輪式裝載機液壓系統(tǒng)設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含6張CAD圖紙+帶開題報告+文獻綜述+外文翻譯】-jxsj61

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輪式裝載機液壓系統(tǒng)設計

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摘  要

裝載機主要用來裝卸散狀物料，也能進行輕度的鏟掘工作，并且具有良好的機動性能，是工程機械中保有量較大的品種之一。

裝載機液壓系統(tǒng)設計是裝載機設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對裝載機的使用性能和裝載機在市場上的競爭力有著很大的影響。裝載機性能的優(yōu)劣和作業(yè)效率的發(fā)揮，離不開液壓系統(tǒng)的設計，而且在很大程度上取決于液壓系統(tǒng)的工作效率。

裝載機的工作裝置和轉向機構都采取液壓傳動，本文通過對工作裝置及轉向機構工作要求和載荷分析對液壓系統(tǒng)進行設計。主要包括對執(zhí)行元件，控制元件輔助元件的選擇、設計。

    本文的設計，能夠使讀者對液壓系統(tǒng)設計進一步加深了解，同時從中可以體會到一些設計理念，為以后從事此類工作得到一些幫助。

關鍵詞：裝載機 液壓傳動 液壓系統(tǒng)設計

ABSTRACT

    The loader is mainly used for loading and unloading bulk materials, but also for light excavation work, and has good maneuverability, is the construction machinery to maintain a larger variety of one.

The hydraulic system design of the loader is an important part of the loader design. It has a decisive influence on the performance of the loader and the competitiveness of the loader in the market. The performance of the loader and the operational efficiency of the play, can not be separated from the hydraulic system design, and to a large extent depends on the hydraulic system efficiency.

The working device of the loader and the steering mechanism are taken hydraulic drive, this paper through the work device and steering mechanism requirements and load analysis of the hydraulic system design. Mainly include the implementation of components, control components of the selection of components, design.

The design of this paper can make the reader to further deepen the understanding of the hydraulic system design, at the same time from which you can experience some of the design concept for the future to engage in such work to get some help.

Key words: loader  hydraulic transmission  hydraulic pressure system

目  錄    

摘  要 1

ABSTRACT 2

目  錄 3

前言 1

第1章　裝載機液壓系統(tǒng)總體介紹 2

1.1　液壓系統(tǒng)的工作原理 2

1.2　液壓系統(tǒng)的組成部分 2

1.3　液壓傳動的優(yōu)缺點 2

1.3.1　液壓傳動的優(yōu)點 2

1.3.2　液壓傳動的缺點 3

1.4　國內外的發(fā)展狀況 3

1.4.1　應用現(xiàn)狀 3

1.4.2　發(fā)展動向 4

1.5　本章小結 5

第2章　裝載機液壓系統(tǒng)設計 6

2.1　裝載機液壓系統(tǒng)的設計要求 6

2.1.1　概述 6

2.1.2　輪式裝載機液壓系統(tǒng)基本要求 6

2.2　輪式裝載機液壓系統(tǒng)設計已知參數(shù) 6

2.3　制訂液壓系統(tǒng)方案 7

2.3.1　油路循環(huán)方式的分析與選擇 7

2.3.2　確定液壓執(zhí)行元件的形式 7

2.3.3　各機構液壓回路的確定 7

2.3.4　繪制液壓系統(tǒng)原理圖 10

2.4　確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 11

2.4.1　液壓缸載荷組成 12

2.4.2　初選系統(tǒng)工作壓力 13

2.4.3　計算液壓缸的主要結構尺寸 13

2.4.4　計算液壓缸所需流量 15

2.4.5　計算液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 16

2.5　液壓元件 16

2.5.1　液壓泵的選擇 16

2.5.2　液壓閥的選擇 17

2.5.3　輔元件的選擇 17

2.6　液壓系統(tǒng)的性能驗算 19

2.6.1　液壓系統(tǒng)壓力損失 19

2.6.2　液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 20

2.6.3　計算液壓系統(tǒng)的散熱功率 21

2.6.4　根據(jù)散熱要求計算油箱容量 22

2.7　液壓系統(tǒng)沖擊壓力 22

2.7.1　壓力沖擊的原因 23

2.7.2　消除或減少壓力沖擊的措施 23

2.8　本章小結 23

第3章　動臂液壓缸的設計 24

3.1　液壓缸的結構參數(shù)計算 24

3.1.1　缸筒壁厚計算 24

3.1.2　缸筒外徑 25

3.1.3　缸底厚度的計算 25

3.2　液壓缸的連接計算 25

3.2.1　缸蓋連接計算 25

3.2.2　銷軸與耳環(huán)連接計算 26

3.3　活塞桿活塞桿強度及穩(wěn)定性驗算 27

3.3.1　活塞桿強度驗算 27

3.3.2　活塞桿穩(wěn)定性驗算 27

3.4　本章小結 28

參考文獻 29

致謝語 30

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】

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液壓系統(tǒng)圖.dwg

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輪式裝載機液壓系統(tǒng)設計文獻綜述.doc

輪式裝載機液壓系統(tǒng)設計說明書.doc

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密 級 分類號 編 號 成 績 本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標 題 文 標 題 液壓系統(tǒng) 作者所在系別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 馬杰 作 者 學 號 201322321 指導教師姓名 何濤 指導教師職稱 教授 完 成 時 間 2017 年 4 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 1 譯文標題 液壓系統(tǒng) 原文標題 者 Владимир 譯 名 弗 拉 基 米爾（斯）國 籍 俄羅斯 原文出處 科學出版中心 液壓系統(tǒng) 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù) 17 世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術， 1795 年英國約瑟夫?布拉曼 (749在倫敦用水作為工作介質，以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。 1905 年將工作介質水改為油，又進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn) (1914液壓傳動廣泛應用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的 20 年間，才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯 (明了壓力平衡式葉片泵 ,為 近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。 20 世紀初康斯坦丁?尼斯克(G?能量波動傳遞所進行的理論及實際研究 ;1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn) (1941間 ,在美國機床中有 30%應用了液壓傳動。應該指出 ,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動 ,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近 20～ 30 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領先地位。 液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發(fā)電廠渦輪機調速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機 起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。 2 動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 執(zhí)行元件 (如液壓缸和液壓馬達 )的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。 控制元件 (即各種液壓閥 )在液壓系統(tǒng)中控制和調節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控 制閥。壓力控制閥又分為益流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。 液壓系統(tǒng)的作用就是幫助人類做工。主要是由執(zhí)行元件把壓力變成轉動或往復運動。 液壓的原理：它是由兩個大小不同的液缸組成的 ，在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機”；充油的稱“油壓機”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據(jù)帕斯卡定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓強傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。設小活塞的橫截面積是 在小活塞上的向下的壓力是 是，小活塞對液體的壓強為 P=I, 能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞”。大活塞所受到的壓強必然也等于 P。若大活塞的橫截面積是 強 P 在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力 面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。從上式知，在小活塞上加一較小的力， 則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。 液壓系統(tǒng)由信號控制和液壓動力兩部分組成，信號控制部分用于驅動液壓動力部分中的控制閥動作。 液壓動力部分采用回路圖方式表示，以表明不同功能元件之間的相互關系。液壓源含有液壓泵、電動機和液壓輔助元件；液壓控制部分含有各種控制閥，其用于控制工作油液的流量、壓力和方向；執(zhí)行部分含有液壓缸或液壓馬達，其可按實際要求來選擇。 與機械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動具有以下優(yōu)點： 1 液壓傳動的各種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置。 2 重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。 3 3 操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調速（調速范圍達 2000： 1）。 4 可自動實現(xiàn)過載保護。 5 一般采用礦物油作為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長。 6 很容易實現(xiàn)直線運動。 7 很容易實現(xiàn)機器的自動化，當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。 液壓系統(tǒng)的缺點： 1、由于流體流動的阻力和泄露較大，所以效率較低。如果處理不當，泄露不僅污染場地，而且還可能引起火災和爆炸事故。 2、由于工作性能易受到溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 3、液壓元件的制造精度要求較高，因而價格較貴。 4、由于液體介質的泄露及可壓縮性影響，不能得到嚴格的傳動比。 5、液壓傳動出故障時不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術水平。 在液壓系統(tǒng)及其系統(tǒng)中，密封裝置用來防止工作介質的泄漏及外界灰塵和異物的侵入。其中起密封作用的元件，即密封件。外漏會造成工作介質的浪費，污染機器和環(huán)境，甚至引起機械操作失靈及設備人身事故。內漏會引起液壓系統(tǒng)容積效率急劇下降，達不到所需要的工作壓力，甚至不能進行 工作。侵入系統(tǒng)中的微小灰塵顆粒，會引起或加劇液壓元件摩擦副的磨損，進一步導致泄漏。 因此，密封件和密封裝置是液壓設備的一個重要組成部分。它的工作的可靠性和使用壽命，是衡量液壓系統(tǒng)好壞的一個重要指標。除間隙密封外，都是利用密封件，使相鄰兩個偶合表面間的間隙控制在需要密封的液體能通過的最小間隙以下。在接觸式密封中，分為自封式壓緊型密封和自封式自緊型密封（即唇形密封）兩種。 液壓系統(tǒng)的三大頑疾 1、發(fā)熱 由于傳力介質（液壓油）在流動過程中存在各部位流速的不同，導致液體內部存在一定的內摩擦，同時液體和管路內壁之間也 存在摩擦，這些都是導致液壓油溫度升高的原因。溫度升高將導致內外泄漏增大，降低其機械效率。同時由于較高的溫度，液壓油會發(fā)生膨脹，導致壓縮性增大，使控制動作無法很好的傳遞。解決辦法：發(fā)熱是液壓系統(tǒng)的固有特征，無法根除只能盡量減輕。使用質量好的液壓油、液壓管路的布置中應盡量避免彎頭的出現(xiàn)、使用高質量的管路以及管接頭、液壓閥等。 2、振動 液壓系統(tǒng)的振動也是其痼疾之一。由于液壓油在管路中的高速流動而產(chǎn)生的沖擊以及控制閥打開關閉過程中產(chǎn)生的沖擊都是系統(tǒng)發(fā)生振動的原因。強的振動會導致系統(tǒng)控制動作發(fā)生錯誤，也會使系統(tǒng)中一 些較為精密的儀器發(fā)生 4 錯誤，導致系統(tǒng)故障。解決辦法：液壓管路應盡量固定，避免出現(xiàn)急彎。避免頻繁改變液流方向，無法避免時應做好減振措施。整個液壓系統(tǒng)應有良好的減振措施，同時還要避免外來振源對系統(tǒng)的影響。 3、泄漏 液壓系統(tǒng)的泄漏分為內泄漏和外泄漏。內泄漏指泄漏過程發(fā)生在系統(tǒng)內部，例如液壓缸活塞兩邊的泄漏、控制閥閥芯與閥體之間的泄漏等。內泄漏雖然不會產(chǎn)生液壓油的損失，但是由于發(fā)生泄漏，既定的控制動作可能會受到影響，直至引起系統(tǒng)故障。外泄漏是指發(fā)生在系統(tǒng)和外部環(huán)境之間的泄漏。液壓油直接泄漏到環(huán)境中，除了會影響系統(tǒng)的 工作環(huán)境外，還會導致系統(tǒng)壓力不夠引發(fā)故障。泄漏到環(huán)境中的液壓油還有發(fā)生火災的危險。解決辦法：采用質量較好的密封件，提高設備的加工精度。 液壓元件將向高性能、高質量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質等適應環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。 液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動裝置發(fā)展，開發(fā)水介質調速型液力偶合器和向汽車應用領域發(fā)展，開發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠 性和平均無故障工作時間；液力變矩器要開發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術，提高可靠性，推廣計算機輔助技術，開發(fā)液力變矩器與動力換檔變速箱配套使用技術；液粘調速離合器應提高產(chǎn)品質量，形成批量，向大功率和高轉速方向發(fā)展。 5 附錄 (外文翻譯 —— 原文 ) as is to 7th s of to of an 795 ? 1749 as a to in of s 905 be by (1914,of of 920, in 9th 0th 20 to of 1925 F. of or of of 0th ? of by 910 on so of 1941in 0% of in It be of 0 955, s up 956, " 0 0 s a it is as of 6 as of as in A of of of of to of it is to of of of as is of be to to a or in to of to be a so of be of as in is of a of op of is to by 7 of to or a it of of of in of or is of a if in on of a s to of to go a to of 1, a in on 1. a on = I, be in to of "By is to . If is 2, on in 2 = is a of to in a of a be in to as is of of of to of to of of a of to of or to of to 1 A of to 2 3 To of a of 000:1). 4 To 5 of as a be 6 It is to 7 It is to of of 8 of a of be of 1 As a of to of so If is 2 as a of of it be in or 3 of a 4 to of be 5 is to a of In to of of of of in of to a in to of or to is an of is a of an of or In to of so of to be In 1 As a of in in of of in of a of at is a of to At as a of 9 in so be of is of to a be as as of of 2 of of is of As a of in of to of of to be of in be to To in be a a on 3 of to in as on of as no of to of be of in of in to to a of of of to of be of to as as to to as of of of to of of of to 10 to of to to of of of to 11 注： 1. 指導教師對譯文進行評閱時應注意以下幾個方面：①翻譯的外文文獻與畢業(yè)設計（論文）的主題是否高度相關，并作為外文參考文獻列入畢業(yè)設計（論文）的參考文獻；②翻譯的外文文獻字數(shù)是否達到規(guī)定數(shù)量（ 3 000 字以上）；③譯文語言是否準確、通順、具有參考價值。 2. 外文原文應以附件的方式置于譯文之后。指 導 教 師 評 語 外文翻譯成績： 指導教師簽字： 年 月 日 12 理工科類 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文 (設計 )題目 裝載機液壓系統(tǒng)設計 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 馬杰 作 者 學 號 201322321 指導教師姓名 何濤 指導教師職稱 教授 完 成 時 間 2017 年 4 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 說 明 1． 根據(jù)學?！懂厴I(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》。開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 開題報告 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。 開題報告不合格者需重做。 3．畢業(yè)設計開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須 注出全稱。 4．開題報告中除最后一頁外均由學生填寫，填寫各欄目時可根據(jù)內容另加附頁。 5． 閱讀的主要參考文獻應在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 6．參考文獻的書寫應遵循畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范要求。 7．開題報告應與文獻綜述、一篇外文譯文和外文原文復印件同時提交，文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000 字左右。 第 1 頁 共 4 頁 畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 學生姓名 馬杰 專 業(yè) 車輛工程 班 級 導教師姓名 何濤 職 稱 教授 工作單位 北華航天工業(yè)學院 課題來源 教師自擬題目 課題性質 應用研究 課題名稱 裝載機液壓系統(tǒng)設計 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內外研究概況，目前技術現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等 ） 一、課題的目的與意義 裝載機械匯集了多種學科最先進的技術，具有高效率、高精度、高自動化和高柔性的特點，裝載不再是離散型的生產(chǎn)，為了能夠提供整廠的交付能力，設備的連線變得更加重要，從技術的角度來看，這是為了能夠更好地提供具有機械連接性、硬件、軟件一致性的需求。對 于大量的生產(chǎn)，連線生產(chǎn)能夠提高其生產(chǎn)效率。此課題開設的意義在于要求我們掌握氣動技術從原理、元件至回路系統(tǒng)的液壓傳動技術所必需的基礎知識和分析問題的方法，為我們進一步應用液壓傳動技術，設計液壓傳動系統(tǒng)打下堅實基礎。 二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 國產(chǎn)輪式裝載機正在從低水平、低質量、低價位、滿足功能型向高水平、高質量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競 爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者。 大型和小型輪式裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結構件的強度及剛度，使整機可靠性得到大步提高。細化系統(tǒng)結構。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結構優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸點的防塵、工業(yè)造型設計等。利用電子技術及負荷傳感技術來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機作業(yè)成本。提高安全 性、舒適性。降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標。隨著人們環(huán)保意識的增強，降低裝載機噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機動車的噪聲和排放標準，工程建設機械若不符合排放標準，將要限制在該地區(qū)的銷售。廣泛利用新材料、新工藝、新技術，特別是機、電、液一體化技術，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。 第 2 頁 共 4 頁 設計內容和預期成果 （具體設計內容和重點解決的技術問題、預期成果和提供的形式） 1、設計內容 1、 擬定裝載機液壓系統(tǒng)總體設計方案 ； 2、 根據(jù)總體設計方案設計計算有關技術參數(shù)并選型 ； 3、 根據(jù)總體設計方案對裝載機液 壓系統(tǒng)進行布局設計 。 2、預期成果 1、完成 各流程的對比，解析其中的差距 ； 2、完成論文。 擬采取設計方法和技術支持 （設計方案、技術要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） (1)明確課題要求，查找收集相關資料，撰寫畢業(yè)設計開題報告 ; (2)調查研究、分析課題要求，確定裝載機液壓系統(tǒng)總體設計方案 ; (3)根據(jù)總體設計方案設計計算有關技術參數(shù)并選型 ； (4)繪制裝載機液壓系統(tǒng)總體布局圖 ; (5)繪制裝載機液壓系統(tǒng)原件安裝圖 ; (6)撰寫畢業(yè)設計說明書。 實 現(xiàn)本項目已具備的條件 （包括過去學習、研究工作基礎，現(xiàn)有主要儀器設備、設計環(huán)境及協(xié)作條件等） 1、 可以從圖書館借閱相關的文獻資料； 2、 調查相關公司使用的裝載機液壓系統(tǒng) ； 3、 了解各項工藝的技術要求 ； 4、 要了解 裝載機液壓系統(tǒng) 的相關知識 。 第 3 頁 共 4 頁 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 1 明確設計任務和目標。有關資料收集 ， 完成外文翻譯，相關知識學習 ， 完成開題報告。 3 擬訂研究方案。 7 研究方案具體實施 。 11 撰寫計算說明書，完成圖紙繪制 。 13 撰寫設計論文 ， 相關表格填寫，申請答辯。 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 第 4 頁 共 4 頁 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述 設計 (論文 )題目 裝載機液壓系統(tǒng)設計 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 馬杰 作 者 學 號 201322321 指導教師姓名 何濤 指導教師職稱 教授 完 成 時 間 2017 年 4 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 說 明 1． 根據(jù)學?！懂厴I(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計 (論文 )答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻綜述 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計 (論文 )工作前期內完成，由指導教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述， 閱讀的主要參考文獻應在 10 篇以上（ 土建類 專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計 (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000 字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 第 1 頁 共 4 頁 基于裝載機液壓系統(tǒng)設計的文獻綜述 摘 要 ： 隨 裝載機主要用來裝卸散狀物料，也能進行輕度的鏟掘工作，并且具有良好的機動性能，廣泛使用于工廠、礦山、建筑、水電上程、道路、碼頭、農田乃至家庭，是工程機械中保有量較大的品種之一。 裝載總體方案設計是裝載機設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對裝載機的 設計質量、使用性能和裝載機在市場上的競爭力有著決定性的影響。裝載機性能的優(yōu)劣和作業(yè)效率的發(fā)揮，不僅與相關總成及部件的工作性能有著密切關系，而且在很大程度上取決于各有關總成及部件間的協(xié)調和參數(shù)匹配，取決于裝載機的總體布置。 裝載機的工作裝置和轉向機構都采取液壓傳動，本文通過對工作裝置及轉向機構工作要求和載荷分析對液壓系統(tǒng)進行設計。主要包括對執(zhí)行元件，控制元件輔助元件的選擇、設計。 本文的設計，能夠使讀者對工程機械總體方案設計及液壓系統(tǒng)設計進一步加深了解，同 時能從中理會一些設計理念，為以后更好 從事設計工作提供了幫助。 關鍵字 ： 裝載機 液壓裝置 液壓系統(tǒng) 第 2 頁 共 4 頁 is to of do It in it is a of of of is a in of on in or is of by of by of of of on It in of of at to 第 3 頁 共 4 頁 文 獻 綜 述 1 引言 裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建筑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 中土石方施工的主要機種之一。 液壓控制系統(tǒng)是裝載機械的核心部分。裝載機中主動力的輸出、傳動機構的運動、裝載執(zhí)行機構的動作及相互配合，都是由控制系統(tǒng)指令操作的。其控制方法有機械、電、氣動、電子、光電或射流等，都各具特色，一般根據(jù)裝載機械的自動化水平的生產(chǎn)要求選擇。如 :傳統(tǒng)的裝載機械控制系統(tǒng)采用凸輪分配軸機械式控制及采用繼電器、接觸器控制電路，其復雜程度隨著執(zhí)行機構增多以及調整部位的增大而加大，使得機器也越來越復雜，給制造、調整、使用和維護均帶來不便 ;后來出現(xiàn)的電氣控制、液動控制、光電控制，可用微機、傳 感技術、新型傳動技術取代笨重的機械控制柜和驅動裝置，使零件數(shù)量劇減，結構大為簡化，體積也隨之減少，同時改善了生產(chǎn)過程中清潔衛(wèi)生。其中液動控制系統(tǒng)在裝載機械中占有很大比例，近年來，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，液動控制技術在工業(yè)自動化領域得到了廣泛應用。液動控制是先將機械能轉變?yōu)橐簤耗?，再將液壓能轉變?yōu)闄C械能，降低了電力消耗和液壓油消耗，更易于控制，節(jié)省了大量勞動力，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化管理。 2 液動控制技術概述 以液體為工作介質進行能量傳遞的傳動方式稱為液體傳動。液動技術是以液壓缸為動力源，以液壓油為工作 介質，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。 液動控制技術的工作原理是利用液壓缸把電機或其他原動機輸出的機械能轉換為液壓油的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉換為直線運動或回轉運動形式的機械能，從而完成各種動作，并對外做功。在氣動控制系統(tǒng)中，氣動發(fā)生裝置一般為液壓缸，它將原動機供給的機械能轉換為氣體的壓力能 ;氣動執(zhí)行元件則將壓力能轉化為機械能，完成規(guī)定動作 ;在這兩部分之間，根據(jù)機械或設備工作循環(huán)運動的需求、按一定順序將各 第 4 頁 共 4 頁 種控制元件 (壓力控制 閥、流量控制閥、方向控制閥和邏輯元件 )、傳感元件和液動輔助件連接起來。 液動控制系統(tǒng)主要由五個部分組成 : (1)液壓動力元件 :把機械能轉換成液壓能的裝置，一般指液壓泵。 (2)液壓執(zhí)行元件 :執(zhí)行元件是指把液壓能轉換成機械能的裝置，一般是指做直線運動的液壓缸、做回轉運動的液壓馬達等。 (3)液壓控制元件 :控制元件是指對液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和流動方向進行控制和調節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等，這些元件的不同組合，能構成完成不同功能的液壓系統(tǒng)。 (4)輔助裝置 :輔助裝置是指 除以上三種以外的其他裝置，如過濾器、油霧器、消聲器等。 (5)工作介質 :工作介質是指在氣壓系統(tǒng)中傳遞運動和動力能量的液體，即液壓油。 3 液動控制系統(tǒng)特點 : (1)單位質量的設備所能輸出的力、功率比較大，及同樣體積、質量的裝置，液壓傳動裝置可輸出更大的力和力矩。 (2)特別是與機械裝置相比，操作方便、省力，系統(tǒng)結構空間的自由度大，布局安裝靈活，可構成復雜系統(tǒng)，且能在很大范圍內實現(xiàn)無級調速，傳動比可達 (100~2000):1 (3)傳動平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁換向和自動防止過載。 (4)與電 氣控制相配合，可較方便的實現(xiàn)復雜的程序動作和遠程控制，以實現(xiàn)自動化。 (5)液壓元件易實現(xiàn)系列化、標準化和通用化。 4 液動控制技術的應用 液動技術是生產(chǎn)過程自動化和機械化的有效手段之一，具有高速高效、清潔安全、低成本及易維護等優(yōu)點，被廣泛應用于輕工機械領域中，在機械裝載及生產(chǎn)過程中也正在發(fā)揮越來越重要的作用。其在各類裝載機械中均有大量應用，可以縮短加工輔助時間，減輕工人勞動強度，充分發(fā)揮設備的高效性能。如 : 其中包括車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位夾緊和定位 ，電焊機焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制電焊等。 例如在半導體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上許多真空吸盤將一般齊抓很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標位置。 其中包括機械加工生產(chǎn)線上工件的準確裝夾及搬送，對加速度限制十分嚴格的芯片搬運系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的 缸等。 可以說，用管道輸送介質的自動化流程絕大多數(shù)采用氣動控制。例如石油加工、氣體通過系統(tǒng)加壓輸送到每個用戶終端、化工的加工和生產(chǎn)等。 第 5 頁 共 4 頁 其中包括各種半自動或全自動包裝生產(chǎn)線，例如 :粉狀、塊狀物料的自動計量包裝，用于煙草工業(yè)的自動卷煙和制動包裝等許多工序。 例如裝配機器人在汽車零部件中的裝配，焊接機器人在高頻率的點焊、力控的準確性等。 例如車輛的剎車裝置，車門開閉裝置，顆粒狀物質的篩選，魚雷、導彈的自動控住裝置等。各種氣動工具等也是氣動技術應用領域的一個重要側面。 5 結論 現(xiàn)代裝載機械是匯集了多種學科的先進技術，液動控制技術是裝載機械的一個重要組成部分。此次設計的裝載機液壓系統(tǒng)的設計需借 鑒了其他裝載機械控制系統(tǒng)的工作理，并在其基礎上加以改善，減少裝載加工過程中的認為或機器差錯，確保裝載機械的可靠運行，實現(xiàn)安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)裝載過程的連續(xù)化生產(chǎn)。 第 6 頁 共 4 頁 參考文獻 [1] 楊占敏 ， 工程機械設計與維修叢書 [M]2006 [2] 藩科第 ， 裝載機的構造、使用與維修 [M]2003 [3] 何正忠 ， 裝載機 [M]2005 [4] 蘇欣平 ， 工程機械液壓與液力傳動 [M]2007 [5] 王曉春 ， 液壓挖掘機 構造與維修手冊 [M]2008 [6] 路望龍 ， 液壓系統(tǒng)使用與維修手冊 [M]2008 [7] 黃志堅 ， 圖解液壓元件使用與維修 [M]2005 [8] 王裕清 , 韓成石 M]煤炭工業(yè)出版社 9] 朱龍根 , 黃雨華 M]機械工業(yè)出版社 10] 成大先 ， 機械設計手冊單行本液壓控制 [M]化學工業(yè)出版社 第 7 頁 共 4 頁 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日 摘 要 裝載機主要用來裝卸散狀物料，也能進行輕度的鏟掘工作，并且具有良好的機動性能，是工程機械中保有量較大的品種之一。 裝載 機液壓系統(tǒng)設計 是裝載機設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對裝載機的使用性能和裝載機在市場上的競爭力有著 很大 的影響。裝載機性能的優(yōu)劣和作業(yè)效率的發(fā)揮， 離不開液壓系統(tǒng)的設計 ，而且在很大程度上取決于 液壓系統(tǒng)的工作效率 。 裝載機的工作裝置和轉向機構都采取液壓傳動，本文通過對工作裝置及轉向機構工作要求和載荷分析對液壓系統(tǒng)進行設計。主要包括對執(zhí)行元件，控制元件輔助元件的選擇、設計。 本文的設計，能夠 使讀者對液壓系統(tǒng)設計進一步加深了解，同 時 從中 可以體會到一些設計理念，為以后從事此類工作得到一些幫助。 關鍵詞： 裝載機 液壓傳動 液壓系統(tǒng)設計 he is is to a of of is an of It a on of of in of of be to a on of of of of of of to of at of to in to 錄 摘 要 ................................................................................................................................... 1 ......................................................................................................................... 2 目 錄 ................................................................................................................................... 3 前言 ....................................................................................................................................... 1 第 1 章 裝載機液壓系統(tǒng)總體介紹 ................................................................................... 2 壓系統(tǒng)的工作原理 .......................................................................................... 2 壓系統(tǒng)的組成部分 .......................................................................................... 2 壓傳動的優(yōu)缺點 .............................................................................................. 2 壓傳動的優(yōu)點 ....................................................................................... 2 壓傳動的缺點 ....................................................................................... 3 內外的發(fā)展狀況 .............................................................................................. 3 用現(xiàn)狀 ................................................................................................... 3 展動向 ................................................................................................... 4 章小結 .............................................................................................................. 5 第 2 章 裝載機液壓系統(tǒng)設計 ........................................................................................... 6 載機液壓系統(tǒng)的設計要求 .............................................................................. 6 述 ........................................................................................................... 6 式裝載機液壓系統(tǒng)基本要求 ............................................................... 6 式裝載機液壓系統(tǒng)設計已知參數(shù) .................................................................. 6 訂液壓系統(tǒng)方案 .............................................................................................. 7 路循環(huán)方式的分析與選擇 ................................................................... 7 定液壓執(zhí)行元件的形式 ....................................................................... 7 機構液壓回路的確定 ........................................................................... 7 制液壓系統(tǒng)原理圖 ............................................................................. 10 定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) ................................................................................ 11 壓缸載荷組成 ..................................................................................... 12 選系統(tǒng)工作壓力 ................................................................................. 13 算液壓缸的主要結構尺寸 ................................................................. 13 算液壓缸所需流量 ............................................................................. 15 算液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 ..................................................... 16 壓元件 ............................................................................................................ 16 壓泵的選擇 ......................................................................................... 16 壓閥的選擇 ......................................................................................... 17 元件的選擇 ......................................................................................... 17 壓系統(tǒng)的性能驗算 ........................................................................................ 19 壓系統(tǒng)壓力損失 ................................................................................. 19 壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 ..................................................................... 20 算液壓系統(tǒng)的散熱功率 ..................................................................... 21 據(jù)散熱要求計算油箱容量 ................................................................. 22 壓系統(tǒng)沖擊壓力 ............................................................................................ 22 力沖擊的原因 ..................................................................................... 23 除或減少壓力沖擊的措施 ................................................................. 23 章小結 ............................................................................................................ 23 第 3 章 動臂液壓缸的設計 ............................................................................................. 24 壓缸的結構參數(shù)計算 .................................................................................... 24 筒壁厚計算 ......................................................................................... 24 筒外徑 ................................................................................................. 25 底厚度的計算 ..................................................................................... 25 壓缸的連接計算 ............................................................................................ 25 蓋連接計算 ......................................................................................... 25 軸與耳環(huán)連接計算 ............................................................................. 26 塞桿活塞桿強度及穩(wěn)定性驗算 .................................................................... 27 塞桿強度驗算 ..................................................................................... 27 塞桿穩(wěn)定性驗算 ................................................................................. 27 章小結 ............................................................................................................ 28 參考文獻 ............................................................................................................................. 29 致謝語 ................................................................................................................................. 30 1 前言 裝載機是一種常用的鏟土運輸機械，廣泛應用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山及國防工程中。其對加快工程建設速度，減輕勞動強度，提高工程質量，降低工程成本等都發(fā)揮著重要的 作用。因此，近年來，裝載機在國內外均得到了迅猛的發(fā)展，已成為工程機械的主導產(chǎn)品之一。 裝載機是一種常用的鏟土運輸機械，廣泛應用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山及國防工程中。其對加快工程建設速度，減輕勞動強度，提高工程質量，降低工程成本等都發(fā)揮著重要的作用。因此，近年來，裝載機在國內外均得到了迅猛的發(fā)展，已成為工程機械的主導產(chǎn)品之一。 如國外工程機械產(chǎn)品在集成電路、微處理器、微型計算機及電子監(jiān)控技術等方面都有廣泛的應用，一些節(jié)能新技術得到了推廣，可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性能得到了高度重視，并向大型化和微 型化方向發(fā)展。借鑒國外工程機械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，我國工程機械產(chǎn)品的發(fā)展走勢應是：大力發(fā)展機電一體化產(chǎn)品，實現(xiàn)裝載機工作狀態(tài)的自動監(jiān)測和控制，實現(xiàn)平地機的激光導平自動控制，實現(xiàn)在有毒、有危險環(huán)境下工程機械作業(yè)的遙控，大力提高產(chǎn)品的質量、可靠性和技術水平，大力發(fā)展工程機械品種，加強新技術的應用，改善駕駛員的工作條件。裝載機：應開發(fā)性能優(yōu)良的裝載機，如斗容量大、發(fā)動機功率大、掘起力大、傾翻負荷大、牽引力大、廢氣排放少的裝載機，應開發(fā)機電一體化技術、電子計算機技術、監(jiān)測技術水平高的裝載機，應開發(fā)作業(yè)可靠性好、安全性高 、舒適性好的產(chǎn)品，應開發(fā)可裝載、可抓物、可側卸、可起重的經(jīng)濟性好的一機多用型產(chǎn)品。有前途的產(chǎn)品是：輪式裝載機、大型裝載機、中小型多用途輪式裝載機、微小型裝載機、機電一體化輪式裝載機。 小型多功能裝載機可迅速有效的克服人力無法完成的工作。其靈活的工作空間、便捷的運輸方式，更可取代中國市政部門現(xiàn)有的不太適合市政施工的大型機械，如裝載機、履帶式挖掘機等。另外，機場、港口、碼頭、礦山、軍用設施、石油與煤氣管道鋪設等行業(yè)領域的建設和維護也是挖掘裝載機用武之地。它可以實現(xiàn) 了集裝載、推土、刮平、裝夾多種作業(yè)形式于一體，可 以做到一機多用，經(jīng)濟實用，擁有很好的市場開發(fā)前景。 2 第 1 章 裝載機液壓系統(tǒng)總體介紹 壓系統(tǒng)的工作原理 液壓 系統(tǒng)是由各種液壓元件（包括液壓泵、液壓閥、執(zhí)行元件及輔助元件等）按一定需要合理組合而成。他的工作原理是：液壓泵由電動機帶動旋轉后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進入液壓泵，當它從泵中輸出進入壓力管后，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸一腔，推動活塞和上作臺運動。這時，液壓缸一腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。由此可知 : 1）液壓傳動是液體作為傳遞能量的介質 ; 2）液壓傳動液壓能量傳遞 動力，是使用液壓傳動液體動能不一樣的 ; 3）液壓介質在控制介質中受控，調節(jié)狀態(tài)為上述，因此液壓傳動和液壓控制往往難以完全分離。 壓系統(tǒng)的組成部分 液壓傳動主要山以下四部分組成： 1） 能源設備 ： 將機械能轉化為油壓能量裝置，最常見的形式是壓力泵向液壓系統(tǒng)提供壓力油 ; 2）設備的實施 ： 油的液壓能量可以轉化為機械能裝置，可以是液壓缸的直線運動，可用于旋轉運動液壓馬達 ; 3）調節(jié)裝置的控制 ： 系統(tǒng)的油壓，流量或方向來控制或調整裝置，如安全閥，節(jié)流閥，閥門，開閥。 這些組件的不同組合形成了液壓系統(tǒng)的不同功能 ; 4）輔助裝置 ： 除上述三個部分以外的裝置，如油箱，油過濾器，油管等，它們在確保系統(tǒng)正常方面起著重要作用。 壓傳動的優(yōu)缺點 壓傳動的優(yōu)點 液壓系統(tǒng)具有如下優(yōu)點： 3 1）在相同的體積下，液壓裝置可以產(chǎn)生比電氣裝置更大的功率，因為液壓系統(tǒng)中的壓力可以大于電樞磁場中的磁力的 30 至 40 倍。在相同功率的情況下，液壓裝置尺寸小，重量輕，結構緊湊。液壓馬達的尺寸和重量只有等效功率馬達的 12％左右。 2）液壓裝置相對穩(wěn)定。液壓裝置由于重量輕，慣性小，響應快，易于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁換向。在往復式旋轉 運動中，液壓裝置的換向頻率可高達每分鐘 500 次，每分鐘達到 1000 次。 3）液壓裝置可實現(xiàn)無級調速范圍廣（速度范圍高達 1： 2000），也可在液壓裝置中進行速度控制。 4）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它是液壓，流量和流向的控制或調節(jié)，操作非常方便。結合液壓控制和電氣控制或氣動控制，可以實現(xiàn)復雜的順序和遠程控制。 5）液壓裝置容易實現(xiàn)過載保護。液壓元件可自動潤滑，使用壽命更長。 6）由于液壓元件已經(jīng)標準化，系列化和多功能化，液壓系統(tǒng)的設計，制造和使用更加方便。液壓元件的布置也具有很大的流動性。 7）采用液壓傳動 實現(xiàn)自動運動，比機械傳動簡單。 壓傳動的缺點 液壓系統(tǒng)具有如下缺點： 1）液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是液壓油壓縮性和泄漏等因素造成的 。 2）液壓傳動過程中往往會有更多的能量損失（摩擦損失，泄漏損失等 ），管路長也會泄露 。 3）液壓傳動對油溫變化較為敏感，其穩(wěn)定性非常易受溫度影響，因此不宜處于 過高或過低的溫度下 。 4）為了減少泄漏，制造要求中的液壓元件更高，因此更昂貴，對油污染更為敏感。 5）液壓傳動需要單獨的能源。 6）液壓傳動故障不容易找出原因。 一般來說，液壓傳動的優(yōu)勢突出，其 缺點將隨著科技的發(fā)展而逐漸克服 。 內外的發(fā)展狀況 用現(xiàn)狀 液壓傳動和氣動傳動，統(tǒng)稱為流體傳動，連同機械傳動和電氣傳動構成了現(xiàn)代工業(yè)中使用的三大傳動方式。 液壓傳動是機械傳動的新技術。從 300 多年前 開始，帕斯卡爾提出了靜壓傳動原理， 4 18 世紀末英國制造的液壓機開始計數(shù)，液壓傳動 已經(jīng) 有 了 二三百年的歷史。但是液壓驅動受到普遍關注，適用于國民經(jīng)濟各個環(huán)節(jié)，只有 50 多年左右的時間。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著現(xiàn)代科技和制造工藝的飛速發(fā)展，各種液壓元件的性能日益完善，液壓傳動開始得到廣泛應用。特別是高精 度，快速響應伺服閥，液壓技術的應用正在迅速發(fā)展。在 20世紀 70 年代末到 80 年代后期，山地電子計算機的飛速發(fā)展，推動了液壓技術進入數(shù)控液壓伺服技術時期。一般認為電子技術與液壓技術的結合是液壓系統(tǒng)自動控制的發(fā)展方向。液壓傳動山具有傳動平穩(wěn)，結構簡單，功率大，無級調速，定位精度高等優(yōu)點。因此，不僅廣泛應用于機床工程機械，農業(yè)機械，汽車，冶金，航空航天等領域。行業(yè)部門也在輕工機械中也得到廣泛應用。同時，隨著原子能的飛速發(fā)展，空間技術，電子技術等方面的液壓技術不斷向更深層次，更廣泛的發(fā)展領域發(fā)展。 近 20 年液壓技術的 發(fā)展極快，新元，配件不斷出現(xiàn)。如繼電器電液比例閥，暗盒式閥門，近年來正在開發(fā)中，試圖擁有電液比例控制液壓泵，數(shù)字閥等。應用領域也在不斷擴大，如太陽跟蹤系統(tǒng)，高層建筑地震系統(tǒng)采用液壓技術。之前，中國的液壓元件系列已經(jīng)比較完整，正在接近 準。許多工廠制造或引進了大量液壓傳動設備和生產(chǎn)線，實現(xiàn)了自動半自動控制的生產(chǎn)過程。 展動向 隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，液壓元件的結構和性能要求越來越高，看國內外液壓元件的發(fā)展趨勢，一般有以下兩個方面： 1）小型化，輕便，集成 隨著液壓機械自動化程度的不斷提高，組件 數(shù)量急劇增加，因此部件小型化，系統(tǒng)集成已成為液壓技術發(fā)展的主要方向之一。為了實現(xiàn)小而輕的口腔，液壓系統(tǒng)的壓力趨于高壓，如國外工程機械到 35進：航空配件進入 56? 63然，隨著壓力的增加，生命體系和組成部分的下降，重量也增加了這些矛盾的出現(xiàn)趨勢，對材料科學研究人員提出了新的問題。 在國外，液壓元件正在多功能或系統(tǒng)化的方向發(fā)展。例如：以方向控制方式為核心，加上其他功能的切斷。四通閥，液壓系統(tǒng)具有高度集成度，重量輕，小型化等特點。使用多功能閥（和組合閥）可以形成差動回路，安裝尺寸與普通電磁閥相同。 2）結合電子技術 流量控制閥的重要研究課題是通過使用電子部件作為信息處理和傳輸系統(tǒng)信息來控制控制閥，輸出流體的壓力作為功率輸出。在液壓技術方面，現(xiàn)在一般對比例電磁閥和數(shù)字閥感興趣，雖然都是開環(huán)控制，但與電液伺服閥相比，抗污染能力更強，易于制造，維護使用方便。 降低能源消耗是當前液壓技術中最重要的問題之一。系統(tǒng)的能耗主要由能量儲備法， 5 能量回收法，負荷壓力，流量和功率匹配法以及微電腦控制液壓系統(tǒng)控制。 隨著液壓技術的高壓，高速，高流動方向，降低液壓系統(tǒng)噪聲是一個突出的問題，所以近 10 年來，全國各地對液壓元件和 系統(tǒng)噪聲的降低進行了大量的研究。 為提高液壓產(chǎn)品的可靠性，人們越來越重視可靠性技術的研究與應用。如組件的開發(fā)，提高組件污染補償測試方法的快速使用壽命，系統(tǒng)故障診斷設備和系統(tǒng)可靠性預測技術研究。 章小結 本章簡要介紹了液壓系統(tǒng)，綜合介紹了液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點及其應用與發(fā)展現(xiàn)狀。 液壓系統(tǒng)液壓裝置相對平穩(wěn)。 液壓裝置是液壓系統(tǒng)常用的原因之一，因為它們重量輕，慣性小，響應快，容易快速起動，制動和頻繁換向。 液壓系統(tǒng)正在 改進 中， 正在朝著 體積小，重量輕，集成化的方向 改進 ，勢必對行業(yè)的未來有相當?shù)耐苿恿Α? 6 第 2 章 裝載機液壓系統(tǒng)設計 載機液壓系統(tǒng)的設計要求 述 裝載機主要用于散裝材料的處理和整平 ， 也可用于輕度挖掘工作。高效率和良好的機動性是廣泛應用的液壓工程機械。 裝載機的行走裝置都采用液壓機械傳動，其液壓操縱的換檔變速箱得到廣泛應用 ;裝載機的工作裝置為動臂和鏟斗，多數(shù)為裝在機架上的四連桿機構；他和轉向機構都采用液壓傳動。因此裝載機的液壓系統(tǒng)由工作裝置、液壓動力轉向組成。工作裝置系統(tǒng)又包括動臂升降液壓缸回路和轉斗液壓缸回路，兩者構成串并聯(lián)回路。 式裝載機液壓系統(tǒng)基 本要求 液壓系統(tǒng)的設計應從 實際出發(fā) ， 引進國外的先進技術 ，除主機應符合性能和作業(yè)要求外，還必須滿足重量輕，體積小，成本低，效率高，結構簡單，可靠，并且維護了一些被接受的設計原則。 要求液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)工作裝置鏟裝、提升、保持和傾斜等動作。轉斗機構采用鉸接轉向，要求液壓系統(tǒng)實現(xiàn)鉸接車架折腰轉向車架。設計的目的是充分滿足總體設計的要求，實現(xiàn)各種不同工作裝置的動力傳動或控制功能。設計的原則是利用先進的機電液控制和傳動技術，選擇國際知名品牌的液壓傳動元件優(yōu)化組合，提供先進可靠的系統(tǒng)配置。 式裝載機液壓系統(tǒng)設計 已知參數(shù) 1) 轉斗油缸的行程為 500 2) 卸載時間為 3s； 3) 動臂油缸的行程為 925 4) 動臂升舉時間 8s； 5) 動臂下降時間為 6s； 7 6) 液壓缸的安裝長度 1455 7) 轉向液壓缸的速度 訂液壓系統(tǒng)方案 路循環(huán)方式的分析與選擇 油路的循環(huán)方式分為開式和閉式兩種。開式回路散熱較方便，但油箱占空間較大；抗污染性較差，采用壓力油箱和慮油器改善；用平衡閥進行能耗限速，用制動法進行能耗制動，引起油液發(fā)熱；對泵的自吸性要求較高。閉式回路較復雜，須 用輔助泵換油冷卻；抗污染性較好但油液過濾要求高；液壓泵由電動機拖動時，限速及制動過程中拖動電機能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，在生限速及在生制動；對主泵的自吸性無要求。 通過對比，本系統(tǒng)采用開式回路。 定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓馬達。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉運動。 本機動作機構均為單純的直線往復運動。各直線運動機構均為單活塞桿雙作用液壓缸直接驅動。 機構液壓回路的確定 1) 轉斗動作回路確定 這種機體的作用主要是通過閥門的有機結合達到要求的動作要求， 鏟斗向前并放下。需要可靠的工作，易于操作，并且需要自動限制。定向閥向右，左，中間分別實現(xiàn)鏟斗放開，向前和鎖定。 應在鏟斗油缸的小油室回路中設置雙作用安全閥。在吊臂提升過程中，由于不協(xié)調的運動，磚和鏟斗的連桿機構受到一定程度的干擾，也就是提升起重臂時提升液壓缸的活塞桿被拉出，吊桿下降當活塞桿被迫回到頂部時。此時閥門在中間，油屏障無處可見。為了防止液壓缸過載或真空，雙作用液壓缸可以起到促油作用。當產(chǎn)生真空時，油可以通過止回閥從氣缸中吸出 。 其原理圖如下圖 7 8 圖 2斗動作回 路 2) 動臂動作液壓回路確定 本機構要求通過換向閥的控制，實現(xiàn)動臂油缸的提升、中立、下降、浮動四個工作位置。 換向閥處于中位時，動臂液壓缸處于浮動狀態(tài)，以便在堅硬的地面上鏟取物料或進行鏟推作業(yè)。此時動臂隨地面狀態(tài)自由浮動，提高作業(yè)效能。 吊臂需要更快的提升速度和良好的低速微調性能。 液壓缸通過雙泵進油，流量可達 320L / 上升和下降狀態(tài)可以控制閥門開度的大小來實現(xiàn)油門速度。 9 圖 2臂動作液壓回路 3) 轉向液壓回路的確定 裝載機的運行周期短，動作應靈活，這一特點 決定了轉向機構的要求敏感。 裝載機需要穩(wěn)定的轉向速度，這是進入轉向油缸所需的油流量恒定的，液壓缸主要從液壓泵轉向泵，當發(fā)動機受其他負載轉速影響時，會影響 轉速的穩(wěn)定性， 這需 時 要添加輔助泵，通過流量控制閥添加流量泵來減少流量，保證流量保持在油流穩(wěn)定。 圖 2向機構液壓系統(tǒng) 4) 變速箱液壓系統(tǒng)回路的確定 如圖 7且變速操縱油路和變矩器補償冷卻油路是 連在一起的。采用變矩器、動力換檔變速箱的工程機械，變速箱換檔的離合器、制動器的操縱油泵和行駛轉向操縱油泵有發(fā)動機驅動。發(fā)動機熄火，這些油泵也都不運轉，因此無壓力油，變速箱處于空檔位置，無法進入各檔，也不能操縱轉向。另外，一般變矩器反向傳動性能差，即輸出軸將力矩反傳到輸入軸的能力也很差。 變速箱掛不上檔，變矩器又不能反向傳力，如果一旦機械由于啟動系統(tǒng)故障或其他原因發(fā)動機不能啟動時，就很難用其他機器拖動它。 發(fā)動機熄火時，油壓轉向系是不起作用的，也不能利用發(fā)動機制動。因此一旦發(fā)動機熄火就不能拖走，這對設備維修工 作帶來很多不便。 解決上一問題的方法一般是在變矩器泵輪和渦輪制建設超越離合器（自由輪）或閉鎖離合器 ,以解決變矩器不能反向傳力的問題。外加變速箱操縱油泵和轉向操縱油泵各一個， 10 與行走部分（車輪）相連接，只要車輪轉動，這兩個油泵就轉動，供給壓力油操縱換檔和轉向。 圖 2速箱系統(tǒng)簡圖 制液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)設計中重要的一步 是 擬定液壓系統(tǒng)圖，擬定液壓系統(tǒng)圖包括兩項內容：通過仔細分析 選出合理的液壓回路；把選出的液壓回路組合成液壓系統(tǒng)。 由于有多種方案，本方案是在歸 納、整理，增加一些必要的元件和輔助油路后，并參考了國內外 比較成熟的同類系統(tǒng) 。根據(jù)以上分析，按以下幾點要求 : 1) 歸納 相同或相近的液壓元件，使系統(tǒng)結構簡單 ，并且 盡可能采用標準元件。 2) 保證系統(tǒng)上作循環(huán)中每個動作都安全可 行 、無相互干擾。特別要注意系統(tǒng)中壓力控制元件的調節(jié)壓力之間的關系。 3) 盡可能提高系統(tǒng)的 工作 效率，防止系統(tǒng)過熱。 4) 盡可能使系統(tǒng) 設計 經(jīng)濟合理，便于維修。 為此，擬定了系統(tǒng)原理圖如圖 2 11 圖 2壓系統(tǒng)原理圖 定液壓系統(tǒng) 的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，他們是設計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外負載。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結構尺寸。 圖 2示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。 圖 2壓系統(tǒng)計算簡圖 12 壓缸載荷組成 作往復直線運動的液壓缸上的總負載由工作負載、導軌摩擦負載、慣性負載、重力負載、密封阻力、背壓阻力六部分組成。 1) 工作載荷 見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、及壓力等，這些作用力的方向與與活塞運動方向相同為負， 相反為正。 2) 導軌摩擦負載 于水平導軌 (2式中 G—— 運動部件所受的重力， N； 外載荷作用于導軌上的正壓力， N； μ—— 摩擦系數(shù) ,對于鑄鐵導軌 μ=動導軌 , μ= 3) 慣性載荷 ?(2式中 g—— 重力加速度， m/s； g= Δv—— 速度變化量， m/s ； Δt—— 啟動或制動時間， s。一般 Δt=于輕載低速運動部件取小值，對于高速重載部件一般取大值。行走機械一般取 Δv/Δt= 以上三種載荷之和稱為液壓缸的外負載 動加速時 ： W g F F ?? ? ?(2穩(wěn)態(tài)運動時 ： W g F??(2 減速制動時 ： W g F F ?? ? ?(2工作載荷 非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 。 除外載荷 用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力 由于各種液壓缸的密封材質和密封形式不同，密封阻力難以精確計算， 一般估算為 ? ?1?(2式中 ηm—— 液壓缸的機械效率 ,一般取 (2? ?f F??? 13 由上式計算出動臂液壓缸的總推力 04N，鏟斗液壓缸的總推力為 04N，轉向液壓缸缸的推力為 04N。 選系統(tǒng)工作壓力 選擇壓力 要 根據(jù) 載荷和設備類型。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力要執(zhí)行元件的尺寸，對于某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗的經(jīng)濟性角度也不 合適 ；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封 性 、精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對于固定尺寸不太受限制的設備，壓力可以選低一些，設備壓力要選得高一些。具體參照表 2表 2 2按載荷選擇工作壓力 載荷 104 N 5 工作壓力 ～7 表 2各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機械類型 磨床 組合機床 門刨床 拉床 小型工程機械 大中型挖掘機 工作壓力 2 3～ 5 2～8 8～ 10 10～ 18 20～ 32 上表 2 2步確定工作裝置液壓系統(tǒng)工作壓力為 16向液壓控制系統(tǒng)工作壓力為 13 算液壓缸的主要結構尺寸 液壓缸的鋼筒內徑、活塞桿直徑及有效面積是主要結構參數(shù)。計算方法是：先由最大負載和選取的設計壓力及估取的，液壓缸的有關設計參數(shù)如圖 214 圖 2壓系統(tǒng)的主要設計參數(shù) 這里要確定的參數(shù)是液壓缸的內徑和活塞桿直徑。 由圖 2得 (2式中 進油腔壓力， 進油腔有效面積， F—— 液壓缸 總負載， N。 F=m ， η般取 ηm= 回油腔壓力（背壓）， 回油腔有效面積 ， 背壓 值可根據(jù)系統(tǒng)的特點及調速性能要求參考表 2選一個參考值，待系統(tǒng)回路確定后再作修正。 為了能夠利用上式進行設計，必須先選定背壓 活塞桿直徑 d 與液壓內徑 D 的比值，記為 (2其比值可按工作壓力選取參照表 2 表 2行元件參考背壓 系統(tǒng)類型 油路結構 背壓 /、低壓系統(tǒng) 簡單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調速系統(tǒng) 油路帶調速閥的調速回路 油路帶背壓閥 用帶補油泵的閉式回路 高壓系統(tǒng) 同上 比中低壓系統(tǒng)高50%～ 100% 高壓系統(tǒng) 如鍛壓機械等 初算時可忽略不及 1 1 2 2p A F p A?? 15 表 2工作壓力選取 d/D 工作壓力 7.0 d/D 公式 (2入 (2得液壓缸的內徑為 (2單桿液壓缸 各個回路的背壓值均選為 0。 1) 確定轉斗油缸的內徑及活塞桿直徑 由上式 (2求得 25表 2選 d/D=d=圓整， d 取88 2) 確定動臂油缸的內徑及活塞桿直徑 由式 (2求動臂油缸內徑 65臂油缸有速比要求取速比為 λ=（ 2 (2中 λ—— 速比。求出 d=82 3) 確定轉向油缸的內徑及活塞桿直徑 由式 (2轉向油缸內徑為 00求伸出縮回速度相，取 d=d=71 算 液壓缸所需流量 液壓缸工作時所需的流量 ： (2式中 A—— 液壓缸的有效作用面積， 1) 轉 斗油缸流量 定 轉斗油缸縮回速度為 s，由式 (2得， (v/4= 2) 動臂油缸流量 定 動臂油缸的伸出速度為 s,=148L/ 3) 轉向油缸流量 定 轉向油缸的伸出速度為 s, =63L/ ? ?21241??????1??Q 16 算液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 按照最后確的液壓缸的結構尺寸計算出液壓缸的實際工作壓力，最終計算出工作裝置液壓系統(tǒng)液壓缸的最大實際工作壓力為 向系統(tǒng)液壓缸的實際工作壓力為 11 壓元件 壓泵的選擇 1) 確定液壓泵的最大工作壓力 液壓泵的最大工作壓力與執(zhí)行 機構 的性質有關。 通常有兩種情況：一種是在執(zhí)行機構末端發(fā)生的最大工作壓力（例如壓缸或壓緊缸）。第二種是執(zhí)行 機構 中的最大工作壓力出現(xiàn)在運動狀態(tài)（例如組合機）。 對于第一種情況，液壓泵的最大工作壓力是執(zhí) 行 機構所需的最大壓力。 對于第二種情況，液壓缸的最大工作壓力應為執(zhí)行 機構 在進氣管總壓力損失中所需的最大壓力之和，即 (2式中 液壓缸的最大工作壓力， 執(zhí)行元件所需的最大壓力， ΣΔp—— 從液壓泵出口到液壓缸或馬達之間總的管路損失， ΣΔp 的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵瘟魉俨淮蟮?，取 ΣΔp=（ 路復雜進口油調速閥的，取 ΣΔp=（ 由上述計算可知，對于工作裝置液壓系統(tǒng)系統(tǒng)，液壓缸的最高壓力為 ΔΣ于轉向液壓系統(tǒng)，液壓缸的最高壓力為 11 ΔΣp 取 1 工作裝置液壓泵的工作壓力為 15 轉向系統(tǒng)液壓泵的工作壓力為 12 2) 確定液壓泵的流量 多液壓缸同是工作時，液壓泵的輸出流量 (2式中 K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 K= Σ 同時動作的液壓缸的最大總流量。對于工作過程中節(jié)流調速的系統(tǒng)，還應加上溢流閥的最小溢流量，一般取 0-4 m/s。 對于工作裝置液壓系統(tǒng)系統(tǒng)，液壓缸的最大流量發(fā)生在最高點處的卸荷，由前面計算可得同時動作的液壓缸的最大流量為 1pp p p? ? ??m Q? ? 17 K 取 ， 60L/ 對于轉向液壓系統(tǒng)，轉向油缸的流量 63 L/ K 取 ， 76L/ 3) 選擇如液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的 ，按系統(tǒng)擬定的液壓泵形式，從手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25%～60%。 工作裝置液壓系統(tǒng)選用 050 型 雙聯(lián)齒輪泵。 轉向液壓系統(tǒng)選用 齒輪泵。 壓閥的選擇 控制元件的類型和安裝方式，在擬定液壓原理圖時已經(jīng)確定，這里要做的是根據(jù)閥所需要的最大工作壓力和流量來選擇標準閥類的規(guī)格。通常所選閥的額定壓力必須大于最大工作壓力， 流量必須大于通過閥的實際最大流量，同時要注意以下幾點： 1） 溢流閥或卸荷閥的額定流量不得小于泵的最大流量。 2） 流量控制閥的額定流量除需大于調速范圍內的最大流量外，閥的最小穩(wěn)定流量必須小于低速時要求的最小穩(wěn)定流量，即 m in m v A?(2式中 閥的最小穩(wěn)定流量， L/ — 執(zhí)行元件的最低速度， m/s； A—— 液壓缸工作腔的有效面積， 由此，選出液壓閥 型號如下 (參照液壓系統(tǒng)圖 )： 閥 7， 8—— 342D※ 10—— 閥 11—— 閥 12—— ； 閥 13—— 34S※ 元件的選擇 1) 油管的選擇計算 油管類型的選擇 :油管類型主要根據(jù)使用場合和系統(tǒng)的最大工作壓力來選擇。一 般選用原則是中高壓系統(tǒng)；裝配不便的中低壓系統(tǒng)可用銅管，有相對運動部件間的連接采用橡膠軟管。 18 內徑計算：通過油管的流量和油管內允許的流速來確定 油管內徑。 (2式中 Q—— 通過管道內的流量 ， L/ v—— 管內允許流速 ， m/s，見表 2 表 2許流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管道 般取 1m/s 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短粘度小取大值 液 壓系統(tǒng)回油管道 計算，有如下結果： 雙聯(lián)泵并聯(lián)后管道允許流速取 s，經(jīng)計算 內徑取 轉向油缸吸油口管道速度取 s， 經(jīng)計算內徑取 轉向油缸排油口管道速度取 s,經(jīng)計算內徑取 工作裝置液壓系統(tǒng)壓油管道速度取 3m/s，經(jīng)計算內徑為 工作裝置液壓系統(tǒng)回有管道速度取 s，經(jīng)計算內徑為 2) 油箱容量的計算 初始設計時，先按經(jīng)驗公式 (2定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后再按散熱的要求進行校核。經(jīng)驗 公式為： (2式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積， α—— 經(jīng)驗系數(shù)，見表 2 表 2驗系數(shù) α 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 α 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)的供油要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油不能溢出油箱，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 工作裝置液壓系統(tǒng)雙聯(lián)泵的流量為 2×驗系數(shù) α=1。此時算出油箱的有效容積為 4 19 23 ? ? ? ????壓系統(tǒng)的性能驗算 液壓系統(tǒng)的初始設計在某些估計參數(shù)下進行。 當電路形成時，液壓元件和連接管道完全確定，系統(tǒng)的設計根據(jù)實際情況進行分析。 對于一般的液壓驅動系統(tǒng)，主要是進一步精確計算各部分液壓回路的壓力損失，體積損失和系統(tǒng)效率，壓力沖擊和加熱等。 據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，一些不合理的制度調整問題， 或者 采取其他必要措施。 壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失 Δ路的局部壓力損失 Δ閥類元件的局部損失Δ的壓力 損失為： (2(2(2式中 l—— 管道長度， m。 l=5m； d—— 管道內徑， m； v—— 液流平均速度， m/s； ρ—— 液壓油密度， kg/ λ— —沿程阻力系 數(shù)； ξ—— 局部阻力系數(shù)。 選用 20 號機械油，正常運轉后油的運動黏度 ν=0s，油的密度 ρ=928 kg/m