装载机的液压系统设计本科毕业论文(编辑修改稿)

装载机的液压系统设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

转动，至铲斗斗口 OO 与 x 轴平行为止，即铲装工况。 ② 把已选定的轮胎外廓画在指标图上（轮胎外廓直径约为 1600mm）。 作图时，应使轮胎前缘与铲装工况时铲斗后壁的间隙尽量小些，目的是使机构紧凑、前悬小，但一般不小于 50mm；轮胎中心 Z 的 y 坐标值应等于轮胎的工作半径 Rk=600mm。 12   )1(2 kz bbHdRy （ ） 式中 zy Z点的 y 坐标值， mm wd 轮辋直径， mm wb 轮胎宽度， mm wbH 轮胎断面高度与宽度之比（普通轮胎取 1，宽面轮胎去 ，超宽面轮胎取 ）  轮胎变形系数（普通轮胎为 ~，宽面轮胎取 ~） ③ 根据给定的最大卸载高度 hx，最小卸载距离 lx 和和卸载角 x ，即高位卸载工况。 ④ 以 G 点为圆心，顺时针旋转铲斗，使铲斗口与 x 轴平行，即得到铲斗最高举升位置图。 ⑤ 连接 G 并作其垂直平分线。 因为 G 和 G 点同在以 A 点为圆心，动臂长为半径的圆弧上，所以 A点必须在 G 的垂直平分线上。 A 点在平分线的位置应尽可能低一些，以提高整机工作的稳定性，减小机器高度，改善司机视野。 一般 A 点取在前轮右上方，与前轴心水平距离为轴距的 1/3~1/2处。 最终定下 A 点的坐标为（ 3230， 2110）。 A 点位置的变化，可借挪动 G 点和轮胎中心 Z点的位置来进行。 连杆与铲斗和摇臂的两个铰接点 F、 E的确定 因为 G、 B两点已被确定，所以再确定 F 点和 E点实际上是为了最终确定与铲斗相连的四杆机构 GFEB 的尺寸。 确定 F、 E两点时，既要考虑对机构运动学的要求，如必须保证铲斗在各个工况时的转角，又要注意动力学的要求，如铲斗在铲装物料时应能输出较大的掘起力，同时，还要防止前述各种机构运动被破坏的现象。 按双摇杆条件设计四杆机构 令 GF 杆为最短杆， BG 为最长杆，即有 GF+BG FE+BE （ ） 如 图 所示，若令 GF=a， FE=b， BE=c， BG=d，并将式 （ ） 不等号两边同时除以 d，整理后得到下式，即 1 dadcdbK （ ） 上式各值可按式 （ ） 选取，由 G（ 1130， 260）、 B（ 1680， 1565）点的坐标 13 得到 d=1415mm dcdaK)~()~(9 9 ~9 5 （ ） 由式（ 7）选取 K= 得到 a==425 c==830，代入 （ ） 得到 b=948 图 连杆、摇臂、转斗油缸尺寸设计 确定 E 和 F 点位置 这两点位置的确定要综合考虑如下四点要求： ① E 点不可与前桥相碰，并有足够的最小离地高度； ② 插入工况时，使 EF 杆尽量与 GF 杆垂直，这样可获得较大的传动角和倍力系数； ③ 铲装工况时， EF 杆与 GF 杆的夹角必须小于 170176。 ，即传动角不能小于 10176。 ，以免机构运动时发生自锁； ④ 高位卸载工况时， EF 杆与 GF杆的传动角也必须大于 10176。 如 图 所示，铲斗插入工况，以 B 点为圆心，以 BE=c 为半径画弧；人为的初选 E点，使其落在 B 点右下方的弧线上；再分别以 E点和 G 点为圆心，以 FE=b 和GF=a 分别为半径画弧，得到交点，即为 F。 14 图 连杆端部铰接点设计 如图所示的得到了 E 和 F 点的位置，由于各种工况的情况不定，所以在这就不具体说明此时情况的坐标值。 动臂举升油缸与动臂和车架铰接点 H点及 M点的确定 动臂举升油缸的布置应本着举臂时工作力矩大、油缸稳定性好、构件互不干扰、整机稳定性好等原则来确定。 综合考虑这些因素，所以动臂举升油缸都布置在前桥与前后车架的铰接点之间的狭窄空间里。 工作装置静力学分析及强度校核 静力学分析 （ 1）外载荷确定原则，装载机在铲斗插入料堆，铲斗要克服切削物料的阻力、物料与铲斗间的摩擦力和物料自身的重力。 这些力构成了装载机工作装置的作业阻力。 为了分析问题方便，假设它们作用在铲斗齿尖的刃口上，并形成两个集中力：水平插入阻力和垂直掘起阻力。 装载机实际作业时简化为两种极端受载情况：一是对称载荷，载荷沿切削刃均匀分布，二是偏心载荷，由于铲斗偏铲或物料的不均匀性而导致物料对铲斗的载荷产生不均匀分布，使载荷偏于铲斗一侧，形成偏心载荷。 装载机在铲掘作业过程中，通常有以下三种受力工况： 1）铲斗水平插入料堆，工作装置油缸闭锁，此时可认为铲斗斗刃只受水平插入阻力的作用。 2）铲斗水平插入料堆，翻转铲斗或举升动臂铲取物料时，认为铲斗斗齿只受 15 垂直掘起阻力的作用。 3）铲斗边插入边收斗或边插入边举臂进行铲掘时，认为铲斗斗齿受水平插入阻力与垂直掘起阻力的同时作用。 如果将对称载荷和偏载情况分别与上述三种典型受力工况相组合，就可得到铲斗六种典型的受力作用工况 作用工况 4 水平偏载工况 5垂直偏载工况 6水平垂直偏载同时作用工况。 （ 2）外载荷计算，装载机的工作阻力是多种阻力的合力。 由于物料性质和工作机构工作方式的不同，工作阻力有不同的计算方法，一般工作阻力通常分别按插入阻力、掘起阻力和转斗阻力矩进行计算。 1）插入阻力 插入阻力就是铲斗插入料堆时，料堆对铲斗的反作用力计算上述阻力比较困难，一般按照下面经验公式来确定： BLKKKKF x  （ N） （ ） 式中 K1 物料块度与松散程度系数 K2 物料性质系数 K3 料堆高度系数 K4 铲斗形状系数，一般在 ~ 之间，取 B 铲斗宽度， 290cm L 铲斗的一次插入深度， 40cm 得到： F= 290 =18397（ N） 2）掘起阻力 掘起阻力就是指铲斗插入料堆一定深度后，举升动臂时物料对铲斗的反作用力。 掘起阻力主要是剪切阻力。 铲斗开始举升时物料的剪切力按下式计算 cz KBLF  （ N） （ ） 式中 K 开始举升铲斗时物料的剪切应力，它通过试验测定，对于块度为~ 的松散花岗岩，剪切应力的平均值取 K=35000Pa B 铲斗宽度 m Lc 铲斗插入料堆的深度 m 16 得到： F= 35000 =89320（ N） 3）转斗阻力矩 当铲斗插入料堆一定深度后，用转斗油缸使铲斗向后翻转时，料堆对铲斗的反作用力矩称为转斗阻力矩。 开始铲取时（ a=0）的静阻力矩 0aM 为    yLxFM xa （ ） 式中 Fx 开始转斗时的插入阻力， 18397N x 铲斗回转中心与斗刃的水平距离， y 铲斗回转中心与地面的垂直距离， L 铲斗的插入深度， 得到    yLxFM xa = 18397 [（ － ） +] =13599 （ N m） 掘起阻力矩 aM 随铲斗回转角 a 的增大而减小。 当铲斗回转 a角后，其转斗阻力矩 aM 为 )1(0 naa caMM  （ ） 式中 3lg2lg00aMMMn aaa  00)( 1aaan M MMac  a 铲斗离开料堆时的翻转角度 aM 铲斗离开料堆时，由物料重力产生的阻力矩， N m 转斗阻力矩计算：铲斗在料堆中转斗时，除了要克服料堆的静阻力矩之外，还要克服铲斗自重和铲斗中物料所产生的阻力矩。 因此，开始转斗的阻力矩为 BCHaz LGGMM )(0  （ ） 式中 zM 转斗阻力矩 N m 0aM 开始转斗静阻力矩 13599 N m HG 轮式装载机额定载重量重力 49000 N 17 cG 铲斗自重力 13470N BL 铲斗中心至回转中心 B 的水平距离 得到 BCHaz LGGMM )(0  =13599+（ 49000+13470） =44834 （ N m） 图 作用在转斗连杆上力的确定 作用在转斗连杆上的力 cF ：铲斗充分插入料堆后开始转斗时，作用在铲斗与铲斗连杆铰销上的力 cF czc LMF  （ N） （ ） 式中 cL 铲斗回转中心至 cF 的作用线的垂直距离 得到 czc LMF  =44834/ =104265 （ N） 强度校核 摇臂的强度校核，在对称载荷作用下，摇臂可看作是支承在动臂 B点变截面曲梁。 由式 可得 Fc=104265 N，取单边侧板为研究对象，得到 1  cFF N （ ） 18 由  0M ，得到 2112 /llFF  （ ） 代入数据得到 6 0 0/8 3 2 1 3 22 F =72116 N 弯矩 11 lFM  =43269 N m （ ） 在对称水平载荷作用下，由内力得出内力图（ 图 ） 图 对称载荷引起的摇臂内力 然后对危险断面强度校核。 对于危险断面 11，在此断面上作用有弯曲应力和正应力，以其合成应力所表示的强度条件为    AM （ ） bdRA  )2( （ ） 由式 得到： 0 )( A = m2 得到：    6 8 6 8 0 9 50 0 6 3 2 6 9 20 000 000 Pa 强度通过 19 第 3 章 液压系统的设计和计算 初选系统的工作压力 压力的选择要根据载荷的大小和设备类型而定。 还要考虑执行元件的装配空间，经济条件及元件供应情况等的限制。 具体选择可考虑 表 和 表 由工作要求，和系统压力要求可初步确定，用到的主要液压元件有：液压泵，液压缸，油箱 表 按载荷选择工作压力 载荷 /KN 5 5～ 10 10～ 20 20～ 30 30～ 50 50 工作压力 /MPa ～ 1 ～ 2 ～ 3 3～ 4 4～ 5 ≥ 5 表 各种机械常用的系统工作压力 机械类型 机 床 农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机 液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械 磨床 组合机床 龙门刨床 拉床 工作压力/MPa ～ 2 3～ 5 2～ 8 8～ 10 10～ 18 20～ 32 有以上的数据查表可得：初步选定工作压力 P = 16 MPa。 20 液压系统的确定。