機械畢業(yè)設(shè)計1250全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的設(shè)計直動式溢流閥的設(shè)計

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1、 畢 業(yè) 論 文 題 目：5全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 ——直動式溢流閥的設(shè)計 學(xué) 院： 機械與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué) 號： 姓 名：

2、 指導(dǎo)教師： 完成時間： 5全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 ——直動式溢流閥的設(shè)計 摘要 目前

3、國內(nèi)外的裝載機廣泛采用液壓技術(shù)，可使整個裝載機的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得到提高。裝載機主要用于裝卸運作業(yè)。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：工作裝置液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)和行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算；標(biāo)準(zhǔn)液壓元件的選擇計算；液壓系統(tǒng)的驗算；非標(biāo)件直動式溢流閥和動臂液壓缸的設(shè)計計算。行走機構(gòu)采用腳踏式操縱，先導(dǎo)控制的液控調(diào)速方式，使調(diào)速換向更為方便；工作裝置采用先導(dǎo)控制，使系統(tǒng)操作更加簡便；轉(zhuǎn)向機構(gòu)采用方向盤轉(zhuǎn)向，運用人機學(xué)，使駕駛室的布置更為合理，便于操縱。整個系統(tǒng)安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊和維修方便。 關(guān)鍵詞：裝載機，液壓系統(tǒng)，液壓缸，直動式溢流閥

4、 Abstract Recently, the loader uses the hydraulic technology widely to make the target of its technological economy improved. The loader is used to do loading and unloading operation. This design incl

5、udes the following aspects: the calculation of the design of the hydraulic system of equipment, steering gear, and running gear; the calculation of the design of nonstandard direct-acting overflow valve and the moving armed hydraulic cylinder. The running gear uses pedal control and the method of pi

6、loted pilot-operated speed governing to make the speed governing and reversing gear done much easier. The equipment uses the indirect control to make system operation much easier. The steering gear uses the changing direction of steering wheel and ergonomics to make the arrangement of the cab more s

7、uitable and easier to control. The whole system is more safe and reliable, the structure of which is tighter knit, and it is convenient to maintain. Key words: loader, hydraulic system, hydraulic cylinder, direct-acting overflow valve 目錄 摘要 I Abstract II 前

8、 言 1 第一章 全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的工作原理 2 1.1設(shè)計依據(jù) 2 1.1.1全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的主要特點 2 1.1.2設(shè)計參數(shù) 2 1.2全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的工作原理 3 1.2.1行走機構(gòu)液壓系統(tǒng) 3 1.2.2工作裝置液壓系統(tǒng) 6 1.2.3轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng) 8 第二章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 10 2.1行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)若干問題 10 2.1.1液壓泵參數(shù)的確定 10 2.1.2液壓馬達的參數(shù) 11 2.2鉸接式車架的計算載荷 12 2.2.1兩缸軸線至鉸接點中心距離和行程確定 12 2.2.2轉(zhuǎn)向泵流量 15 2.2.3最小

9、轉(zhuǎn)彎半徑 16 2.3工作裝置液壓系統(tǒng) 17 2.3.1活塞直徑和活塞桿直徑的確定 17 2.3.2液壓缸流量的計算 19 2.4原動機功率選擇計算 20 2.4.1運輸工況功率 20 2.4.2插入工況功率 21 第三章 液壓元件的計算和選擇 23 3.1液壓泵和液壓馬達的選擇 23 3.1.1液壓泵的選擇 23 3.1.2液壓馬達的選擇 25 3.2控制元件的選擇 25 3.2.1行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)控制元件的選擇 25 3.2.2工作裝置液壓系統(tǒng)控制元件的選擇 27 3.2.3轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)控制元件的選擇 29 第四章 液壓系統(tǒng)性能驗算 31 4.1液壓

10、輔件 31 4.1.1計算油箱體積 31 4.1.2計算油管直徑，選擇管子 31 4.2驗算系統(tǒng)性能 33 4.2.1驗算系統(tǒng)的壓力損失 33 4.2.2溫升驗算 36 第五章 非標(biāo)準(zhǔn)液壓元件的設(shè)計 38 5.1動臂液壓缸的設(shè)計 38 5.1.1液壓缸的設(shè)計計算 38 5.1.2液壓缸的作用能力、作用時間及儲油量的計算 38 5.1.3液壓缸壁厚的計算 40 5.1.4活塞桿的計算 40 5.1.5液壓缸零件的連接計算 42 5.2直動式溢流閥的設(shè)計 45 5.2.1設(shè)計要求 45 5.2.2主要結(jié)構(gòu)尺寸的初步確定 45 5.2.3靜態(tài)特性計算 47 5.2

11、.4彈簧的設(shè)計計算 48 第六章 結(jié)束語 52 參考文獻 53 致謝 54 附錄 55 第 58 頁 前 言

12、 一、研究或設(shè)計的目的和意義 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)。該課題結(jié)合機械設(shè)計專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和我省工程機械的應(yīng)用及發(fā)展，對裝載機液壓系統(tǒng)作較深入的分析研究。根據(jù)設(shè)計依據(jù)及要求，完成裝載機液壓系統(tǒng)的設(shè)計——直動式溢流閥的設(shè)計，進一步掌握液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟。通過畢業(yè)設(shè)計，使我們進一步鞏固、加深對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化；使我們獲得了從事科研工作的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)我們的獨立工作、獨立思考和綜合運用已學(xué)知識解決實際問題的能力，

13、尤其注重培養(yǎng)我們獨立獲取新知識的能力；培養(yǎng)我們在設(shè)計方案、設(shè)計計算、工程繪圖、實驗方法、數(shù)據(jù)處理、文件表達、文獻查閱、計算機應(yīng)用、工具書使用等方面的基本工作實踐能力；使我們樹立具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確設(shè)計思想和觀點，樹立嚴(yán)謹(jǐn)、負責(zé)、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識、善于與他人合作的工作作風(fēng)。 二、研究或設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 液壓技術(shù)式一門先進的技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展再次將液壓、技術(shù)推向前進，發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。目前國內(nèi)外的裝載機都采用液壓技術(shù)，可使整個裝載機的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得到提高，其發(fā)展趨勢是開發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產(chǎn)品，并

14、研制無泄漏裝載機，微電子及機電液一體化技術(shù)將獲得越來越廣泛的應(yīng)用，安全性及舒適性是產(chǎn)品發(fā)展的重要目標(biāo)， 大型化與微型化仍是產(chǎn)品系列化的兩極方向，技術(shù)進步、人才培養(yǎng)和售后服務(wù)將成為企業(yè)生存的三大關(guān)鍵內(nèi)在因素，集團化、社會化與國際化是企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。 三、主要研究或設(shè)計內(nèi)容，需要解決的關(guān)鍵問題和思路 主要設(shè)計內(nèi)容包括：設(shè)計5全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)、直動式溢流閥和動臂液壓缸的設(shè)計、液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算、標(biāo)準(zhǔn)液壓組件的選擇計算、液壓系統(tǒng)的驗算、非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計計算等。需要解決的關(guān)鍵問題是液壓系統(tǒng)無極調(diào)速回路及液壓系統(tǒng)安全保護回路的設(shè)計。可以通過綜合應(yīng)用已學(xué)的理論知識解決設(shè)計中的問題。

15、 第一章 全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的工作原理 1.1 設(shè)計依據(jù) 1.1.1 全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的主要特點 1、設(shè)計用于露天作業(yè)的前端式裝載機的液壓系統(tǒng)，該裝載機的工作裝置、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和行走機構(gòu)均采用液壓傳動。 2、行走機構(gòu)能實現(xiàn)無級調(diào)速。 3、工作裝置、轉(zhuǎn)向機構(gòu)和行走機構(gòu)，采用單獨驅(qū)動。 4、工作裝置為反轉(zhuǎn)連桿式。 5、行走機構(gòu)為輪胎式。 6、采用柴油機為動力。 7、安全可靠、機構(gòu)緊湊、維修方便。 1.1.2 設(shè)計參數(shù) 1、額定斗容5。 2、額定載重量10。 3、軸距3.5。 4、輪距2.8。 5、

16、機重24。 6、工作裝置 （1）、工作壓力10—14； （2）、轉(zhuǎn)斗缸最大推力22；鏟斗卸載時間3—6；轉(zhuǎn)斗時間2—5；轉(zhuǎn)斗缸行程520； （3）、動臂缸最大推力20；動臂提升時間6—9；動臂下降時間3—6；動臂缸行程560。 7、轉(zhuǎn)向機構(gòu) （1）、工作壓力10—14； （2）、最大轉(zhuǎn)向阻力矩2100； （3）、最大轉(zhuǎn)向角30—40； （4）、鉸接兩車架從最左到最右偏轉(zhuǎn)角所需時間為3—6。 8、行走機構(gòu) （1）、工作壓力18—26； （2）、最大行走速度15； （3）、工作速度3—4； （4）、最大牽引力30； （5）、輪胎滾動半徑680； （6）、最大爬坡能力

17、30。 1.2 全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的工作原理 輪式裝載機液壓系統(tǒng)包括行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)、工作裝置液壓系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)三個部分，見圖1.1。 1.2.1 行走機構(gòu)液壓系統(tǒng) 行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)按其作用分為：主回路、補油和熱交換回路、調(diào)速和換向回路、主泵回零及制動回路、補油回路和壓力保護回路。 1、主油路 由兩個獨立的閉式回路組成。 如圖1.2所示，斜軸式軸向柱塞變量泵5高壓油口→前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9（后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10）→斜軸式軸向柱塞變量泵5低壓油口。 圖1.2 主油路 2、補油和熱交換回路 （1）、補油回路 齒輪泵1→分流閥21→補油閥6→斜

18、軸式軸向柱塞變量泵5的低壓側(cè)。 （2）、熱交換回路 前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9或后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10排出的部分熱油→梭閥 變速閥15（為圖示位）→背壓閥26→過濾器59→油箱61。 12→調(diào)壓閥11→ 前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9或后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10的殼體→過濾器60→油箱61。 注意：調(diào)壓閥22的開啟壓力＞調(diào)壓閥11的開啟壓力，才能實現(xiàn)正常的熱交換。 （3）、調(diào)速和換向回路 a、若腳踏先導(dǎo)閥17上位工作 齒輪泵1→分流閥21→斷流閥20（圖示位）→腳踏先導(dǎo)閥17上位→液動閥25下端液動閥25閥芯上移，下位工作。 先導(dǎo)泵3→液動

19、閥25下位→變量液壓缸24下腔→變量液壓缸24活塞桿伸出→杠桿機構(gòu)→斜軸式軸向柱塞變量泵5的缸體擺角↑或↓→斜軸式軸向柱塞變量泵5的流量↑或↓。 若斜軸式軸向柱塞變量泵5的缸體擺角方向改變，則斜軸式軸向柱塞變量泵5排油方向改變→前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9或后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10的轉(zhuǎn)向改變實現(xiàn)裝載機的前進或后退。 b、若腳踏先導(dǎo)閥18上位工作 齒輪泵1→分流閥21→斷流閥20→腳踏先導(dǎo)閥18上位→液動閥25上端液動閥25閥芯下移，上位工作。 先導(dǎo)泵3→液動閥25上位→變量液壓缸24上腔→變量液壓缸24活塞桿縮回→杠桿機構(gòu)→斜軸式軸向柱塞變量泵5的缸體擺角↓或↑→斜軸式軸向柱塞變量泵5

20、的流量↓或↑。 若斜軸式軸向柱塞變量泵5的缸體擺角方向改變，則斜軸式軸向柱塞變量泵5排油方向改變→前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9或后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10的轉(zhuǎn)向改變實現(xiàn)裝載機的后退或前進。 高速檔（變速閥15圖示位） c、通過變速閥15，可得兩檔車速 低速檔（變速閥15左位） （低壓控制油作用） 當(dāng)前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9或后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10為高速工況（即變速閥15為圖示位） 連通閥16左移，即是圖示位工

21、作前后輪的油路連通； 當(dāng)前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9或后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10為高速工況（即變速閥15為左位）→連通閥16右移，左位工作前后輪油路不通。 （4）、主泵回零及制動回路 調(diào)速閥27由離心調(diào)速器控制，離心調(diào)速器與發(fā)動機是用帶輪連接。 離心調(diào)速器作用 a、若外負載F↑，超過發(fā)動機，發(fā)動機轉(zhuǎn)速↓ 調(diào)速閥27左移，右位工作（為圖示位）； b、液動閥25的控制油→交替逆止閥19→調(diào)速閥27→油箱61； c、斜軸式軸向柱塞變量泵5擺角減小直到零位→降低泵的輸出功率，避免發(fā)動機因過載而熄火； 圖1.1 5立方全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)圖

22、 停車時，斷流閥20左位工作，則連通腳踏先導(dǎo)閥17和腳踏先導(dǎo)閥18→隨動閥25上下端控制油與油箱61相通→隨動閥25回到中位→伺服變量機構(gòu)→斜軸式軸向柱塞變量泵5缸體擺角回零，為零→前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9和后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10制動。 （5）、補油回路 制動及超速吸空時，低壓油→補油閥13→前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9和后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10。 （6）、壓力保護回路 a、主回路高壓保護 系統(tǒng)的工作壓力＞過載閥7過載閥7開啟溢流。 b、低壓保護 調(diào)壓閥22控制補油壓力。 c、油馬達背壓保護 前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9和后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10排出的部分熱油→調(diào)壓閥14

23、→背壓閥26→過濾器60→油箱61 當(dāng)系統(tǒng)長時間不工作時，按下?lián)Q向閥8→將斜軸式軸向柱塞變量泵5吸排油口相通→前輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達9和后輪內(nèi)曲線徑向柱塞馬達10不轉(zhuǎn)動裝載機不動。 1.2.2 工作裝置液壓系統(tǒng) 1、轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞桿伸出 （1）、先導(dǎo)油路 將轉(zhuǎn)斗先導(dǎo)閥37的手柄向左按下 先導(dǎo)泵3→單向閥29→轉(zhuǎn)斗先導(dǎo)閥37左上位→轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45左端轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45左位工作。 （2）、主油路 進油路：工作泵2→單向閥46→轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45左腔→轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞腔轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞桿向外伸出。 回油路：轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞桿腔油→轉(zhuǎn)斗液

24、壓缸多路液動換向閥45左腔→過濾器55→油箱61。 2、轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞桿縮回 （1）、先導(dǎo)油路 將轉(zhuǎn)斗先導(dǎo)閥37的手柄向右按下 先導(dǎo)泵3→單向閥29→轉(zhuǎn)斗先導(dǎo)閥37右上位→轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45右端轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45右位工作。 （2）、主油路 進油路：工作泵2→單向閥46→轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45右腔→轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞桿腔轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞桿縮回。 回油路：轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞腔油→轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥45右腔→過濾器55→油箱61。 3、轉(zhuǎn)斗液壓缸52補油和過載保護 補油：轉(zhuǎn)斗液壓缸52活塞腔或活塞桿腔吸空時，通過補油閥48補油。 過載保護：轉(zhuǎn)

25、斗液壓缸52活塞腔或活塞桿腔過載時，通過過載閥49開啟溢流。 4、動臂液壓缸53舉升 （1）、先導(dǎo)油路 將動臂舉升先導(dǎo)閥38的手柄向右按下 先導(dǎo)泵3→單向閥29→動臂舉升先導(dǎo)閥38右上位→動臂舉升多路液動換向閥42左端動臂舉升多路液動換向閥42左位工作。 （2）、主油路 進油路：工作泵2→節(jié)流閥44→單向閥43→動臂舉升多路液動換向閥42左腔→動臂液壓缸53活塞腔動臂液壓缸53舉升。 回油路：動臂液壓缸53活塞桿腔油→動臂舉升多路液壓換向閥42左腔→過濾器55→油箱61. 5、動臂液壓缸53下降 （1）、先導(dǎo)油路 將動臂舉升先導(dǎo)閥38的手柄向左按下，按到左中位 先導(dǎo)泵3→

26、單向閥29→動臂舉升先導(dǎo)閥38左中位→動臂舉升多路液動換向閥42右端動臂舉升多路液動換向閥42右位工作。 （2）、主回路 進油路：工作泵2→節(jié)流閥44→單向閥43→動臂舉升多路液動換向閥42右腔→動臂液壓缸53活塞桿腔動臂液壓缸53下降。 回油路：動臂液壓缸53活塞腔油→動臂舉升多路液動換向閥42右腔→過濾器55→油箱61。 6、動臂液壓缸53浮動 將動臂舉升先導(dǎo)閥38的手柄向左按下，按到左上位 先導(dǎo)泵3→單向閥29→動臂舉升先導(dǎo)閥38左上位→液控單向閥51液壓單向閥51的液壓油逆向流動→動臂液壓缸53的活塞桿腔和活塞腔與油箱61相通，進出油都可以。 7、動臂液壓缸53補油和過載

27、保護 補油：動臂液壓缸53活塞腔或活塞桿腔吸空時，通過液控單向閥51補油。 過載保護：動臂液壓缸53活塞腔或活塞桿腔過載時，通過過載閥50開啟溢流。 8、其他元件的作用 調(diào)壓閥36的作用是調(diào)節(jié)減壓閥式先導(dǎo)操縱閥的操縱油的壓力。 背壓閥39是使液動換向閥51具有背壓。 當(dāng)發(fā)動機突然熄火時，動臂液壓缸53活塞腔的油通過單向閥41和節(jié)流閥40向動臂舉升先導(dǎo)閥38和轉(zhuǎn)斗先導(dǎo)閥37緊急供應(yīng)操縱油。 9、工作泵（主泵）2過載保護 當(dāng)轉(zhuǎn)斗液壓缸52和動臂液壓缸53不工作時，工作泵2→油箱61； 當(dāng)轉(zhuǎn)斗液壓缸52或動臂液壓缸53工作時，系統(tǒng)過載，工作泵2→安全閥47→油箱61。 1.2.3

28、 轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng) 1、直線行駛 方向盤不轉(zhuǎn)→全液壓轉(zhuǎn)向器31處于中位（圖示位）→液動主控制閥32處于中位（圖示位）→轉(zhuǎn)向液壓缸54沒有液壓油通過裝載機直線行駛。 轉(zhuǎn)向泵4→定差溢流閥33→油箱61。 2、右轉(zhuǎn)彎 （1）、先導(dǎo)油路 順時針轉(zhuǎn)動方向盤→螺桿軸向上移→全液壓轉(zhuǎn)向器31上移全液壓轉(zhuǎn)向器31下位工作。 先導(dǎo)泵3→全液壓轉(zhuǎn)向器31下腔→計量馬達進口→計量馬達出口→液動主控制閥32左端（液壓主控制閥左位工作）→液動主控制閥32中的先導(dǎo)閥口→液動主控制閥32的右端→全液壓轉(zhuǎn)向器31下位→過濾器55→油箱61。 （2）、主油路 進油路：轉(zhuǎn)向泵4→液動主控制閥32左腔→轉(zhuǎn)向液

29、壓缸54A活塞腔和B活塞桿腔裝載機向右轉(zhuǎn)彎。 回油路：轉(zhuǎn)向液壓缸54A活塞桿腔和B活塞腔油→液動主控制閥32左腔→過濾器55→油箱61。 3、左轉(zhuǎn)彎 （1）先導(dǎo)油路 逆時針轉(zhuǎn)動方向盤→螺桿軸向下移→全液壓轉(zhuǎn)向器31下移全液壓轉(zhuǎn)向器31上位工作。 先導(dǎo)泵3→全液壓轉(zhuǎn)向器31上腔→計量馬達進口→計量馬達出口→液動主控制閥32右端（液壓主控制閥右位工作）→液動主控制閥32中的先導(dǎo)閥口→液動主控制閥32的左端→全液壓轉(zhuǎn)向器31上位→過濾器55→油箱61。 （2）主油路 進油路：轉(zhuǎn)向泵4→液動主控制閥32右腔→轉(zhuǎn)向液壓缸54B活塞腔和A活塞桿腔裝載機向左轉(zhuǎn)彎。 回油路：轉(zhuǎn)向液壓缸54B活

30、塞桿腔和A活塞腔油→液動主控制閥32右腔→過濾器55→油箱61。 4、其他液壓元件的作用 液控主控制換向閥32、定差溢流閥33、安全閥34和梭閥35組成流量放大閥。 梭閥35把液動主控制閥32的出口壓力引至定差溢流閥33的彈簧腔，液動主控制閥32的進口壓力作用定差溢流閥33的另一腔，使得液動主控制閥32進出口壓力差基本恒定，轉(zhuǎn)向液壓缸54的運動速度進取決于液動主控制閥32的閥口面積。 5、過載保護 當(dāng)先導(dǎo)泵工作時過載，先導(dǎo)泵3→直動式溢流閥28→過濾器56→油箱61；當(dāng)工作裝置和轉(zhuǎn)向機構(gòu)不工作時，先導(dǎo)泵3→換向閥8（右位工作）→過濾器56→油箱61。 轉(zhuǎn)向液壓缸54的高壓油→梭閥3

31、5→安全閥34→過濾器55→油箱61。 第二章 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 2.1 行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)若干問題 1、由設(shè)計要求知： 最大行走速度=15 =（1-） （2-1） 式中： ——滑轉(zhuǎn)率，=0.03～0.05 ，取=0.04。 則： 理論行駛速度 = = =15.625 2、理論行駛速度 =2=0.377

32、 （2-2） 式中： ——驅(qū)動輪的滾動半徑（），=0.680； ——驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速（）。 則： = = =60.982 3、最大行駛速度發(fā)生在運輸工況：最大牽引力產(chǎn)生在裝載機以作業(yè)速度插入料堆時。 4、進行牽引力和扭矩計算時應(yīng)考慮驅(qū)動輪的數(shù)目。 2.1.1 液壓泵參數(shù)的確定 = （2-3） 式中： ——液壓泵的排量（）； ——液壓泵吸排油口壓力差（）， 由設(shè)計要求知其工作壓力為18～26，取=25，其背壓為0.5，則=25-0.

33、5=24.5=24.5； ——液壓泵的轉(zhuǎn)速（）， 取=1000==104.667； ——最大行駛速度（）， =15 ==4.167； ——液壓泵與液壓馬達的總效率，取=0.8； ——行走時的最大牽引力（）， =+= + ； ——滾動阻力()； ——爬坡阻力()，一般小坡度可取=0.3； ——滾動阻力系數(shù)，取f=0.03； ——裝載機重量()，G=240000。 則 ==39600 注：由于系統(tǒng)是四輪驅(qū)動，采用的2個泵，所以計算時要除以2。 ——液壓馬達的變速范圍，

34、 定量馬達=1，若采用變量泵系統(tǒng)，馬達的變速范圍=1。 則： = = =8.044 液壓泵的理論流量： = =8.044 =505.163 液壓泵的功率： = = =210.485 2.1.2 液壓馬達的參數(shù) 液壓馬達的排量： （2-4） 式中： ——液壓馬達的最大轉(zhuǎn)速（）， ===6.135； ——液壓馬達的機械效率，取=0.92； ——液壓馬達的進出口壓力差（）， =25-1=24=24； ——最大牽引力（）， 采用的是4馬達驅(qū)動，則：==19800。

35、則： = =6.098 其液壓馬達的理論流量： = =224.211 液壓馬達的扭矩： = =198000.680 =13464 2.2 鉸接式車架的計算載荷 2.2.1 兩缸軸線至鉸接點中心距離和行程確定 1、若取鉸接點為中心，則回轉(zhuǎn)力矩為： = （） （2-5） 式中： ——油液壓力（）； 、——為油缸無活塞桿端和活塞桿端面積（）； 、——為兩缸軸線在鉸接點

36、中心的距離（）； ——轉(zhuǎn)向角（）。 （2-6） （2-7） 轉(zhuǎn)向力矩應(yīng)與轉(zhuǎn)向主力矩相平衡，最大阻力矩發(fā)生在四輪驅(qū)動原地轉(zhuǎn)向且轉(zhuǎn)向角最大時。 2、行程： （2-8） （2-9） （2-10） （2-11） 如圖2.1：取R=

37、160，S=1200，h=460，則 ==69.027 ===1285.146 由設(shè)計要求知：最大轉(zhuǎn)向角=30～40，取=40 圖2.1 鉸接式車架示意圖 = =1317609.749 =1147.872 = =1811272.299 =1345.835 則行程： = =1345.835-1147.872 =197.963 查表得，取=200 又由設(shè)計要求知：最大轉(zhuǎn)向力矩為2100，即=21000 工作壓力為10～14，取P=12=12；

38、 轉(zhuǎn)向角～，取。 = =100.241 = =85.500 由=得出： =21000 又知：，；初選時，由于P=12MP＞7 MP，查表得=0.7，=0.51 即有 400.964+342=7 400.964+3420.51=7 575.384=7 =0.012165788 =12165.788 =124.490 查表得：=125 =1250.7=87.5，查表得=80 檢驗：由=125 = =12265.

39、625 又由=80 = =7241.625 則： = =22184.129 ＞21000 ，符合條件 即轉(zhuǎn)向液壓缸：=125，=80，行程=200。 2.2.2 轉(zhuǎn)向泵流量 = （2-12） 式中： ——缸的作用面積（）， 雙缸時，=，為缸內(nèi)徑，為活塞桿外徑，初選時可取 =0.7； = = =12265.625+7241.625 =19507.25 =195.0725 ——活塞全行程（），

40、=20； ——兩車架從最左到最右偏轉(zhuǎn)所需的時間（）， 由設(shè)計要求知其所需的時間為3～6，取S=4.5； ——缸的容積效率，取=0.85。 即有 = = =61199.216 ≈61.2 2.2.3 最小轉(zhuǎn)彎半徑 若O為前車架的鉸接中心，為軸距，為輪距，為前后輪的轉(zhuǎn)動中心，鉸接點O距前橋為，距后橋為。 當(dāng)轉(zhuǎn)向角為時，前外轉(zhuǎn)彎半徑： == （2-13）

41、 == =+ （2-14） 后外輪轉(zhuǎn)彎半徑： = （2-15） = == =+ （2-16） 當(dāng)鉸接點在中點，即==時：===+ 當(dāng)=時，=，前后輪轉(zhuǎn)彎半徑相等，得整體轉(zhuǎn)彎半徑的最小值。 當(dāng)轉(zhuǎn)向角為最大，得到最小轉(zhuǎn)彎半徑。 如圖2.2，由設(shè)計要求知： =3.5 ，=2.8 , =30

42、～40,取=40 。 則有： ===+ = =6.208 2.3 工作裝置液壓系統(tǒng) 動臂液壓缸或轉(zhuǎn)斗液壓缸若采用2個時，則 （2-17） 式中： ——機械效率，取=0.94; 圖2.2 計算鉸接式裝載機轉(zhuǎn)向半徑示意圖 2.3.1 活塞直徑和活塞桿直徑的確定 1、動臂液壓缸：采用2個，則 = =100000 由設(shè)計要求知：工作壓力為10～14，取=12=1210

43、 背壓=1=110 由于＞7， 取=0.7 即有： = 則： =0.1086=108.6 查表得：=110；=80。 驗算： = =102937.05＞100000，符合條件 則動臂液壓缸活塞直徑：=110=11 活塞桿直徑： =80=8 2、轉(zhuǎn)斗液壓缸：采用2個，則 = =110000 由設(shè)計要求知：工作壓力為10～14，取=12=1210 背壓=1=110 由于＞7，取=0.7

44、 即有 = 則： =0.114=114 查表得=125；=90。 驗算： = =132803.5525＞110000 符合條件 則轉(zhuǎn)斗液壓缸活塞直徑：=125=12.5 活塞桿直徑：=90=9 2.3.2 液壓缸流量的計算 活塞桿外伸速度： = （2-18） 活塞桿縮回速度：

45、 （2-19） 式中： ——缸的容積效率；取=0.85 1、動臂液壓缸： 提升時間6～9，下降時間3～6，行程=560 ===70 =7 ===112 =11.2 即 = =782.229 = =589.581 2、 鏟斗液壓缸： 鏟斗卸載時間3～6，轉(zhuǎn)斗時間2～5，行程=520 ===104=10.4 ===130 =13 即 = =15

46、00.735 = =903.440 2.4 原動機功率選擇計算 2.4.1 運輸工況功率 （） （2-20） 式中： ——產(chǎn)生最大速度時的驅(qū)動力（）， =； ——額定牽引力（）， =； ——機械的附著重量（）， 四輪驅(qū)動為機重，=240000； ——額定附著系數(shù)，=0.45～0.55，取=0.5。 ——滾動阻力， =； ——機重（），=240000； ——滾動阻力系數(shù)，取=0.03。 = =2400000.5+2400000.0

47、3 =127200 ——傳動系統(tǒng)的總效率，取=0.8； ——為轉(zhuǎn)向泵（空載）、工作泵（空載）消耗功率總和。 = =12.240 = =43.229 =+ =12.240+43.229 =55.469 則 =+55.469 =718.022 ≈718 2.4.2 插入工況功率

48、 （2-21） 式中： ——裝載機插入時的原動機功率（）； ——最大插入阻力（）， 最大牽引力=+=198004=79200 ——裝載機自重（），=240000； ——滾動阻力系數(shù)，=0.1； ——道路坡度，上坡為正，下坡為負，=10‰； ——裝載機的插入速度，=0.8～1.1； ——考慮其他阻力系數(shù)，=1.20～1.25，取=1.225； ——泵到馬達的總效率，取=0.8。 則 = =79200 =52800 = =80850 =80.85

49、 第三章 液壓元件的計算和選擇 3.1 液壓泵和液壓馬達的選擇 3.1.1 液壓泵的選擇 1、齒輪泵1的選擇 該齒輪泵的作用是給兩個閉式液壓回路補油和為兩個腳踏式減壓先導(dǎo)閥提供控制油液，其補油量為變量泵流量的～，則流量=505.1632（～）=101～303。 選用CB-B125齒輪泵，該泵的參數(shù)如表3.1： 表3.1 CB-B125泵參數(shù) 型號 公稱排量/ 額定壓力/ 轉(zhuǎn)速/ 驅(qū)動功率/ 容積效率/ 重量/ CB-B125 125 2.5 1450 6.50 ≥

50、95 19.5 2、工作泵2的選擇 由系統(tǒng)可知轉(zhuǎn)斗液壓缸和動臂液壓缸不是同時工作，即工作泵只要滿足其中耗油量最大的液壓缸即可，由計算得出轉(zhuǎn)斗液壓缸需要的液壓油高于動臂液壓缸，按轉(zhuǎn)斗液壓缸的需油量來選取。 轉(zhuǎn)斗液壓缸的流量： =1500.7352 =3001.47 ≈180 考慮系統(tǒng)泄漏： （3-1） 式中： ——系統(tǒng)泄漏系統(tǒng)，一般=1.1～1.3，現(xiàn)取=1.2. 則 =1.2180 =216 轉(zhuǎn)斗液

51、壓缸的工作壓力，取系統(tǒng)的壓力損失，泵的額定壓力≥（1.25～1.6）（）≥15.6。 選用CBG125齒輪泵，該泵的參數(shù)如表3.2： 表3.2 CBG125泵參數(shù) 型號 公稱排量/ 壓力/ 轉(zhuǎn)速/ 額定功率/ 容積效率/ 總效率/ 重量/ 額定 最高 額定 最高 CBG125 125 16 20 2000 2500 73.4 ≥92 ≥83 39.5 3、先導(dǎo)泵3的選擇 該先導(dǎo)泵向行走機構(gòu)中的變量機構(gòu)液壓缸、

52、工作裝置中的先導(dǎo)閥和轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的全液壓轉(zhuǎn)向器提供壓力油，其流量≥70，壓力=2.5。 選用CB-B50齒輪泵，該泵的參數(shù)如表3.3： 表3.3 CB-B50泵參數(shù) 型號 排量/ 額定壓力/ 轉(zhuǎn)速/ 驅(qū)動功率/ 容積效率/ 重量/ CB-B50 50 2.5 1450 2.6 94 11.0 4、轉(zhuǎn)向泵4的選擇 由計算知轉(zhuǎn)向泵的流量=61.2，轉(zhuǎn)向液壓缸的工作壓力，取系統(tǒng)的壓力損失，泵的額定壓力≥（1.25～1.6）（）≥15.6。 選用CB-31.5齒輪泵，該泵的參數(shù)如表3.4： 表3.4 CB-31.5泵參數(shù) 型號 公稱排量/ 壓力/ 轉(zhuǎn)速/

53、 驅(qū)動功率/ 容積效率/ 總效率/ 額定 最高 額定 最高 CB-31.5 32.02 16 20 2000 2500 19.60 ≥91 ≥82 5、斜軸式軸向柱塞變量泵5的選擇 由計算知變量泵的流量為，工作壓力。 選用A7V355EP斜軸式軸向柱塞泵，該泵的參數(shù)如表3.5： 表3.5 A7V355EP泵參數(shù) 型號 壓力/ 排量/ 最高轉(zhuǎn)速/ 流量/ 1450 功率/ 35 轉(zhuǎn)矩/ 35 重量/ 額定 最高 最大 最小 吸口壓力0.15 A7V355 35 40 355 0 1650 585 340

54、1975 165 3.1.2 液壓馬達的選擇 由計算知馬達的流量，工作壓力，轉(zhuǎn)矩。 選用NJM-G6.3內(nèi)曲線徑向柱塞馬達，該馬達的參數(shù)如表3.6： 表3.6 NJM-G6.3馬達參數(shù) 型號 排量/ 壓力/ 最高轉(zhuǎn)速/ 最大轉(zhuǎn)矩/ 重量/ 額定 最大 NJM-G6.3 6.3 25 32 40 28849 524 3.2 控制元件的選擇 3.2.1 行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)控制元件的選擇 以控制元件在該油路中的壓力和流量為依據(jù)選擇控制元件的型號，如表3.7： 表3.7 行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)控制元件型號和參數(shù) 編號 名稱 選擇依據(jù) 型號 通

55、徑/ 工作壓力/ 流量/ 備注 壓力/ 流量/ 6 補油閥 2.5 ≥101 S20A5 20 31.5 115 7 過載閥 25 505 DB32A 32 31.5 650 11 調(diào)壓閥 25 224 DBD-20 20 31.5 250 13 補油閥 25 505 AJ32Y-H650F 50 32 500 開啟壓力=0.4，控制壓力 表3.7（續(xù)） 編號 名稱 選擇依據(jù) 型號 通徑/ 工作壓力/ 流量/ 備注 壓力 / 流量 / 14 調(diào)壓

56、閥 25 224 DBD-25 25 31.5 350 15 變速閥 2.5 40 3WMM10A 10 31.5 100 17和18 腳踏式減壓先導(dǎo)閥 2.5 40 2TH6R 6 20 斷流閥 2.5 80 3WMM10B 10 31.5 100 22 調(diào)壓閥 2.5 115 DBD-20 20 31.5 250 23 調(diào)壓閥 2.5 80 DBD-10 10 31.5 120 26 背壓閥 25 1010 AJ-H32b80F 80 32 1250 開

57、啟壓力=0.4，控制壓力 27 調(diào)速閥 2.5 80 2FRM10-21/50-50B 10 56、58和60 過濾器 25 80 ZU-H100X20S 32 100 過濾精度20，重量12.6 57 過濾器 12 600 ZU-H630X10FS 53 32 630 過濾精度10，重量36 59 過濾器 25 ZU-H250X20FS 38 32 250 過濾精度20，重量24 61 油箱 AB40-33-/2000S33st 工作容量2086，重量590 換向閥8的最大壓力，最大流量，自行設(shè)計

58、； 連通閥16的最大壓力，最大流量，自行設(shè)計； 交替逆止閥19的最大壓力，最大流量，自行設(shè)計； 分流閥21的最大壓力，最大流量，自行設(shè)計。 3.2.2 工作裝置液壓系統(tǒng)控制元件的選擇 以控制元件在該油路中的壓力和流量為依據(jù)選擇控制元件的型號，如表3.8： 表3.8 工作裝置液壓系統(tǒng)控制元件型號和參數(shù) 編號 名稱 選擇依據(jù) 型號 通徑/ 工作壓力/ 流量/ 備注 壓力/ 流量/ 29 39 41 單向閥 2.5 22 S10A5 10 31.5 30 開啟壓力0.5 36 調(diào)壓閥 2.5 2 YTF3-6B 6 2 調(diào)

59、壓范圍0.5～6.3，重量0.9 37 轉(zhuǎn)斗先導(dǎo)閥 ≤2.5 10 DXS 2.5 10 最大壓力5，最大流量15，質(zhì)量62，控制范圍0.5～2.5 38 動臂舉升先導(dǎo)閥 ≤2.0 10 DXS 2.5 10 最大壓力5，最大流量15，質(zhì)量62，控制范圍0.5～2.0 表3.8（續(xù)） 編號 名稱 選擇依據(jù) 型號 通徑/ 工作壓力/ 流量/ 備注 壓力/ 流量/ 40 節(jié)流閥 2.5 10 MK8G1.2 6 31.5 15 42 動臂舉升多路液動換向閥 12 100 D32-OXXT 25 25

60、0 質(zhì)量62 43 單向閥 12 100 S30A520 30 31.5 260 開啟壓力0.5 44 節(jié)流閥 12 100 ALF3-F10B 10 16 100 最大工作壓力20，重量4 45 轉(zhuǎn)斗液壓缸多路液動換向閥 12 224 D32-OXXT 25 250 質(zhì)量62 表3.8（續(xù)） 編號 名稱 選擇依據(jù) 型號 通徑/ 工作壓力/ 流量/ 備注 壓力/ 流量/ 46 48 單向閥 12 224 S30A520 30 31.5 260 開啟壓力0.5

61、 47 安全閥 12 224 DBD-H20P 20 31.5 250 49 過載閥 12 224 DBD-H20P 20 31.5 250 50 過載閥 12 100 DBD-H20P 20 31.5 250 51 液控單向閥 2.5 10 A1Y-H32b20L 20 32 100 開啟壓力=0.4，控制壓力 52 轉(zhuǎn)斗液壓缸 12 224 HSGF-125/90E-481-2520 55 過濾器 12 350 ZU-400X20FS 50 32 400 過濾精度20，重量32

62、 3.2.3 轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)控制元件的選擇 以控制元件在該油路中的壓力和流量為依據(jù)選擇控制元件的型號，如表3.9： 表3.9 轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)控制元件型號和參數(shù) 編號 名稱 選擇依據(jù) 型號 通徑/ 工作壓力/ 流量/ 備注 壓力/ 流量/ 30 補油閥 2.5 8 S8A5 8 31.5 18 開啟壓力0.5 31 全液壓轉(zhuǎn)向器 2.5 8 BZZ5-E80 16 排量80，轉(zhuǎn)速100，最大連續(xù)背壓1.6，最大轉(zhuǎn)向扭矩≤5 34 安全閥 12 61 DBD-H10P 10 20 120 35 梭

63、閥 12 VSK1 20 質(zhì)量0.013 54 轉(zhuǎn)向液壓缸 12 61 HSGF-125/80E-481-2520 液動主控制閥32的最大壓力，最大流量，自行設(shè)計； 定差溢流閥33的最大壓力，最大流量，自行設(shè)計。 第四章 液壓系統(tǒng)性能驗算 4.1 液壓輔件 4.1.1 計算油箱體積 行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，且所需的流量是整個系統(tǒng)中最大的，行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)、工作裝置液壓系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)是單獨動作，其油箱的容積只要滿足行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)的流量即可，即為行走液壓系統(tǒng)的1.5倍，則： =1.5505.1632

64、≈1520 查表選用AB40-33-/2000BS33St型不帶支持腳的矩形油箱，其長寬高abc為：2.20.861.25，油面高度為： ===0.80338 油面高與油箱高之比：==0.643 4.1.2 計算油管直徑，選擇管子 系統(tǒng)上一般管道的通徑按所連接元件的通經(jīng)選取，現(xiàn)只計算泵-馬達、泵-缸的管子的直徑，取管內(nèi)許用流速為=5。 1、行走機構(gòu)液壓系統(tǒng)管子的內(nèi)徑為： （4-1） =4.61 =49.90

65、 查表選用：508.5，材料：20鋼；供貨狀態(tài)：冷加工/軟（R）；=451；安全系數(shù)=4。 驗算管子的壁厚： （4-2） = =5.543 壁厚的選取大于驗算值。 2、轉(zhuǎn)向機構(gòu)液壓系統(tǒng)管子的內(nèi)徑為： （4-3） =4.61 =16.50

66、 查表選用：202.5，材料：20鋼；供貨狀態(tài)：冷加工/軟（R）；=451；安全系數(shù)=6。 驗算管子的壁厚： （4-4） = =1.60 壁厚的選取大于驗算值。 3、工作裝置液壓系統(tǒng)管子的內(nèi)徑為： （4-5） =4.61 =32.60 查表選用：404.5，材料：20鋼；供貨狀態(tài)：冷加工/軟（R）；=451；安全系數(shù)=6。 驗算管子的壁厚： （4-6） = =3.19 壁厚的選取大于驗算值。 4.2 驗算系統(tǒng)性能 4.2.1 驗算系統(tǒng)的壓力損失 工