《液壓元件系統(tǒng)》課程設(shè)計-裝載機液壓系統(tǒng)說明書

1、目錄1.主要內(nèi)容及目的-11.1主要內(nèi)容-11.2本次設(shè)計目的-12.裝載機簡介-12.1簡介-12.2裝載機工作原理-22.3液壓傳動優(yōu)缺點及定點分析-22.4液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟-23.液壓回路設(shè)計及功能的實現(xiàn)-24.液壓系統(tǒng)工況分析-44.1轉(zhuǎn)向液壓缸工作回路-44.2轉(zhuǎn)斗液壓缸工作回路-44.3動臂液壓缸工作回路-54.4自動限位裝置工作原理-55.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)-55.1初選系統(tǒng)壓力-55.2系統(tǒng)液壓缸的計算與選型-65.2.1轉(zhuǎn)斗液壓缸的計算與選型-65.2.2動臂液壓缸的計算與選型-75.2.3轉(zhuǎn)向液壓缸的計算與選型-85.3液壓泵排量的計算與選型-95.3.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓泵1的選

2、擇-95.3.2輔助系統(tǒng)液壓泵2的選擇-95.3.3工作裝置液壓泵3的選擇-106.液壓元件的選擇-107.液壓輔助元件的選擇-117.1過濾器的選擇-117.2蓄能器的設(shè)計選用-127.3油箱組件的選擇-127.4油管的計算選擇-128.系統(tǒng)回路驗算-138.1液壓系統(tǒng)回路壓力流量驗算-138.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算-149.集成塊的設(shè)計-1610.課程設(shè)計小結(jié)-1911.參考文獻-19裝載機液壓系統(tǒng)說明書1.主要內(nèi)容及目的1.1主要內(nèi)容 結(jié)合裝載機裝載及作業(yè)原理、作業(yè)動作，基于其液壓轉(zhuǎn)向、液壓動臂、液壓轉(zhuǎn)斗等特點，設(shè)計出能實現(xiàn)以上功能的液壓回路。1.2本次設(shè)計目的 通過本次不限題目的課程設(shè)

3、計，增長了自己的見識，提高了看圖、讀圖的能力，實際與理論（液壓元件系統(tǒng)）相結(jié)合，自己對液壓方面有了進深刻、更全面的認識，專業(yè)理論獲得了很好的提升，同時為即將步入社會的我們，對機械行業(yè)有了初步了解，為今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2.裝載機簡介2.1簡介裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進行推運土

4、壤、刮平地面和牽引其他機械等作業(yè)。由于裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機種之一。部標JB1603-75規(guī)定，露天裝載機的產(chǎn)品型號用拼音字母“Z”來表示 ，輪胎式用“L”表示，其后的數(shù)字是額定載重量的“千牛（KN）”數(shù)，再后來的字母是A、B、C、D是指變形改進設(shè)計的次序，在L后直接寫額定的載重量的KN數(shù)。 2.2裝載機工作原理 裝載機在裝取貨物時，首先將鏟斗放平，發(fā)動機加力，鏟取重物，然后將鏟斗翻轉(zhuǎn)，使重物不致落下，提升動臂，行至物料堆放處時，先提升動臂，然后翻轉(zhuǎn)鏟斗，達到一定角度之后，重物由于自重滑出鏟斗，翻轉(zhuǎn)鏟斗放平，落下動臂即可繼

5、續(xù)下一操作。2.3液壓傳動優(yōu)缺點及定點分析 液壓傳動系統(tǒng)優(yōu)缺點; 液壓傳動：是以液體為工作介質(zhì)靠液體的壓力能來傳遞動力的傳動。工作原理及特點：首先必須具有一定壓力的液體，其次傳動過程經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，并且，傳動必須在密閉容積內(nèi)進行，而且容積要發(fā)生變化。液壓傳動優(yōu)點：1.功率體積比大 2.可以實現(xiàn)無級調(diào)速 3.容易實現(xiàn)自動化 4.工作平穩(wěn)，壽命長 5.易于實現(xiàn)過載保護 6.布置靈活，可實現(xiàn)遠程操控。液壓傳動缺點：1.石油資源有限，可燃，費用高 2.不能保證嚴格的傳動比 3.由于存在泄漏，一對環(huán)境造成污染 4.液壓傳動系統(tǒng)成本高 5.要求有單獨的能源，使用不便 6.故障不已檢查排除裝載機液壓傳動系

6、統(tǒng)設(shè)計整體思路2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計步驟1.明確設(shè)計依據(jù)，進行工況分析；2.確定液壓系統(tǒng)方案；3.液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇；4.液壓系統(tǒng)的驗算和工況的選擇。3.液壓回路設(shè)計及功能的實現(xiàn) ZL50裝載機液壓系統(tǒng)原理圖1轉(zhuǎn)向泵 2輔助泵 3主泵 4流量轉(zhuǎn)換閥 5、9、12溢流閥 6轉(zhuǎn)向閥 7單向節(jié)流閥 8轉(zhuǎn)向油缸 10、11手動換向閥 13、14壓力電磁閥 15動臂液壓缸 16轉(zhuǎn)斗液壓缸 17儲氣筒ZL50裝載機根據(jù)工作需要，已知該機鏟斗容量3 m3，發(fā)動機驅(qū)動功率為164KW，額定轉(zhuǎn)速2200 r/min。本系統(tǒng)由三個泵共同驅(qū)動，主泵3、輔助泵2和轉(zhuǎn)向泵1組成兩個液壓回路，而這兩個回路是通過輔

7、助泵聯(lián)系起來的。ZL50裝載機的技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)ZL50額定載重量5t額定鏟斗容量3.0發(fā)動機總功率154.4 KW最大卸載高度2.85m最大卸載距離1.60m最大牽引力117.6KN最大轉(zhuǎn)彎半徑6.50m最大掘起力122.5KN機重16.8t外形尺寸長6.70m寬2.94m高3.25m爬坡能力30最高行駛速度35 km/h軸距2760輪距2250工作裝置循環(huán)時間舉升時間8s卸載時間3s下降時間4.5s三項和時間15.5s工作特點：工作裝置動作包括動臂升降和鏟斗翻轉(zhuǎn)，兩者構(gòu)成單動順序回路，它的特點是液壓泵再同一時間內(nèi)只能按先后順序向一個機構(gòu)供油，各機構(gòu)和進油通路按前后順序排列，前面的轉(zhuǎn)斗操縱閥

8、動作，后面的動臂操縱閥進油通路切斷；只有前面閥位于中位時，才能搬動后面的閥使之動作。重要元件工作原理：流量轉(zhuǎn)換閥4工作原理：當發(fā)動機轉(zhuǎn)速不高時，轉(zhuǎn)向泵和輔助泵流量都很少，流經(jīng)兩個節(jié)流孔的壓差很小，不足以使閥芯克服彈簧力而移動，閥芯位于左端，輔助泵和轉(zhuǎn)向泵的流量全部流入轉(zhuǎn)向回路。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大時，流經(jīng)兩節(jié)流孔的流量增加，使兩個節(jié)流孔的前后壓差增加，閥芯克服彈簧力，略向右移，此時輔助泵的油液分為兩部分，分別為轉(zhuǎn)向右路和工作裝置右路供油。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速進一步增大時，節(jié)流孔壓差進一步增大，當閥芯移向右端極限位置時，則阻斷輔助泵流向轉(zhuǎn)向油路，輔助泵油液全部進入工作裝置油路，可使工作裝置作業(yè)速度提高。鎖緊

9、閥及單向節(jié)流閥7的工作原理： 當方向盤不動時，路面引起的干擾力不能使前支架擺動。單向節(jié)流閥的設(shè)置使得鎖緊閥的動作打開時動作迅速，切斷時比較緩慢，這有利于防止液壓沖擊。溢流閥9作用：當機構(gòu)發(fā)生故障或者液壓缸故障時，系統(tǒng)壓力升高，為保護系統(tǒng)不受損壞，在工作裝置主油路上設(shè)置溢流閥，起溢流保護作用。雙溢流閥12作用：溢流閥調(diào)定壓力以后，對轉(zhuǎn)斗液壓缸起緩沖補油作用，當動臂升降時，如果鏟斗已傾翻到極限位置，鏟斗液壓缸必須隨動以避免別勁，這時可通過閥12進行補油。4.液壓系統(tǒng)工況分析4.1轉(zhuǎn)向液壓缸工作回路轉(zhuǎn)向裝載機的系統(tǒng)采用雙油缸液力推動，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中設(shè)置一個流量轉(zhuǎn)換閥，由于油路采用的是定量泵，因此系統(tǒng)流量

10、隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化，因此，比較合理的辦法是選用輔助泵和流量轉(zhuǎn)換閥4.首先由轉(zhuǎn)向泵供油到流量轉(zhuǎn)換閥4，液壓油經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥4后，首先流經(jīng)單向節(jié)流閥7起先導作用，操縱手動換向閥6右位（左位）時，可實現(xiàn)油缸8的伸出（縮回）動作，即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的。同時還加了一個鎖緊滑閥來防止轉(zhuǎn)向液壓缸竄動。鎖緊閥的作用是在裝載機直線行駛時防止液壓缸竄動和降低關(guān)閉油路的速度，減少液壓沖擊，避免油路系統(tǒng)損壞。另一個作用是當轉(zhuǎn)向泵和輔助泵管路發(fā)生破損或油泵出現(xiàn)故障時，鎖緊滑能自動回到關(guān)閉油路位置，從而保證機器不擺頭。4.2轉(zhuǎn)斗液壓缸工作回路 裝載機在鏟取物料時一定是先轉(zhuǎn)斗，然后提升大臂，因此，控制轉(zhuǎn)斗的先導閥與控制動臂的先導閥

11、是串聯(lián)連接，并將控制轉(zhuǎn)斗的三位閥11放在控制動臂的四位閥之前，以保證轉(zhuǎn)斗液壓缸優(yōu)先動作。在小腔回路中設(shè)有雙作用安全閥，作用是當機構(gòu)發(fā)生干涉時，起緩沖補油作用。控制轉(zhuǎn)斗液壓缸伸縮的三位閥位于右工位時，壓力油流經(jīng)閥體，進入轉(zhuǎn)斗油缸，實現(xiàn)轉(zhuǎn)斗液壓油缸伸出；位于左工位時，壓力油流經(jīng)閥體，控制轉(zhuǎn)斗液壓油缸縮回。4.3動臂液壓缸工作回路 控制轉(zhuǎn)斗的三位換向閥位于中位時，操縱四位閥10位于右極限工位時，壓力流流經(jīng)閥體進入動臂液壓缸，控制動臂液壓缸伸出；位于左2位時，壓力油進入動臂油缸，控制動臂液壓缸縮回；當位于左極限工位時，既可實現(xiàn)允許動臂液壓缸浮動，以適應(yīng)費平整工作面上的操作，也可實現(xiàn)發(fā)動機停轉(zhuǎn)時，在系統(tǒng)

12、不提供壓力油的情況下，動臂液壓缸可實現(xiàn)控制縮回，保證安全的目的。4.4自動限位裝置工作原理為了提高生產(chǎn)率，也避免液壓缸活塞桿經(jīng)常伸縮到極限位置而造成安全閥頻繁地啟閉，在工作裝置和先導閥上裝有自動復位裝置，以實現(xiàn)工作鏟斗的自動放平和動臂提升自動限位動作。分別在動臂鉸點和轉(zhuǎn)斗液壓缸處裝有自動復位行程開關(guān)，當行程開關(guān)碰到觸點后，壓力電磁閥13、14通電，使儲氣筒17的壓縮空氣經(jīng)電磁閥進入轉(zhuǎn)斗或動臂先導閥回位閥體，使滑閥回位。當行程開關(guān)脫開節(jié)點，電磁閥斷電，電磁閥復位，關(guān)閉進氣通道，回位閥體的壓縮空氣從放氣孔排出。5.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)5.1初選系統(tǒng)壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定，還要考

13、慮執(zhí)行元件的裝配空間，經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，對某些設(shè)備來說，尺寸受到限制，系統(tǒng)造價也不經(jīng)濟；若系統(tǒng)壓力選得較高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價會相應(yīng)降低。然而，若系統(tǒng)壓力選用過高，由于對制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大或增加液壓設(shè)備的尺寸、重量和造價，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會相應(yīng)下降。參照液壓設(shè)計手冊如下：按載荷選擇工作壓力載荷/KN5-1010-2020-3030-5050工作壓力/MPa1.2kW由此可見，油箱的散熱可以滿足系統(tǒng)的散熱，不需要另設(shè)冷卻器。9.集成塊部分選定

14、ZL50裝載機由于技術(shù)成熟，控制轉(zhuǎn)斗和動臂的手動換向閥已做成標準集成塊DF系列形式，因此選擇控制轉(zhuǎn)向的手動閥和鎖緊閥以及控制轉(zhuǎn)向回路的壓力的溢流閥5共同做成集成塊形式。9.1集成塊設(shè)計步驟a.制作液壓元件樣板； b.決定通孔的孔徑，在元件孔徑基礎(chǔ)上加1mm；c.集成塊上液壓元件的布置；d.集成塊零件圖的繪制；9.2集成塊尺寸的確定先在裝配圖中把集成塊上的元件放置好，然后測量距離參照產(chǎn)品與技術(shù)中“關(guān)于閥件油路集成塊的設(shè)計”得出集成塊中各閥安裝位置的設(shè)計要求：9.2.1 方向閥的安裝布置方向類閥主要是指換向閥類、單向閥類，一般情況下，大換向閥安裝位置在閥板的上面（特別是手動換向閥類），這樣操作與調(diào)

15、試維修方便；如果安裝面在右面，則大換向閥安裝位置在閥板的上面或前面。根據(jù)上面敘述：轉(zhuǎn)向換向閥6應(yīng)該放在集成塊的上表面；而鎖緊閥是由于手動換向閥的工作自動開啟的，因此，可將鎖緊閥放置在集成塊的后面。9.2.2 壓力閥的安裝布置壓力閥中最主要的時溢流閥的最主要的是溢流閥的安裝位置。溢流閥和換向閥是集成塊中最重要的兩種閥，他們位置恰當，直接影響集成塊的尺寸大小。溢流閥的安裝應(yīng)該注意的是：溢流閥在前、后、左、右面上不能倒置安裝，即溢流閥的手柄軸線要朝上或水平。由于溢流閥壓力可調(diào)，故選裝在集成塊的前面，便于調(diào)試。9.3閥板的尺寸計算確定集成塊的外形尺寸除了在行走設(shè)備上要求越小越好外，一般設(shè)計原則是適當小

16、些好。閥板上孔道間的尺寸控制是閥板涉及到核心，計算方法可分為兩種：1. 看壓力級 P、A、B類孔：P孔道壓力16MPa的相鄰孔道間尺寸控制L（兩孔中心距）R1（一孔半徑）+R2（另一孔半徑）+5mm；P孔道壓力16MPa ；中高壓孔的相鄰孔道間尺寸控制孔徑16mm以上，LR1+R2+10mm；T類孔：相鄰孔道間尺寸控制LR1+R2+4mm（有背壓，+5mm）。2. 看孔端 孔端是螺紋的管接頭的相鄰空（特別是A、B孔）道間尺寸控制Lr1（管接頭最大外直徑）+r2+10mm，有時由于閥板間孔道結(jié)構(gòu)限制，幾個孔的管接頭距離較近，可將管接頭靠近閥板的鏈接螺紋后部分設(shè)計長短不一的管接頭，則可方便地連接閥

17、板和外接管。而ZL50裝載機屬于作業(yè)行走機械，要求設(shè)計尺寸小。集成塊的長度根據(jù)溢流閥和手動換向閥的尺寸，考慮液壓系統(tǒng)油路布置，把各閥件的油孔對應(yīng)起來，元件最外兩端各留10mm，測量總長度，初定閥塊長度120mm，由于內(nèi)部油路相碰撞，考慮到手動換向閥與溢流閥調(diào)節(jié)干擾，后將長度選定為230mm。 集成塊的寬度根據(jù)手動換向閥長度尺寸，最外兩端各留10mm，確定閥板寬選取140mm。集成塊的高度根據(jù)溢流閥和鎖緊閥的尺寸比較，元件最外兩端各留10mm，選定閥塊高度200mm。9.4使用Proe三維軟件畫集成塊使用Proe三維軟件畫立體集成塊更直觀，可以測量任意兩點之間的距離，能有效保證集成塊內(nèi)部管路不相

18、交叉或相距太小。立體圖還可以直接轉(zhuǎn)換成平面圖，還可以把任意面剖視圖轉(zhuǎn)換成平面圖。立體集成塊如圖所示：如圖所示，紅色表示高壓油進油管道，藍色表示低壓油回油管道，綠色代表換向閥A口輸出端，黃色代表換向閥B口輸出端。9.5使用Proe繪圖軟件生成零件圖集成塊零件圖可使用Proe軟件生成，見副本ZL50-集成塊。 10.課程設(shè)計小結(jié)本次課程設(shè)計由于是自己選題，范圍較大，并且要求較寬，本著對裝載機的愛好，我在圖書館經(jīng)過廣泛涉獵經(jīng)典設(shè)計圖之后選擇ZL50Z裝載機的系統(tǒng)設(shè)計，知道了裝載機液壓回路的構(gòu)成及其復雜性，同時拓寬了自己的知識面，完成了由熟練動手操作到掌握理論的逆變過程。在考慮眾多液壓系統(tǒng)時，我慢慢掌握一個道理，對于液壓系統(tǒng)，人們往往喜愛評價它們的優(yōu)劣性，而一個液壓系統(tǒng)的好壞不僅取決于系統(tǒng)設(shè)計中壓力、流量等的選擇合理性和系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，還會因液壓系統(tǒng)所處的工作環(huán)境，污染防護和處理而異，系統(tǒng)的污染直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和元件的使用壽命，因此，設(shè)計系統(tǒng)回路時我們也應(yīng)該