的作業(yè)工況階段。 不同的物料需要不同的鏟掘力，考慮最壞的工況，取鏟斗的最大鏟掘力為2400kg，再由工作裝置的構(gòu)造得到鏟斗到油缸的傳力比為5,因此鏟斗油缸所需的最大力為=117600N,由

47、于鏟斗油缸有兩個(gè)，分配到兩個(gè)油缸上后每個(gè)油缸受力=55380N (2)動(dòng)臂油缸的受力分析及其最大掘起力確實(shí)定 動(dòng)臂油缸在插入和鏟掘工況下都只受被動(dòng)力的作用，在動(dòng)臂舉升階段需要為動(dòng)臂提供其向上舉升的力，動(dòng)臂舉升時(shí)動(dòng)臂油缸無桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，鏟斗油缸作用力最大，卸料階段，動(dòng)臂油缸提供能夠支撐物料的力即可，在鏟斗自動(dòng)放平階段，由于重力的作用，動(dòng)臂油缸需有一定的背壓，以保證動(dòng)臂緩慢平穩(wěn)放下。 根據(jù)經(jīng)歷，去動(dòng)臂的最大鏟掘力為2430kg，鏟斗到動(dòng)臂的傳力比為5.75。由此計(jì)算單個(gè)動(dòng)臂油缸最大的作用力為68424N。(三)鏟斗油缸及動(dòng)臂油缸的參數(shù)計(jì)算 （1） 鏟斗油缸的參數(shù)計(jì)算 鏟斗油缸在最

48、大負(fù)載約為55380N，由表2-2和表2-4可初選時(shí)的P1=25MPa。 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),系統(tǒng)的背壓力可以選取，鏟斗向上翻轉(zhuǎn)時(shí)，即鏟斗油缸收縮時(shí)，系統(tǒng)回油路沒有背壓，因此=0；鏟斗向下翻轉(zhuǎn)，即鏟斗油缸伸長(zhǎng)時(shí)，可按=0.5Mpa來計(jì)算。由于鏟斗油缸需要提供的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于推力，由初步確定的系統(tǒng)工作壓力再確定活塞桿直徑d與活塞直徑D的關(guān)系，=d/D其值可按表2-7表2-8得： 表2－7 按工作壓力選取d/D 工作壓力 ≤5.0 5.0～7.0 ≥7.0 d/D 0.5～0.55 0.62～0.70 0.7 表2－8按速比要求確定d/D V2/v1 1.1 1.25

49、1.33 1.46 1.61 2 d/D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.71 根據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載，缸筒徑D可按以下公式初步計(jì)算。 液壓缸的負(fù)載為推力時(shí) 〔2-18〕 式中 ——液壓缸的最大拉力〔N) ，F(xiàn)=55380N； ——液壓缸的負(fù)載率，一般取=0.5~0.7，此處取0.6 ； ——液壓缸的總效率，一般取=0.7~0.9此處取0.8； ——液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力〔MPa〕， ——鏟斗油缸的速比，根據(jù)表2-7，表2-8，取=2。 計(jì)算得=76.7mm，取鏟斗油缸的徑為80mm，活塞桿徑mm 〔2〕動(dòng)臂油缸的參數(shù)計(jì)算

50、 動(dòng)臂油缸在最大負(fù)載約為6842N，由表2-2和表2-4可初選設(shè)計(jì)壓力的P1=25MPa。 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),系統(tǒng)的背壓力可以選取，動(dòng)臂舉升時(shí)，即動(dòng)臂油缸伸長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)回油路沒有背壓，因此=0。由于動(dòng)臂油缸需要提供的推力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于拉力， 根據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載，缸筒徑D可按以下公式初步計(jì)算。 動(dòng)臂油缸的直徑 〔2-19〕 式中個(gè)各參數(shù)如前所訴 計(jì)算得=78.9mm，取為80mm，mm。 2.2.2 作業(yè)裝置動(dòng)作循環(huán)規(guī)劃 滑移裝載機(jī)的根本動(dòng)作有五個(gè)，即插入，鏟掘，舉升，卸料，放平一個(gè)工作循環(huán)大約用時(shí)13s。根據(jù)滑移裝載機(jī)作業(yè)的需要擬定各階段的時(shí)間和行程，現(xiàn)將其各動(dòng)作循環(huán)的時(shí)間

51、和在此階段鏟斗油缸和動(dòng)臂油缸的行程，平均速度，有桿腔和無桿腔的流量如表 表2-9鏟斗油缸和動(dòng)臂油缸的行程，平均速度，有桿腔和無桿腔的流量 工作循環(huán) 時(shí)間 s 行程 平均 速度 平均流量 鏟斗油缸 動(dòng)臂油缸 無桿腔 有桿腔 無桿腔 有桿腔 插入 0-1 0 0 0 0 0 0 鏟掘 1-2.5 65 43.3 15.1 8.2 0 0 舉升 760 152 0 0 35.5 19.3 卸料 7.5-10 165 66 28 17.6 0 0 放平 10-13 760 253 - -

52、 50.6 35.4 2.2.3 工作裝置液壓系統(tǒng)擬定 圖2-5作業(yè)裝置液壓原理圖 1動(dòng)臂油缸，2平衡閥，3鏟斗油缸，4、5平安閥，6鏟斗油缸換向閥，7動(dòng)臂油缸換向閥， 8溢流閥，9分流閥，10旁通閥，11鏟斗油缸回油控制閥，12單向閥，13調(diào)平閥 1〕調(diào)速回路設(shè)計(jì) 工作裝置的液壓系統(tǒng)的執(zhí)行原件為兩個(gè)鏟斗油缸和兩個(gè)動(dòng)臂油缸，以實(shí)現(xiàn)鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動(dòng)臂的舉升，對(duì)速度的要求不高，因此采用進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速即可，進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速的特點(diǎn)是：進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路使用普遍，但由于執(zhí)行元件的回油不受限制，所以不宜用在超越負(fù)載(負(fù)載力方向與運(yùn)動(dòng)方向一樣)的場(chǎng)合。閥應(yīng)安裝在液壓執(zhí)行元件的進(jìn)油路上，多用于輕載、

53、低速場(chǎng)合。對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高時(shí)，可采用節(jié)流閥；對(duì)速度穩(wěn)定性要求較高時(shí)，應(yīng)采用調(diào)速閥。該回路效率低，功率損失大。 回路中采用三位六通比例電磁閥換向閥，如圖2-5中的6和7，通過操縱手柄控制兩個(gè)電磁比例換向閥電磁鐵的電流方向和大小，即可控制液壓油的流向和流量，采用這種閥的好處是可以提高速度的控制精度，簡(jiǎn)化系統(tǒng)調(diào)速回路，使工作裝置的調(diào)速更靈活。 2〕液壓調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的鏟斗裝滿物料后，需要將動(dòng)臂提升到一定高度進(jìn)展卸載，卸載之后又需要將動(dòng)臂下放到鏟掘位置。為了控制物料從鏟斗中掉出，普的位置進(jìn)展調(diào)節(jié)。手動(dòng)控制有兩個(gè)問題，一是動(dòng)臂的卸載位置和鏟掘位置有很大的隨機(jī)性；二是增加了司機(jī)的

54、勞動(dòng)強(qiáng)度和調(diào)整時(shí)間，降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此，各生產(chǎn)廠家都對(duì)鏟斗自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)進(jìn)展了重點(diǎn)研究，而且一般都在機(jī)器上安裝了一個(gè)二位二通電磁閥，通過對(duì)電磁閥的控制，用戶可以在調(diào)平和非調(diào)平系統(tǒng)之間進(jìn)展切換。目前的調(diào)平系統(tǒng)主要有液壓調(diào)平系統(tǒng)，機(jī)械調(diào)平系統(tǒng)和電子控制調(diào)平系統(tǒng)三大類。 通滑移轉(zhuǎn)向裝載機(jī)需要司機(jī)用手動(dòng)控制方式對(duì)鏟斗為了在滑移裝載機(jī)鏟斗自動(dòng)調(diào)平功能對(duì)于精準(zhǔn)定位、提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度以及有效減少裝載物料的掉落均有著至關(guān)重要的作用。雖然鏟斗調(diào)平系統(tǒng)的開展經(jīng)歷了機(jī)械調(diào)平、液壓調(diào)平和電子調(diào)平三個(gè)階段，但由于具有簡(jiǎn)便可靠、資源容易獲取以及高性價(jià)比等優(yōu)目前市場(chǎng)上主流的機(jī)型還是以液壓調(diào)平為主，而且大多是以

55、提升調(diào)平為主，雙向〔提升、下降〕調(diào)平機(jī)型應(yīng)用不多調(diào)平液壓系統(tǒng)一般只在動(dòng)臂提升過程中具有調(diào)平功能，其調(diào)平功能主要通過一個(gè)流量分配閥來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)鏟斗提升調(diào)平過程也是鏟斗和動(dòng)臂復(fù)合動(dòng)作過程。舉升調(diào)平液壓系統(tǒng)的原理如圖2-5，所示13為調(diào)平閥組。 在工作裝置要實(shí)現(xiàn)舉升動(dòng)作時(shí)，控制鏟斗油缸控制閥處于中位，鏟斗油缸不能直接從液壓泵端進(jìn)油，也不能直接回油。動(dòng)臂控制油缸控制閥處于上位，動(dòng)臂油缸無桿腔進(jìn)油，有桿腔回油，從有桿腔流出的液壓油通過流量分配閥，一局部從分流閥下路流回油箱，一局部從上位經(jīng)過單向閥流入鏟斗油缸的無桿腔，鏟斗向下翻轉(zhuǎn)，以補(bǔ)償因動(dòng)臂上升引起的鏟斗傾斜。通過調(diào)節(jié)流量分配閥上下節(jié)流口孔徑的比例，

56、可實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的舉升角度變化與鏟斗角度變化根本保持一致，已到達(dá)調(diào)平的目的。 反之，動(dòng)臂下降時(shí)，壓力油經(jīng)經(jīng)旁通閥或者分流閥流入動(dòng)臂油缸有桿腔，從動(dòng)臂液壓缸無桿腔流出的液壓油經(jīng)動(dòng)臂換向閥工作油口B1回油。此時(shí)鏟斗缸油與動(dòng)臂油缸無關(guān)聯(lián)動(dòng)作，鏟斗不能保持平衡。 如圖2所示，當(dāng)動(dòng)臂油缸的無桿腔得油，其缸桿伸出，推動(dòng)動(dòng)臂向上動(dòng)作，搖臂向后轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)動(dòng)臂提升到一定高度時(shí)，在連桿的作用下，動(dòng)臂做向前和向上運(yùn)動(dòng)，搖臂向前轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)臂油缸1有桿腔的油經(jīng)過流量分配閥后，有一局部油進(jìn)入到鏟斗油缸的無桿腔，使得鏟 圖2-6 工作裝置模型 1－搖臂；2－動(dòng)臂油缸；3－連桿；4－動(dòng)臂；5－鏟斗油缸；6－鏟斗 斗油缸在

57、整個(gè)動(dòng)臂提升過程中能始終保持同步伸出，鏟斗始終保持動(dòng)臂提升前的狀態(tài)，即動(dòng)臂的轉(zhuǎn)角和鏟斗的轉(zhuǎn)角的變化量保持一致，從而實(shí)現(xiàn)鏟斗提升調(diào)平。無關(guān)聯(lián)動(dòng)作，鏟斗不能夠保持調(diào)平狀態(tài)。 3〕液壓系統(tǒng)的工況循環(huán) 通過電磁鐵DT1-DT5的通斷以及電流的大小，控制三位六通閥滑閥的位置，實(shí)現(xiàn)液流方向和大小的控制，電磁鐵DT1-DT5是通過左右兩個(gè)操縱手柄控制的，通過控制操縱手柄，能實(shí)現(xiàn)多種動(dòng)作的組合，實(shí)現(xiàn)滑移裝載機(jī)的工作裝置的各種工作。 當(dāng)DT1-DT5都不上電時(shí)，滑移裝載機(jī)向前行走，通過行走系統(tǒng)的牽引作用，將鏟斗插入物料之中。當(dāng)電磁鐵DT4上電，其余電磁鐵都不上電時(shí)，鏟斗油缸換向閥6處于上位，鏟斗油缸有桿腔

58、進(jìn)油，鏟斗油缸收縮，鏟斗油缸向上翻轉(zhuǎn)，將物料鏟入斗中。當(dāng)DT2上電其余電磁鐵都不上電時(shí)，動(dòng)臂油缸換向閥7處于上位，動(dòng)臂油缸無桿腔進(jìn)油，動(dòng)臂油缸伸長(zhǎng)，動(dòng)臂圖表 1表2-10作業(yè)系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)表 舉升，假設(shè)DTI不上電，則處于自動(dòng)調(diào)平狀態(tài)，鏟斗油缸和動(dòng)臂油缸關(guān)聯(lián)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平，假設(shè)DTI上電，則動(dòng)臂油缸有桿腔的油流經(jīng)旁通閥10，自動(dòng)調(diào)平功能取消。當(dāng)DT5上電，其余電磁鐵都不上電時(shí)，鏟斗油缸換向閥處于下位，鏟斗油缸有桿腔進(jìn)油，鏟斗油缸伸長(zhǎng)，鏟斗向下翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)卸料。當(dāng)電磁體DT3上電時(shí)，動(dòng)臂油缸換向閥處于下位，動(dòng)臂油缸收縮，動(dòng)臂下降，回到水平位子，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。 在實(shí)際操作中，可靈活的控制

59、手柄，來實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)的同時(shí)交替動(dòng)作，提高工作的效率以及靈活性。比方在控制動(dòng)臂下降的同時(shí)，控制鏟斗的回位，更快的進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán) 4)作業(yè)裝置液壓泵的選擇 作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為16，壓力油的最大流量出現(xiàn)在動(dòng)臂舉升工況下，此時(shí)流量為45.5。 〔1〕泵的流量 動(dòng)臂油缸所需的最大的流量45.5，以此為依據(jù)計(jì)算泵的排量，液壓泵的最大輸出流量 式中——泵的最大輸出流量〔〕——行走系統(tǒng)所需的流量〔〕——系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.1 計(jì)算得=49.55，初選作業(yè)系統(tǒng)液壓泵為力士樂G42*50，齒輪泵 其根本參數(shù)如下表 表2-10 齒輪泵MRC0350的根本參數(shù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 排量

60、 50 持續(xù)最高轉(zhuǎn)速 2700 最低轉(zhuǎn)速 500 峰值壓力 25 公稱壓力 21 最大流量 72.5 〔2〕泵的壓力液壓泵的最大工作壓力 〔2-20〕 式中——如前所訴；——系統(tǒng)油路上的總壓力損失，按經(jīng)歷估取1. 因此，所選的液壓泵滿足要求。 . z - 第三章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)總體布局有集中式、分散式。集中式構(gòu)造是將整個(gè)設(shè)備液壓系統(tǒng)的油源、控制閥局部獨(dú)立設(shè)置于主機(jī)之外或安裝在地下，組成液壓站。如冷軋機(jī)、鍛壓機(jī)、電弧爐等有強(qiáng)烈熱源和煙塵

61、污染的冶金設(shè)備，一般都是采用集中供油方式。分散式構(gòu)造是把液壓系統(tǒng)中液壓泵、控制調(diào)節(jié)裝置分別安裝在設(shè)備上適當(dāng)?shù)牡胤健C(jī)床、工程機(jī)械等可移動(dòng)式設(shè)備一般都采用這種構(gòu)造。 本設(shè)計(jì)采用液壓裝置的分散式布局，首先滑移裝載機(jī)進(jìn)展整體構(gòu)造設(shè)計(jì)，在底盤上預(yù)留出液壓系統(tǒng)的布置空間，各液壓元件的安裝位置。 首先依據(jù)滑移裝載機(jī)所需的功率選取發(fā)動(dòng)機(jī)，其次完成泵組的選型，根據(jù)控制和流量要求選取閥類元件，以及液壓輔助元件的配置，再完成專用零件的設(shè)計(jì)以及管路的布置。 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選取 先計(jì)算行走系統(tǒng)和作業(yè)系統(tǒng)的功率，根據(jù)行走液壓泵和作業(yè)裝置液壓泵的轉(zhuǎn)數(shù)和配套性能要求選取適宜的發(fā)動(dòng)機(jī)。 1〕行走系統(tǒng)所需的功率

62、 行走液壓馬達(dá)的額定功率為,則行走系統(tǒng)所需的功率 〔3-1〕 式中——單個(gè)行走液壓壓系統(tǒng)的額定工況下的行走功率；——行走系統(tǒng)效率，取0.765；——鏈傳動(dòng)效率，取0.92。. 計(jì)算得 工作裝置所需的功率 經(jīng)前面的計(jì)算知工作裝置所需的最大功率為動(dòng)臂舉升時(shí)的功率，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在動(dòng)臂上升階段，動(dòng)臂油缸的舉升力為56350N,平均舉升速度約為，此時(shí)，功率損失主要是液壓系統(tǒng)的損失，其效率為，則工作裝置的最大功率 〔3-2〕 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為 〔3-3〕 按負(fù)載率在50%~75%的圍，選擇康明斯B3.3-80，發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)如表3-1 表3-1 B3.3-80發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 圖3-1

63、發(fā)動(dòng)機(jī)B3.3-80功率-轉(zhuǎn)速曲線 3.2 油箱的設(shè)計(jì) 3.2.1 油箱的用途及要求 油箱的用途主要是儲(chǔ)油、散熱和別離液壓油中的空氣、雜質(zhì)等。油箱設(shè)計(jì)的好壞直接影響到液壓元件及系統(tǒng)的工作可靠性，尤其是對(duì)泵的壽命有決定性的影響。控制好油液從油箱進(jìn)入泵入口的流動(dòng)特性、流回油箱的回流 在油箱的流動(dòng)，可以顯著減少空氣的混入和氣蝕的產(chǎn)生。因此，對(duì)于油箱的設(shè)計(jì)應(yīng)給予足夠的重視，使其能夠很好地滿足以下要求： 1．能夠儲(chǔ)存足夠的油液，以滿足液壓系統(tǒng)J下常工作的需要； 2．應(yīng)有足夠的外外表積，能散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量； 3．油箱中的油液應(yīng)平緩迂回流動(dòng)，以利于油液中空氣的別離和污染物的沉淀；

64、 4．應(yīng)能有效地防止外界污染物的浸入； 5．應(yīng)能保證液壓泵的正常吸油，防止氣泡的混入和氣穴的發(fā)生； 6．應(yīng)能為清洗油箱及油箱元部件的安裝、維修提供方便，并且便于注油和排油； 7．應(yīng)備有液面指示器等裝置，便于觀察液面的變化； 8．應(yīng)使外形整齊美觀，并具有一定的剛度和強(qiáng)度。 油箱的類型按照構(gòu)造可以分為整體式油箱和別離式油箱，整體式油箱具有構(gòu)造緊湊、設(shè)備外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，但有維修不方便、散熱性能差的缺點(diǎn)，而且油溫的變化會(huì)引起機(jī)件的熱變形，從而影響設(shè)備的精度。按形狀可以分為矩形油箱和圓筒狀油箱，矩形油箱是使用最普遍的一種油箱，它既便于制造，又能充分利用空間，所以一般(容量小于)都采用這種形式，

65、圓筒形油箱通常用于容量較大的場(chǎng)合，多為臥式。按油箱的液面是否直接與大氣相接觸，可分為開式油箱和增壓油箱。開式油箱應(yīng)用最廣，油箱的液面與大氣一樣。為防止外界污染物隨空氣進(jìn)入油箱，需在油箱的通氣孔上安裝空氣過濾器。在高壓環(huán)境下，如采用開式油箱，往往會(huì)導(dǎo)致泵入口壓力的降低而引起泵的氣蝕，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的J下常工作。所以對(duì)于在高空工作的液壓系統(tǒng)，如飛機(jī)，為確保其J下常工作，多采用增壓油箱。即增加油箱油面上的壓力，防止油泵產(chǎn)生氣蝕，從而有效地提高液壓系統(tǒng)的高空腫 3.2.2 油箱容積確實(shí)定 油箱容積的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)油箱的關(guān)鍵。油箱的容積應(yīng)能保證當(dāng)系統(tǒng)有大量供油而無回油時(shí)，最低液面應(yīng)在液壓泵進(jìn)口過濾器

66、之上，保證不會(huì)吸入空氣；當(dāng)系統(tǒng)有大量回油而無供油，或系統(tǒng)停頓運(yùn)轉(zhuǎn)，油液返回油箱時(shí)，油液不致溢出。 當(dāng)液壓系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)使用情況，按以下經(jīng)歷公式確定油箱容積 〔3-4〕式中 ——油箱的有效容積〔L〕； ——液壓泵的流量(),=68.5；——經(jīng)歷系數(shù)，根據(jù)表3-2，取=1 表3-2經(jīng)歷系數(shù)a 經(jīng)歷系數(shù) 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 高壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 1-2 2-4 5-7 6-12 10 但是在閉式液壓系統(tǒng)中，由于液』玉泵的吸油口和液壓馬達(dá)的出油口相連，所以需要補(bǔ)進(jìn)系統(tǒng)的液壓油比開式系統(tǒng)少很多，因此閉式液壓系統(tǒng)需要的油箱容積相對(duì)開式系統(tǒng)小。所以按照一般液壓系統(tǒng)油箱的設(shè)計(jì)方法得到的油箱容積明顯偏大，油箱過大雖然可以更好的冷卻油液，但是會(huì)造成不必要的空間浪費(fèi)，因此要根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際情況柬設(shè)計(jì)閉式液壓系統(tǒng)的油箱。 在閉式液壓系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先將液壓油注入油箱，油位應(yīng)該在油位計(jì)的3／5至 4／5的位置上。并將液壓油從液壓泵或液壓馬達(dá)位于最上面的泄油口注滿其殼體，但是由于系統(tǒng)并未運(yùn)行，無法真正充滿泵及馬達(dá)，外加的液壓油容積有限，大局部充滿系統(tǒng)的