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1、 学号20110607050136 密级 公 开 兰州城市学院本科毕业论文装载机的液压系统设计学 院 名 称：培黎工程技术学院专 业 名 称：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名：张海涛指 导 教 师：水清皎 二一五年四月BACHELORS DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYThe Loader Hydraulic System DesignCollege ： School of Bailie Engineering & TechnologySubject ： Mechanical Design Manufacturing and Automati
2、on Name ： Zhang HaitaoDirected by ： Shui QingjiaoApirl 2015郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于兰州城市学院。本人签名： 日期： 摘 要本次设计主要包括两个部分：装载机工作装置的设计，液压系统的设计。在本设计中将液压系统的设计作为主要的内容进行设计。通常，按使用场合的不同，分成露天用
3、装载机和井下用装载机；按行走系统的不同，分成轮式装载机于履带式装载机。由于装载机的品种较多，不能各个介绍，本次毕业设计主要完成的是轮式装载机工作液压机构的设计。关键词：轮式装载机；工作装置结构；液压系统ABSTRACTThis dissertation is composed of two procedures: design of loading device and hydraulic system. And in this design, the hydraulic system design is the main content. Actually, in accordance wi
4、th different operating occasions, the loader could be divided into open-air loaders and underground ones; and with discriminated walking environment, it could also separate into wheel loader and crawler ones; and other varieties of the loader is not introduced due to the huge population. The graduat
5、ion project is completed the design of the hydraulic mechanism of wheel loader.Key words: Wheel loader; Equipment structure of the; Hydraulic system目 录第1章 绪论 1.1 研究的意义1 1.2 装载机的发展状况2 1.3 研究的内容2第2章 装载机的总体方案设计及结构设计 2.1 工作装置的总体设计3 2.1.1工作装置的总体结构3 2.1.2 工作装置连杆机构的结构形式与特点3 2.1.3 工作装置设计方案的确定4 2.2 工作装置主要结构设
6、计4 2.2.1 铲斗设计4 2.2.2 铲斗的结构形式4 2.2.3 铲斗断面形状和基本参数的确定6 2.2.4 铲斗容量的计算8 2.3 工作装置连杆系统设计9 2.3.1 机构分析9 2.3.2 尺寸参数设计10 2.4 工作装置静力学分析及强度校核14 2.4.1 静力学分析14 2.4.2 强度校核17第3章 液压系统的设计和计算 3.1 初选系统的工作压力19 3.2 液压系统的确定 20 3.3 液压缸元件设计和计算20 3.3.1 液压缸的计算20 3.4 泵的选用31 3.5 油箱的设计31 3.6 过滤器的选用32 3.7 管道及管接头的选择32 3.8 联轴器的选用计算3
7、3总结34致谢35参考文献36第1章 绪论1.1 研究的意义装载机是一种广泛用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口等工程的土石方工程机械，他的作业对象主要是各种土壤、砂石料、灰料及其他筑路用散状物料等，主要完成铲、装、卸、运等作业，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械之一。由于实际工作过程中负载的变化很频繁，且变化的范围较大，因此液压装载 机存在严重的功率损失。分析得到
8、其主要原因在于液压系统的功率损失和发动机和液压系统之间的功率匹配问题。因此现在的液压节能控制系统大多是对由发动机和液压系统组成的系统进行控制。 长期以来装载机液压系统发热问题一直以来是人们难以解决好的问题，较多的能量损失转化为热能。尤其对于大型装载机，转向工装装置及工作装置占有很大的功率比例。因此，控制液压系统能量损失是至关重要的，液压系统的节能问题也就成了提高装载机性能主题。装载机目前年产量超过20万台，600,6以上是5T装载机，因此ZL50装载机的液压系统节能技术与应用研究有重要意义。 1.2 装载机的发展状况 国内的装载机发展状况我国目前装载机行业主导产品然停留在国际60年代的级数水平
9、，基本上都是由70年代初柳工开发的ZL50发展起来的。80年代通过对美国卡特彼勒和日本小松的先进技术的学习，我国装载机行业逐步开发研制了第二代产品，然而第二代产品与国外的先进技术相比还是有较大差距，主要体现在机电一体化控制、操纵舒适程度、作业效率、产品可靠性等方面，其中产品可靠性的差距最为严重，国产多功能装载机整机可靠性差(平均无故障工作时间不足400小时)，缺乏核心技术、主要关键部件都依赖进口、产品单一，产品档次低。虽然国内装载机及相关技术研究工作起步较晚，但是发展速度很快，如多功能装载机的销售量已经占据了世界装载机市场的半壁江山，我国已成为世界多功能装载机第一产销大国。经过多年的发展，质量
10、水平不断提高，已经形成独立的产品系列和行业门类。 目前我国行业已经出现了第三代产品。通过整体可靠性的提高，我国装载机行业的第三代产品的主要性能指标已经基本能够与国际水平接轨，但是在舒适度、制造水平、作业效率等发面和国外先进水平还有很大差距。在第三代产品的基础上第四代产品逐步提高了装载机整体的性能及配置，应用了湿式制动器、电控箱等技术，各制造企业也形成了各自的专有技术并申请专利，产品向高品质、舒适化、智能化方向发展，最终使得我国的装载机市场充满了生机与活力。过多年的发展，质量水平不断提高，已经形成独立的产品系列和行业门类。 国外的装载机发展状况目前，国外装载机生产厂家在其产品的设计过程中广泛采用
11、了现代设计方法，并高度应用了计算机技术和现代电子信息技术。传统的设计方法是以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。现代设计方法是以电子计算机为手段，运用工程设计的新理论新方法，使计算机结果达到最优化，使设计过程实现高效化和自动化，主要包括以下内容：计算机辅助设计，优化设计。可靠性设计，有限元分析，动态设计，动态仿真，并行设计，模块化设计，机、电、液一体化设计，反求工程设计，绿色设计，工业艺术造型设计，人机工程学设计，价值分析，机械系统设计等。应用现代设计方法可以适应市场激烈的竞争，提高设计质量并大大缩短设计周
12、期，提高企业竞争力。1.3 研究内容轮式装载机液压系统具有三个独立的液压系统，液压转向系统、工作装置液压系统、和动力换档变速器液压系统。液压系统节能对于装载机节能有现实而深远的意义。 就所消耗的功率而言，转向液压系统和工作装置液压系统在整个液压系统中占有主导地位。因此本课题主要研究领域就是工作装置液压系统，并侧重于转向液压系统及其元件节能的研究。能量损失产生的重要原因之一是泄露损失，其中间隙是导致泄露损失的原因之一。本文也通过对工作装置液压系统进行了研究，管路损失也是能量损失的部分，因此集成阀对减少管路沿程损失也产生重要影响。负荷传感转向系统负荷传感系统变量柱塞泵不但在未来装载机中大量使用，也
13、是目前装载机的主要元件，这个产品的国产化将成为今后与未来重要的增长点。着重于以下几个方面：（1)装载机的总体方案设计和机构设计； （2)液压系统的设计； （3)液压缸的设计与计算； （4)液压泵的选择。 第2章 装载机的总体方案设计及机构设计2.1 工作装置总体设计2.1.1工作装置的总体结构装载机工作装置是完成装卸作业并带液压缸的空间多杆机构。工作装置是组成装载机的关键部件之一，其设计水平的高低直接影响工作装置性能的好坏，进而影装载机的工作装置按结构型式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。有铲斗托架的工作装置，这种结构型式工作装置的优点是，托架、动臂、连杆及车架铰座可以构成平行四边形连杆机构，这
14、样在转斗油缸闭锁的情况下，提升动臂时，铲斗始终保持平移，铲斗内物料不易洒落。但也存在缺点，如动臂的前端装有比较重的托架和转斗油缸，使得装载机的载重量减小。无铲斗托架的工作装置，前端没有很重的托架，克服了有铲斗托架工作装置的缺点，所以目前广泛应用。所以选择无铲斗托架的工作装置。 2.1.2工作装置连杆机构的结构形式与特点由装载机工作装置的自由度分析可知，工作装置的连杆机构均为封闭运动链的单自由度的平面低副运动机构，其杆件数目应为4、6、8、10、等。对装载机工作装置而言，尽管杆件数目越多越能实现复杂的运动，但同时铰接点的数目也随之增加，结构越复杂，就越难在动臂上进行布置。因此，实际上装载机工作装置的连杆机构多为八杆以下机构。这样，按组成工作装置连杆机构构件数不同，装载机工作装置可分为三杆、四杆、五杆、六杆和八杆机构；按输入与输出杆转向不同，又可分为正转和反转机构。正转机构是指输入与输出杆的转向相同；反转机构是指输入与输出杆的转向相反。六杆机构工作装置是
