农用翻斗车的结构和液压系统设计最终版(编辑修改稿)

农用翻斗车的结构和液压系统设计最终版(编辑修改稿)内容摘要：

.............. 29 液压缸的选用 .................................................. 30 液压系统设计 ........................................................ 32 翻斗车完成的动作 .............................................. 32 方案的构思 .................................................... 32 总 结 ..................................................................... 34 致 谢 ..................................................................... 35 参考文献 ................................................................... 36 毕业设计（论文） 5 1 概述 本课题研究背景 农用翻斗车是一种具有作业效率的工程机械。 它广泛用于货场、农田基本建设，进行铲装或短距离运松土 、 砂土、砂石、煤碳、垃圾等松散物料 ，还可以铲装爆破后的矿石以及对硬土进行轻度挖掘，并能用来进行清理、刮平场地及牵引等作业。 农用翻斗车近年来在国家、地方大力扶持下、得到了飞速发展，社会主义新农村建设的发展成为了农用翻斗车发展的一个契机。 因此，为了服务于农业建设，加快农机设备科技化，投入开发生产农用翻斗车是与市场发展动态同步，同时也是建设记者 社会主义新农村建设的一个重要组成部分，更是推动行业发展的有效动力。 同时 ， 随着农用翻斗车大力投入的农业生产中，将用机械化代替的手工，解放劳动力，减少劳动强度，提高劳动效率，加快农机设备科技化，并将推进新农村建设步伐，也为农民工回乡创业提供了一个新的思路。 国外的研究现状 在经历了 5060 年的发展后，到 20 世纪 90 年代中末期国外农用翻斗车技术已达 到相当高的水平。 基于液压技术，微电子技术和信息技术的各种智能系统已广泛应用于翻斗车的设计，计算操作控制，检测监控，生产经营和维修服务等各个方面 ，使国外农用翻斗车在原来的基础上更加精制，其自动化也得以提高，从而进一步提高了生产效率，改善了司机的作业环境，提高了作业舒适性，降低噪声，振动，排污量，保护了自然环境，最大限度的简化维修，降低作业成本，使其性能，安全性，可靠性使用寿命和操作性能都达到了很高水平。 产品形成系列，更新速度加快并朝大型化和小型化发展。 如以卡特彼勒为代表的美国，以小松公司为代表的日本和翻斗车生产第三大集团西欧各厂家都加快推出多功能，全面兼顾动力性，机动性与灵活性的新产品。 这些产品如美国克拉克公司生产的 675 型，功率达 1000kW，而日本东洋远搬株式会社生产的 310 型，斗容量仅为 立方米。 此外， 农用翻斗车 还向高卸位，远距离作业方向发展，如 JCB 公司开发的伸缩臂翻斗车，小松公司也开发了能扩大作业范围的带伸出机构的翻斗车 ， 采用新结构，新技术，产品性能日趋完善。 毕业设计（论文） 6 近年来开发的产品普遍采用了高性能发动机和自动换档变速器，大流量负荷传感液压系统，前后防滑差速器，多片湿式盘式制动器，行走颠簸减震等先进技术，并综合液压，微电子和信息技术制造，并应用了很多智能系统。 工作装置连杆机构推陈出新，各种自动功能更趋成熟，完善。 如卡特彼勒公 司 994D 型 翻斗车 采用新的一代 Cat3516 柴油发动机就安装有 HEUI （电液控制的燃油喷射）装置以及 ADEM9(先进的柴油 )管理系统，可根据外载荷的大小有效地控制发动机的功率与转速，从而减少燃油消耗及尾气排放，减少噪声。 小松公司的全动力换档变速器带有自动换挡开关，提高装载作业过程中的牵引力，可保证全功率进行装载作业。 卡特彼勒公司的 G 系列 农用翻斗车 采用大流量工作液压系统，负荷传感转向液压系统，使所需转向功率减少了 8%,提高了作业效率和燃油经济型。 沃尔沃公司在 L500L220D 系列翻斗车 上推出了该公司的专利产品，扭矩平衡连杆机构（ TP） ,在铲斗的整个循环中可提供更大的倾翻力矩以及举升能力，这保证了 农用翻斗车 不仅在配用铲斗时，而且在配用叉，吊其它工具时都具有优良的作业性能。 近年来，国外 农用翻斗车 在其未来技术发展中将广泛采用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统；采用单一吸声材料、噪声抑制的方法消除或降低机器噪声；通过不断改进电喷装置，进一步降低发动机的尾气排放量；研制无污染、经济型、环保型的动力装置；提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性，提高整 机的机 电 信一体化水平；在控制系统方面，将广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换档变速装置；普遍安装 GPS 定位与质量自动称量控制；开发机器人 农用翻斗车 等。 毕业设计（论文） 7 2 翻斗车 的 机构方案设计 翻斗车的分类 常见的 农用翻斗车一般有以下特点来分类。 （ 1）按行走装置不同分类 :轮胎式和履带式。 国产履带式农用翻斗车多是在推土机基 础上形成及国内外使用和生产的绝大多数是轮胎式农用翻斗车，这两类农用翻斗车除行走装置不同外，其它系统和构造大体相似。 （ 2） 按传动形式不同分类：机械传动式，液力机械传 动式，液压传动式和电传动 式。 机械传动式在国内仅用于 179。 以下的农用翻斗车，它一般直接采用汽车或拖拉机的 传动装置，即离合器和变速器。 由于液力传动机械取消了机械传动中的离合器而换用液力变矩器，取消了人力换挡变速箱而换用了动力换档变速箱，是发动机在不停车的情况下换挡，操作轻便，工作可靠性高，因此液力机械传动式是轮式农用翻斗车的主要传动形式。 液压传动使用柴油机带动液压泵产生高压油，并通过控制系统和油管带动液压马达使车轮传动。 它能够简化传动系统，使整机质量减轻，但由于启动性差，液压件价格昂贵，寿命也比较低， 因此目前仅用于小型农用翻斗车上。 电传动是由柴油机驱动交流发电机，以此来驱动装在车轮上的直流电动机，然后通过轮边减速器带动车轮转动，这样可以实现无级调速。 这种传动检查方便，维修简单，工作可靠。 缺点是电机设备质量大，费用高，目前只在大型农用翻斗车上使用。 （ 3）按装载方式不同分类：前卸式，后卸式，侧卸式和回转式。 轮式农用翻斗车基本上都是前卸式。 （ 4）按转向方式不同分类：整体式和铰接式。 国产 ZL 系列轮式农用翻斗车绝大多数 采用铰接式。 翻斗车 的组成 农用翻斗车 是由动力装置 、行走装置、控制 系统、液压系 统和工 作装置等组成。 毕业设计（论文） 8 1:液压缸 1 2: 液压缸 2 3:铲斗焊臂 4:履带主动轮 5: 液压缸 3 6:翻斗 7:滑轮组 图 21 农用翻斗车 组成 农用翻斗车的动力是 汽 油发动机，大多数采用液力变矩器，液力机械传 动形式（小型翻斗车 有的采用液压传动或机械传动），液压操纵、双桥驱动、 工作装置多采用反转连杆机构。 农用翻斗车 的工作原理 农用翻斗车 是以汽油发动机为动力源，以履带 行走机构产生推力 (或牵引力 )，由 工作装置来完成物料 的铲挖、装载、卸载及运输作业的 一种 机械。 以 常用的农用翻斗车为例 (见图 21 所示 )，其工作过程是 汽油发动机通过液压泵传递功率至履带主动轮带动履带水平运动，使翻斗车铲斗接近并插入料堆； 液压泵的功率通过液压控制部件，将动力分配给液压缸 1，液压缸 1 推动翻斗绕 F 运动，使装于翻斗中的物料卸下； 液压泵的功率通过液压控制部件，将动力分配给液压缸 2，液压缸 2 推动铲臂绕 F 运动，从料堆中铲起物料，卸于翻斗中； 毕业设计（论文） 9 液压泵的功率通过液压控制部件，将动力分配给液压缸 3，液压缸 3 推动工作装置沿升降台运动，使工作装置到达指定高度进行 卸料。 整体方案 的 构思与选择 1 满足使用要求，满足经济的要求，满足劳动保护的要求，满足工艺性要求，满足机器的结构性能要求，某些零件、部件满足耐磨性要求。 2 行走装置、工作装置、动力装置应相互协调、匹配、力求整体性能的一致和最优化，不存在卡死、失灵等问题。 3 要求行走装置底盘与地面要有一定的高度，使翻斗车载不平地上有良好的通过能力，力求增强对各种运行条件和作业要求的适应性，以免在崎岖的平面上行走时，异物与底盘或者其他部件接触，导致车体受损； 4. 翻斗车的外形尺寸 应 符合运输要求，外形美观协调。 5 翻斗车铲斗要求一定的耐磨度和刚度，在完成进入物料和铲起物料时避免产生震动和铲臂弯曲。 6 整车的载荷分布均匀，以免发生侧翻和前倾。 由于设计说明书所给要求，本设计的翻斗车斗的容量小（ 500KG） ,故采用湖北格兰登有限公司生产的 SFC400 为原型进行产品修改优化和设计。 毕业设计（论文） 10 3 翻斗车 的 总体 设计和校核 翻斗车主要的部件有 行走底座、 铲斗、 升降台、托架。 主要性能参数有翻斗车自重、额定载重量、铲斗容量、发动机功率、最大插入力。 崛起力、最大卸载高度等。 基本尺寸参数有轴距、外形尺 寸、履带参数等。 履带行走底座的设计 履带翻斗车行走底座的主要性能参数表明翻斗车的主要技术性能，具体对履带行走装置而言，主要包括行驶速度、爬坡能力、最大索引力等。 对于履带行走底座可用以下方法确定参数； 1. 类比法：及通过同类型机械的类比得出参数值； 2. 经验公式计算法 即按概率统计归纳得到经验公式进行概略的计算，得到参数值； 3. 按标准选定法；即按照国家颁布的履带工程机械形式与基本参数系列标准规定的数值范围；结合拟定的结构特点采用的结构特点选定参数 4. 理论分析计算法 按拟定的结构特点在理论 分析与试验数据的基础上进行分析计算得出参数 按以上几种方法得出的参数值不可能完全正确合适；必须在设计过程中按结构方案、强度以及履带翻斗车的特殊要求进行方案比较加以修正确定。 实际工作中往往综合使用以上方法，如采用类比法或经验计算法与标准选定法进行比较，有的参数再通过理论分析进行核算来选定。 行驶速度 计算 行走速度（ km/h），后退速度两个档位，由已知得出行走速度为 v=。 爬坡能力计算 履带行走装置一个显著特点就是爬坡能力，爬坡度与整机质量有关，初步确定爬坡能力后，可通过理 论分析进行核算来选定，履带翻斗爬坡时需要克服下列即 履带 翻斗车 自重在斜坡方向分力； W1＝ Gsinα (31) 履带翻斗车运行阻力； 毕业设计（论文） 11 W2= (32) 履带的内阻力； W3= (33) 则最大牵引力 T 应不小于这些阻力这和，即 T≥ W1+ W2+ W3 (34) 此外应满足履带翻斗车在爬坡时不打滑的条件，即 Φ Gcosɑ≥ T (35) 上式 : G— 履带翻斗车自重： G=； ɑ— 坡度角 ； Φ — 履带与地面的附着系数 Φ ＝ . 解得最大的坡度角为 18176。 . 根据设计要求坡度角必须〉 15，故取爬坡能力为 15176。 履带带长 L1 L1=KAG1/3= ( 109)1/3≈ 2120m 考虑到整体布局，类比同型产吕可在此基础上增大 10%左右；故 L1=2400m 查表得履带的尺寸为 150 72 33 轨距 B B=KBG1/3= ( 109)1/3=300mm 式中 ： KB为尺寸系数（ ） G为整机重量 考虑到整体布局，类比同型产品科在此基础上扩大 10%左右，就最后选取轨距为B=320mm 牵引力计算是履带翻斗车行走装置设计计算的主要内容之一。 由于翻 斗车的发动机和毕业设计（论文） 12 油泵的主要参数及其他一些总体参数确定，因此，对于行走装置来 说实际上是在一定的功率条件下验算翻斗车人行走速度、爬坡能力。 在只考虑翻斗什么的最大设计爬坡能力的情况下确定的最大牵引力（ 15˚）则履带行走装置的最大牵引力 T 计算为： T=Tf+Ti=fG+sinɑG=。