装载机液压系统设计

装载机液压系统设计TheDesignOfTheLoader’sHydraulicSystem学生姓名：班级名称：学号：1.课题背景（意义）装载机是一种用途较广的施工机械，广泛用于建筑，交通，水电，矿山及国防工程中，对加快工程建设，减轻劳动强度、提高工程质量，降底工程成本等都发挥着重要的作用。是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。2.国内外轮式装载机现状及发展趋势我国装载机始于1960年末，发展至今它经历了4个发展阶段，即60年代仿制摸索阶段；70年代自力更生研制阶段；80年代至90年代技术引进、合资合作发展阶段；90年代后的新技术（信息化和智能化）发展阶段。然而，目前我国装载机制造技术水平只相当于发达国家的80年代水平，目前我国轮式装载机正在从低水平，低质量，低价位满足功能型向高品，高质量，中价位经济实用型过渡。从防制仿造向技术投入自主开发过渡。3.本设计的基本设计任务液压系统是装载机的工作装置工作的动力源，通过对装载机性能的验算，液压系统的功率计算，及工作装置的具体参数，设计选择出各个主要元件泵，缸、阀等的主要参数，合理布置液压系统的结构，管路的布线等。主要完成：对装载机液压系统设计，转斗液压缸设计，工作装置部分的动臂设计，摇臂设计及铲斗设计4.五种工况组成1)工况I——插入状态动臂下放，铲斗放置地面，斗尖触地，铲斗前壁对地面呈2°～5°前倾角，开动装载机，铲斗借助机器的牵引力插入料堆。2)工况Ⅱ——铲装状态工况I以后，转动铲斗，铲取物料，待铲斗口翻转至近似水平为止。3)工况Ⅲ——重载运输状态举升动臂，将工况Ⅱ之铲斗升高到适当位置(以斗底离地的高度不小于最小允许距离为准)，然后驱动装载机，载重驶向卸载点。4)工况Ⅳ——卸载状态在卸载点，举升动臂使铲斗至卸载位置；翻转铲斗，向运输车辆或固定料仓卸载；卸毕，下放动臂，使铲斗恢复到运输状态。5)工况Ⅴ——空载运输状态卸载结束后，装载机由卸载点空载返回装载点。设计的三大模块1液压系统及工作装置的设计2液压元件的选择3液压系统的性能验算1.1液压系统的主要参数1.1.1液压缸实际工作载荷的估算1F21D1PN102050101001013414.3236π/4××＝2F22D2PN229613101501013414.3236π／4××＝1.1.2油缸的主要结构参数计算计算油缸的内径尺寸：2maxmaxFS=XD=,mFFp116226F41020504D=107P3.141210*0.95*3.144229613*41603.1412*10*0.95*3.14mmmmmFDmmmP油缸内径尺寸的选取动臂油缸内径160mm为标准值，而转斗油缸内径107mm与同类产品相比偏小，考虑到缸体内径偏小可能导致实际流量过小，并且装载机在工作条件下负载繁重，液压系统可能要承受很大的负载，要防止因负载过大造成工作动作无法完成及其可能造成的液压系统压力冲击破坏，所以转斗缸内径可选大一些，按标准选125mm。由计算得到125mm，160mm活塞杆直径的计算要确定油缸的杆径比Ф，按工作压力选取，由于P是12MPa7MPa,所以杆径比Ф取0.7即查手册取。按以上计算选取液压缸如下转斗油缸：HSGK.Ф125/90E-2型工程液压缸动臂油缸：HSGK.Ф160/110E-3型工程液压缸油缸所需流量所以油缸所需流量分别为：2243222221224332321434143.140.2**v4Q=4.0*10/10103.140.4**44.2*10/10103.140.23**42.84*10/1010vvvDsmsDdvsQmsDvsQms122116343111v3.143.140.47**D-0.47**7525VS44Q==10/2.8*10/101010dmsms1.2工作装置结构型式的选择反转六连杆构平面结构简图1.3工作装置的尺寸参数确定1.3.1动臂与车架铰接点位置的确定1.3.2动臂长度的确定根据最大卸载高度Hmax和最大卸载高度时的卸载距离S可以按图初步计算动臂的长度1.3.3动臂油缸的铰接位置确定动臂油缸与动臂及车架的铰接点H，m的位置，通常参考同类样机，同时考虑动臂油缸的提升力臂与行程的大小选定。H点一般选在约为动臂长度的1/3处，且在动臂两铰接点的连线之上，以便留出铰座位置。动臂油缸与车架的连接方式采用油缸下端与车架铰接。此次设计的动臂油缸铰接在大约为动臂长度的1/2处，采用卧式油缸的布置。动臂油缸行程⊿Lm的确定在选定动臂油缸铰接点的位置后，便可用与求动臂长度相同的解析法或作图法求出其油缸行程⊿Lm=Lmax-Lmin式中Lmax---动臂油缸的最大安装距离；Lmin---动臂油缸的最小安装距离。1.3.4摇臂的尺寸及铰接点位置的确定（1）摇臂和连杆要传递较大的转斗油缸作用力，所以设计时要同时从运动与受力两方面考虑。通常那是参考同类样机按比例选取，然后从运动与受力两方面进行校核并修改，使之满足工作装置的作业要求。摇臂的形状(夹角)、长短臂的比例(DE／DC)及饺接点D的位置定，主要是考虑连扦机构的空间布置，避免相互之间的干涉，同时连杆长度与转斗油缸行程也不要过大。通常摇臂做成弯曲形状，其夹角大小主要考虑到空间位置不受干涉而定，一般取30度左右，长、短臀之比为1．5左右，摇管与动臂的饺接点G选在动臂中点偏下、两铰接点连线AB上方。参照同类样机，下摇臂DE=850mm，根据长短杆的比例，上摇臂DC=520mm，所成的锐角为35度。（2）连杆与铲斗铰接点D的选取，主要考虑使铲斗处于地面铲掘体置时能够产生较大的铲起力、连杆的长度内连杆机构满足铲斗在任何位置都能卸净物料这一条件确定，一般可按动臂在最大举升高度时能卸净物料来校核，同时力臂不能太小。除此之外，连杆的细长比要适当。（3）在完成上述构件的选取后，可用下述的几何作图法来确定转斗油缸与车架饺接点B的位置。1.3.5铲斗的设计铲斗基本参数的确定铲斗的回转半径R0=200010()sin[0.5(1]}2180KgZKRVBCOSctg）斗容的计算2.1确定液压系统方案2.1.1油路循环方式的分析与选择由于液压系统在工作的全过程中均匀加载，所以无需选用调速回路。考虑到该设计系统中有较大的空间可以存放油箱且不需另设散热装置，并且结构要求尽量简单，所以选择开式系统2.1.2开式系统油路组合方式的分析与选择考虑到装载机工作装置液压系统中包含多个液压执行元件（转斗油缸及动臂油缸），并且不要求同时动作，且工作时间不长，所以选用并联连接方式，使液压泵与所有液压执行元件的进油口相连，其回油口都接油箱。它的特点是多个液压执行元件同时动作时，负载小的速度增大：但泵的负载压力轻。2.2油泵的选择油泵的最大工作压力油泵的额定流量油泵的功率选取油泵型号为CBG2050型齿轮泵2.3液压控制元件的选择2.3.1换向阀的选择根据转斗上翻，转斗油缸封闭（中立位置），转斗下翻三个工作位置，可以选用三位六通换向阀。根据动臂动作包括动臂提升，动臂油缸封闭（中立位置），动臂下降，动臂浮动四个工作位置，选用四位六通换向阀。2.3.2安全阀的选择为避免液压油路系统中的压力过高，造成元件管路的破坏，必须选用安全阀，以控制系统压力。当系统压力超过15MPa时，安全阀打开，油液溢流回油箱，以保护系统不受损坏，可选用先导式溢流阀，阀的流量应按泵的最大流量选取，并应该注意其允许的最小稳定流量为额定流量的15%以上。并且先导式的溢流阀，它的启闭特性好，易作为调压阀起到安全保护液压系统的作用2.3.3单向阀的选用为避免在换向阀换向动作时，压力油向油箱倒流，从而克服工作过程中的“点头”现象出现，因此可以在转斗换向阀的两端各装上一个单向阀，动臂滑阀的左端加装一个单向阀，同时回油时产生的背压也能稳定系统工作。2.3.4双作用安全阀的选用考虑实际工作中，当铲斗前倾快速卸载时，由于分配阀来油跟不上产生真空，致使铲斗前腔压力下降，从而便出现了所谓的“气穴”现象，影响了液压系统的正常的工作。另外，当铲斗前倾到最大角度提升动臂时，由于工作装置杆系的运动不协调性，会迫使转斗油缸活塞杆往外拉，使油缸前腔的压力升高，需要过载溢流；相反动臂下降时，活塞杆里缩，油缸前腔容积变大造成局部真空，此时需要邮箱来补油综上分析：需要在分配阀转斗前腔的管路和油箱间加上一个双作用安全阀，它可由差动型安全阀和单向阀组成，可以通过安全阀过载溢流及油箱来油顶开单向阀补油来保证系统的正常工作。当铲斗快卸时，油箱油液在大气压力下打开单2.4液压辅件的设计计算与选择2.4.1管道计算及类型选择（1）油管内径计算（2）油管的壁厚的计算4Qdv=;2bpdn2.4.2油箱容积的确定油箱容量按下列经验公式确定查表QVLmVV75410753515.1106552%151344油箱min;/10963/106.153434msmQ344106552109637mV3m73.1液压系统的性能验算液压系统初步设计是在某些估计参数情况下进行的，当各回路形式、液压元件及联接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压传动系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路各段压力损失、容积损失及系统效率，压力冲击和发热温升等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新调整，或采取其他必要的措施。3.2主要通过以下计算完成液压系统的验证3.2.1液压系统压力损失计算3.2.2液压系统的发热功率计算3.2.3液压系统的散热功率计算3.2.4根据散热要求计算油箱容量