3336 全液壓輪式裝載機液壓系統的設計

3336 全液壓輪式裝載機液壓系統的設計,液壓,輪式,裝載,系統,設計 XXXXXXX畢業(yè)設計說明書題 目：全液壓輪式裝載機液壓系統的設計——直動式溢流閥的設計專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： XXXXXXX 姓 名： XXXXXXX 指導教師： XXXXXXX（教授） 完成日期： 2012 年 5 月 27 日 XXXXXXX畢業(yè)論文（設計）任務書論文（設計）題目：全液壓輪式裝載機液壓系統的設計——直動式溢流閥的設計學號： XXXXXXX 姓名： XXXXXXX 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師：XXXXXXX 系主任： XXXXXXX 一、主要內容及基本要求 1、了解全液壓輪式裝載機的液壓系統的工作原理及流程； 2、確定液壓系統的主要參數，驗算液壓系統的性能； 3、用 Auto CAD 繪圖軟件繪制裝配圖，零件圖； 4、設計說明書 8000 字以上，內容完整，計算準確； 5、外文翻譯 3000 左右字符； 二、重點研究的問題動臂液壓缸的設計，直動式液流閥的設計。 三、技術指標主要技術參數：額定斗容 5 ，液壓泵的理論流量 =505.163 ，液壓泵的功率 =210.4853mtqmin/LP轉向泵流量 ≈61.2 油箱體積 ≈1520KWQin/L0V 四、進度安排序號 各階段完成的內容 完成時間1 查閱資料、調研 1 周2 開題報告、制定設計方案 2 周3 設計計算 3~8 周4 CAD 畫圖 9~12 周5 整理說明書、外文翻譯 13~14 周6 修改圖紙和說明書 15 周7 打印圖紙、畢業(yè)設計答辯五、應收集的資料及主要參考文獻[1] 液壓傳動與氣壓傳動[M]。華中科技大學出版社。2008 楊曙東 何存興主編[2] 現代工程圖學[M].湖南科學技術出版社。2000 周良德 楊世平 邱愛紅等主編[3] 機械設計（第八版）[M].高等教育出版社北京.2002 紀名剛等主編[4] 機械原理（第七版）[M].西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.2006[5] 工程機械液壓系統設計計算（M） ．北京：機械工業(yè)出版社，1985．[6] 液壓元件與系統（M） ．北京：機械工業(yè)出版社，2005 李壯云等編[7] 行走機械液壓傳動． （M） ．北京：人民交通出版社，2003 姚懷新編[8] 現代工程機械液壓系統分析（M） ．北京：人民交通出版社，1998 顏榮慶編[9] 孔慶華 劉傳紹.極限測量與測試技術基礎[M].上海：同濟大學出版社.2002[10] 實用液壓技術（M） ．北京：機械工業(yè)出版社，1999 張磊編[11]理論力學（M）.西北工業(yè)大學出版社 2004 尹冠生 XXXXXXX畢業(yè)設計評閱表學號 XXXXXXX 姓名 XXXXXXX 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目：全液壓輪式裝載機液壓系統的設計——直動式溢流閥的設計評價項目 評 價 內 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標，體現學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的；2.難度、份量是否適當；3.是否與生產、科研、社會等實際相結合。能力1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運用知識的能力；3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力；4.是否具備一定的外文與計算機應用能力；5.工科是否有經濟分析能力。論文（設計）質量1.立論是否正確，論述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；3.有無理論價值或實際應用價值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價XXXXXXX 同學在畢業(yè)設計期間，能努力學習，刻苦鉆研，作風踏實，行動積極，面對難題敢于鉆研。能認真完成畢業(yè)設計任務，論文撰寫基本流暢、工作量較飽滿、論文格式符合規(guī)范，圖標較清楚，鑒于其本科畢業(yè)設計已達到學士學位論文的要求。 同意其進行畢業(yè)論文答辯。評閱人： 2012 年 5 月 日 XXXXXXX畢業(yè)論文（設計）鑒定意見學號：XXXXXXX 姓名： XXXXXXX 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 32 頁 圖 表 7 張論文（設計）題目：全液壓輪式裝載機液壓系統的設計——直動式液流閥的設計 內容提要： 目前國內外的裝載機廣泛采用液壓技術，可使整個裝載機的技術經濟指標得到提高。裝載機主要用于裝卸運作業(yè)。本設計的主要內容包括：工作裝置液壓系統、轉向機構液壓系統和行走機構液壓系統的設計計算；標準液壓元件的選擇計算；液壓系統的驗算；非標件直動式溢流閥和動臂液壓缸的設計計算。行走機構采用腳踏式操縱，先導控制的液控調速方式，使調速換向更為方便；工作裝置采用先導控制，使系統操作更加簡便；轉向機構采用方向盤轉向，運用人機學，使駕駛室的布置更為合理，便于操縱。整個系統安全可靠、結構緊湊和維修方便。 指導教師評語XXXXXXX 同學在畢業(yè)設計期間，態(tài)度積極端正，認真查閱了一系列文獻資料，做了比較充分的準備工作，在此期間完成了方案的初步設計，方案被認定可行。在此基礎上，該同學通過對方案的分析，完成了全液壓輪式裝載機液壓系統的設計，以及液壓元件直動式液流閥的設計，并完成了相關的特性分析。利用 CAD 軟件畫出了液壓系統的結構圖和裝配圖以及部分零件圖。完成了說明書的書寫以及相關外文文獻的翻譯。在設計過程中，XXXXXXX 同學認真努力，論文立意正確，論述比較清楚，符合設計要求。同意該同學參加答辯。指導教師： 年 月 日答辯簡要情況及評語答辯小組組長： 年 月 日答辯委員會意見答辯委員會主任： 年 月 日 目錄摘要 ...........................................................IAbstract ......................................................II前 言 .......................................................1第一章 全液壓輪式裝載機液壓系統的工作原理 .....................21.1 設計依據 .................................................21.1.1 全液壓輪式裝載機液壓系統的主要特點 ..................21.1.2 設計參數 ............................................21.2 全液壓輪式裝載機液壓系統的工作原理 .......................31.2.1 行走機構液壓系統 ....................................3 1.2.2 工作裝置液壓系統 ....................................61.2.3 轉向機構液壓系統 ....................................8第二章 液壓系統主要參數的確定 ................................102.1 行走機構液壓系統若干問題 ................................102.1.1 液壓泵參數的確定 ...................................102.1.2 液壓馬達的參數 .....................................112.2 鉸接式車架的計算載荷 ....................................122.2.1 兩缸軸線至鉸接點中心距離和行程確定 .................122.2.2 轉向泵流量 .......................................12Q2.2.3 最小轉彎半徑 .......................................122.3 工作裝置液壓系統 ........................................132.3.1 活塞直徑和活塞桿直徑的確定 .........................132.3.2 液壓缸流量的計算 ...................................132.4 原動機功率選擇計算 ......................................142.4.1 運輸工況功率 .......................................142.4.2 插入工況功率 .......................................15第三章 非標準液壓元件的設計 ..................................163.1 動臂液壓缸的設計 ........................................163.1.1 液壓缸的設計計算 ...................................163.1.2 液壓缸的作用能力、作用時間及儲油量的計算 ...........173.1.3 液壓缸壁厚的計算 ...................................183.1.4 活塞桿的計算 .......................................183.1.5 液壓缸零件的連接計算 ...............................20 3.2 直動式溢流閥的設計 ......................................233.2.1 設計要求 ...........................................233.2.2 主要結構尺寸的初步確定 .............................233.2.3 靜態(tài)特性計算 .......................................253.2.4 彈簧的設計計算 .....................................26第四章 結束語.................................................30參考文獻 ......................................................31附錄 ..........................................................32 I全液壓輪式裝載機液壓系統的設計——直動式溢流閥的設計摘要目前國內外的裝載機廣泛采用液壓技術，可使整個裝載機的技術經濟指標得到提高。裝載機主要用于裝卸運作業(yè)。本設計的主要內容包括：工作裝置液壓系統、轉向機構液壓系統和行走機構液壓系統的設計計算；標準液壓元件的選擇計算；液壓系統的驗算；非標件直動式溢流閥和動臂液壓缸的設計計算。行走機構采用腳踏式操縱，先導控制的液控調速方式，使調速換向更為方便；工作裝置采用先導控制，使系統操作更加簡便；轉向機構采用方向盤轉向，運用人機學，使駕駛室的布置更為合理，便于操縱。整個系統安全可靠、結構緊湊和維修方便。 IIAbstractRecently, 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 includes 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 piloted 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 suitable 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 valve1前 言一、研究或設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)。該課題結合機械設計專業(yè)的教學內容和我省工程機械的應用及發(fā)展，對裝載機液壓系統作較深入的分析研究。根據設計依據及要求，完成裝載機液壓系統的設計——直動式溢流閥的設計，進一步掌握液壓系統的設計方法和步驟。通過畢業(yè)設計，使我們進一步鞏固、加深對所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統化、綜合化；使我們獲得了從事科研工作的初步訓練，培養(yǎng)我們的獨立工作、獨立思考和綜合運用已學知識解決實際問題的能力，尤其注重培養(yǎng)我們獨立獲取新知識的能力；培養(yǎng)我們在設計方案、設計計算、工程繪圖、實驗方法、數據處理、文件表達、文獻查閱、計算機應用、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實際的正確設計思想和觀點，樹立嚴謹、負責、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。二、研究或設計的國內外現狀和發(fā)展趨勢液壓技術式一門先進的技術，特別是計算機技術的發(fā)展再次將液壓、技術推向前進，發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術。目前國內外的裝載機都采用液壓技術，可使整個裝載機的技術經濟指標得到提高，其發(fā)展趨勢是開發(fā)節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型產品，并研制無泄漏裝載機，微電子及機電液一體化技術將獲得越來越廣泛的應用，安全性及舒適性是產品發(fā)展的重要目標， 大型化與微型化仍是產品系列化的兩極方向，技術進步、人才培養(yǎng)和售后服務將成為企業(yè)生存的三大關鍵內在因素，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、主要研究或設計內容，需要解決的關鍵問題和思路主要設計內容包括：設計 5 全液壓輪式裝載機液壓系統、直動式溢流閥和動臂3m液壓缸的設計、液壓系統的設計計算、標準液壓組件的選擇計算、液壓系統的驗算、非標準件的設計計算等。需要解決的關鍵問題是液壓系統無極調速回路及液壓系統安全保護回路的設計。可以通過綜合應用已學的理論知識解決設計中的問題。2第一章 全液壓輪式裝載機液壓系統的工作原理1.1 設計依據1.1.1 全液壓輪式裝載機液壓系統的主要特點1、設計用于露天作業(yè)的前端式裝載機的液壓系統，該裝載機的工作裝置、轉向機構和行走機構均采用液壓傳動。2、行走機構能實現無級調速。3、工作裝置、轉向機構和行走機構，采用單獨驅動。4、工作裝置為反轉連桿式。5、行走機構為輪胎式。6、采用柴油機為動力。7、安全可靠、機構緊湊、維修方便。1.1.2 設計參數1、額定斗容 5 。3m2、額定載重量 10 。t3、軸距 3.5 。4、輪距 2.8 。5、機重 24 。t6、工作裝置（1） 、工作壓力 10—14 ；MPa（2） 、轉斗缸最大推力 22 ；鏟斗卸載時間 3—6 ；轉斗時間 2—5 ；轉斗缸行t ss程 520 ；m（3） 、動臂缸最大推力 20 ；動臂提升時間 2—5 ；動臂下降時間 3—6 ；動臂t缸行程 560 。7、轉向機構（1） 、工作壓力 10—14 ；MPa（2） 、最大轉向阻力矩 2100 ；mkg?（3） 、最大轉向角 30—40°；（4） 、鉸接兩車架從最左到最右偏轉角所需時間為 3—6 。s8、行走機構（1） 、工作壓力 18—26 ；Pa（2） 、最大行走速度 15 ；hkm/（3） 、工作速度 3—4 ；（4） 、最大牽引力 30 ；t3（5） 、輪胎滾動半徑 680 ；m（6） 、最大爬坡能力 30°。1.2 全液壓輪式裝載機液壓系統的工作原理輪式裝載機液壓系統包括行走機構液壓系統、工作裝置液壓系統和轉向機構液壓系統三個部分，見圖 1.1。1.2.1 行走機構液壓系統行走機構液壓系統按其作用分為：主回路、補油和熱交換回路、調速和換向回路、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→前輪內曲線徑向柱塞馬達9（后輪內曲線徑向柱塞馬達 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→斜軸式軸向柱塞變量泵 5 的低壓側。（2） 、熱交換回路前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 或后輪內曲線徑向柱塞馬達 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→調壓閥 11→ 前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 或后輪內曲線徑向柱塞馬達 10 的殼體→過濾器 60→油箱 61。注意：調壓閥 22 的開啟壓力＞調壓閥 11 的開啟壓力，才能實現正常的熱交換。（3） 、調速和換向回路a、若腳踏先導閥 17 上位工作4齒輪泵 1→分流閥 21→斷流閥 20（圖示位）→腳踏先導閥 17 上位→液動閥 25 下端 液動閥 25 閥芯上移，下位工作。?先導泵 3→液動閥 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→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→前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 或后輪內曲線徑向柱塞馬達 10 的轉向改變實現裝載機的前進或后退。 b、若腳踏先導閥 18 上位工作齒輪泵 1→分流閥 21→斷流閥 20→腳踏先導閥 18 上位→液動閥 25 上端 液動閥?25 閥芯下移，上位工作。先導泵 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→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→前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 或后輪內曲線徑向柱塞馬達 10 的轉向改變實現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）當前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 或后輪內曲線徑向柱塞馬達 10 為高速工況（即變速閥 15 為圖示位） 連通閥 16 左移，即是圖示位工作 前后輪?的油路連通；當前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 或后輪內曲線徑向柱塞馬達 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速閥 27 由離心調速器控制，離心調速器與發(fā)動機是用帶輪連接。a、若外負載 F↑，超過發(fā)動機 ，發(fā)動機轉速↓ 調速閥 27出N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；（低壓控制油作用）離心調速器作用5圖1.15立方全液壓輪式裝載機液壓系統圖6停車時，斷流閥 20 左位工作，則連通腳踏先導閥 17 和腳踏先導閥 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→斜軸式軸向柱塞變量泵 5 缸體擺角回零， 為零→前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 和后輪內曲線徑向柱塞q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→前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 和后輪內曲線徑向柱塞馬達 10。（6） 、壓力保護回路a、主回路高壓保護系統的工作壓力 ＞過載閥 7 過載閥 7 開啟溢流。系PP?b、低壓保護調壓閥 22 控制補油壓力。c、油馬達背壓保護前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 和后輪內曲線徑向柱塞馬達 10 排出的部分熱油→調壓閥 14→背壓閥 26→過濾器 60→油箱 61當系統長時間不工作時，按下換向閥 8→將斜軸式軸向柱塞變量泵 5 吸排油口相通→前輪內曲線徑向柱塞馬達 9 和后輪內曲線徑向柱塞馬達 10 不轉動 裝載機不動。?1.2.2 工作裝置液壓系統1、轉斗液壓缸 52 活塞桿伸出（1） 、先導油路將轉斗先導閥 37 的手柄向左按下先導泵 3→單向閥 29→轉斗先導閥 37 左上位→轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 左端 轉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→轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 左腔→轉斗液壓缸52 活塞腔 轉斗液壓缸 52 活塞桿向外伸出?；赜吐罚恨D斗液壓缸 52 活塞桿腔油→轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 左腔→過濾器 55→油箱 61。2、轉斗液壓缸 52 活塞桿縮回（1） 、先導油路將轉斗先導閥 37 的手柄向右按下先導泵 3→單向閥 29→轉斗先導閥 37 右上位→轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 右端 轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 右位工作。?7（2） 、主油路進油路：工作泵 2→單向閥 46→轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 右腔→轉斗液壓缸52 活塞桿腔 轉斗液壓缸 52 活塞桿縮回。?回油路：轉斗液壓缸 52 活塞腔油→轉斗液壓缸多路液動換向閥 45 右腔→過濾器55→油箱 61。3、轉斗液壓缸 52 補油和過載保護補油：轉斗液壓缸 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） 、先導油路將動臂舉升先導閥 38 的手柄向右按下先導泵 3→單向閥 29→動臂舉升先導閥 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?；赜吐罚簞颖垡簤焊?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） 、先導油路將動臂舉升先導閥 38 的手柄向左按下，按到左中位先導泵 3→單向閥 29→動臂舉升先導閥 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?；赜吐罚簞颖垡簤焊?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閥 38 的手柄向左按下，按到左上位先導泵 3→單向閥 29→動臂舉升先導閥 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 補油和過載保護8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、其他元件的作用調壓閥 36 的作用是調節(jié)減壓閥式先導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 向動臂舉升先導閥 38 和轉斗先導閥 37 緊急供應操縱油。9、工作泵（主泵）2 過載保護當轉斗液壓缸 52 和動臂液壓缸 53 不工作時，工作泵 2→油箱 61；當轉斗液壓缸 52 或動臂液壓缸 53 工作時，系統過載，工作泵 2→安全閥 47→油箱 61。1.2.3 轉向機構液壓系統1、直線行駛方向盤不轉→全液壓轉向器 31 處于中位（圖示位）→液動主控制閥 32 處于中位（圖示位）→轉向液壓缸 54 沒有液壓油通過 裝載機直線行駛。?轉向泵 4→定差溢流閥 33→油箱 61。2、右轉彎（1） 、先導油路順時針轉動方向盤→螺桿軸向上移→全液壓轉向器 31 上移 全液壓轉向器 31 下位工作。先導泵 3→全液壓轉向器 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 中的先導閥口→液動主控制閥32 的右端→全液壓轉向器 31 下位→過濾器 55→油箱 61。（2） 、主油路進油路：轉向泵 4→液動主控制閥 32 左腔→轉向液壓缸 54A 活塞腔和 B 活塞桿腔裝載機向右轉彎。?回油路：轉向液壓缸 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、左轉彎（1）先導油路逆時針轉動方向盤→螺桿軸向下移→全液壓轉向器 31 下移 全液壓轉向器 31 上?位工作。先導泵 3→全液壓轉向器 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 中的先導閥口→液動主控制閥932 的左端→全液壓轉向器 31 上位→過濾器 55→油箱 61。（2）主油路進油路：轉向泵 4→液動主控制閥 32 右腔→轉向液壓缸 54B 活塞腔和 A 活塞桿腔裝載機向左轉彎。?回油路：轉向液壓缸 54B 活塞桿腔和 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、過載保護當先導泵工作時過載，先導泵 3→直動式溢流閥 28→過濾器 56→油箱 61；當工作裝置和轉向機構不工作時，先導泵 3→換向閥 8（右位工作）→過濾器 56→油箱 61。轉向液壓缸 54 的高壓油→梭閥 35→安全閥 34→過濾器 55→油箱 61。10第二章 液壓系統主要參數的確定2.1 行走機構液壓系統若干問題1、由設計要求知：最大行走速度 =15 maxvhk/=（1- ） ax??t? hkm/（2-1）式中： ——滑轉率， =0.03～0.05 ，取 =0.04。?則： 理論行駛速度 t=tV???1max= 04.5=15.625 hk/2、理論行駛速度 =2 =0.377 （2-t??drkn106drknmi/2）式中： ——驅動輪的滾動半徑（ ） ， =0.680 ；drmdr——驅動輪轉速（ ） 。knin/r則： =kdtrv37.0= 68..251?=60.982 min/r3、最大行駛速度發(fā)生在運輸工況：最大牽引力產生在裝載機以作業(yè)速度插入料堆時。4、進行牽引力和扭矩計算時應考慮驅動輪的數目。2.1.1 液壓泵參數的確定= （2-pqmpRnF??ax?rad/33）式中： ——液壓泵的排量（ ） ；pqrd/311——液壓泵吸排油口壓力差（ ） ，maxP?Pa由設計要求知其工作壓力為 18～26 ，取 =25 ，其背壓為MPa0.5 ，則 =25-0.5=24.5 =24.5 ；Mamax?610?——液壓泵的轉速（ ） ，pns/rd取 =1000 = =104.667 ；pin6021??s/rad——最大行駛速度（ ） ，max?s/=15 = =4.167 ；axhk/35sm/——液壓泵與液壓馬達的總效率，取 =0.8；??——行走時的最大牽引力（ ） ，maxFN= + = + ；maxFrsGf?sin——滾動阻力( )；r——爬坡阻力( )，一般小坡度可取 =0.3；s sin——滾動阻力系數，取 f=0.03；——裝載機重量( )，G=240000 。N則 = =39600maxF23.040??注：由于系統是四輪驅動，采用的 2 個泵，所以計算 時要除以 2。maxF——液壓馬達的變速范圍，mR定量馬達 =1，若采用變量泵系統，馬達的變速范圍 =1。mR mR則： =pqmpRn??ax?= 18.067.1405.239??=8.044 ?rad/3液壓泵的理論流量 ：tq=tnV310=8.044 ?2?=505.163 min/L液壓泵的功率 ：P= 60pqt12= 602513.?=210.485KW2.1.2 液壓馬達的參數液壓馬達的排量：（2-mmpnFq??ax??srd/4）式中： ——液壓馬達的最大轉速（ ） ，maxn srd/= = =6.135 ；axndrm?680.17——液壓馬達的機械效率，取 =0.92；m?m?——液壓馬達的進出口壓力差（ ） ，axp?Pa=25-1=24 =24 ；axM61?——最大牽引力（ ） ，maxFN采用的是 4 馬達驅動，則： = =19800 。maxF42390?N則： mpnq??ax??= 92.01428.676?=6.098 rd/3?其液壓馬達的理論流量 ：tqmtn??= ??21028.6021. 34???=224.211 i/L液壓馬達的扭矩 ：M=Fdr=19800 0.680?=13464 mN?=6.2082.2.1 液壓缸流量的計算活塞桿外伸速度 ：1V= （2-1V24Dq???sc/1318）活塞桿縮回速度 ：2V（2-?2V)(42dDq????scm/19）式中： ——缸的容積效率；取 =0.85????1、動臂液壓缸：提升時間 2～5 ，下降時間 3～6 ，行程 =560ssLm= = =70 =141VtL450/sc/= = =112 =11.22ts//即 ???4121Dq?= 85.03?=1564.458 scm/3???4)(222Vdq??= 85.0.11.?=589.581 sc/32、 鏟斗液壓缸：鏟斗卸載時間 3～6 ，轉斗時間 2～5 ，行程 =520sLm= = =104 =10.41VtL0s/sc/= = =130 =1324即 ???121Dq?= 85.04.3?=1500.735 scm/???)(222Vdq??= 85.041391.3?14=903.440 scm/2.3 原動機功率選擇計算2.3.1 運輸工況功率 （ ） （2-20）???itHNFN??maxKW式中： ——產生最大速度時的驅動力（ ） ，tF= ；tR額——額定牽引力（ ） ，額= ；額FHVG?——機械的附著重量（ ） ，? N四輪驅動 為機重， =240000 ；??——額定附著系數， =0.45～0.55，取 =0.5。HVHHV——滾動阻力，RF= ；RFGf——機重（ ） ， =240000 ；GNN——滾動阻力系數，取 =0.03。f f=tR?額=240000 0.5+240000 0.03?=127200——傳動系統的總效率，取 =0.8；????——為轉向泵（空載） 、工作泵（空載）消耗功率總和。iN601PQ??= 29.=12.240KW602PQN??= 215.1?=43.229K= +?iN12=12.240+43.22915=55.469KW則 ???itHNFN??max= +55.4693108.674120??=718.022K≈718 W2.3.2 插入工況功率（2-?ddVkFN?21）式中： ——裝載機插入時的原動機功率（ ） ；dNK——最大插入阻力（ ） ，F最大牽引力 = + =19800 4=792001Fd)(iwGM??N——裝載機自重（ ） ， =240000 ；MGN——滾動阻力系數， =0.1；w——道路坡度，上坡為正，下坡為負， =10‰；i i——裝載機的插入速度， =0.8～1.1 ；dVdVsm/——考慮其他阻力系數， =1.20～1.25，取 =1.225；kkk——泵到馬達的總效率，取 =0.8。??則 =dF)(1iwGM??=79200 ??)01.(.240??=52800N?ddVk?= 8.0152.1?=80850W=80.85K16第三章 非標準液壓元件的設計3.1 動臂液壓缸的設計如圖 3.1 所示，為動臂液壓缸。當左端進油時活塞桿伸出，動臂舉升；當右端進油時，動臂下降；當兩端都與油箱連通時，動臂浮動。圖 3.1 動臂液壓缸3.1.1 液壓缸的設計計算1、查表選用雙作用單活塞桿液壓缸，選用尾部耳環(huán)式安裝方式；2、由于動臂液壓缸采用 2 個，所以 = =100000 ；F102?N3、系統的工作壓力為 10～14 ，取系統的工作壓力為 12 ，往復速比 =MPaMPa?= =2.21，則取 =2，即缸徑 =100 ，活塞桿直徑 =80 ；21q280??Dmdm4、動臂液壓缸的行程為 560 ，速度為：提升時， =71Vsc/下降時， =11.22流量為：提升時， =782.2291q/3下降時， =589.5812sc查表得出供油口的直徑： =16 。1dm3.1.2 液壓缸的作用能力、作用時間及儲油量的計算1、如圖 3.2，當向有桿腔供油時，活塞桿向內收進時的拉力為：17圖 3.2 雙作用液壓缸（5-???4)(22dDPF??1）式中： ——活塞桿直徑（ ） ；dm——缸內徑（ ） ；D——工作壓力（ ） ；PPa——液壓缸機械效率，一般取 =0.95。???4)(22dDF??= 95.0108.1..3622??=51009.3N2、液壓缸的作用時間（油從活塞腔供入時的情況）：（5-QsDt42??2）式中： ——缸內徑（ ） ；Dm——行程（ ） ；s——流量（ ） 。Qs/3QsDt42??= 62109.785.3??=6.8s6＜ ＜9 ； 符合條件。?t?183、液壓缸的儲油量：= （5-V42sD?3）= 4561.32?=5319.16 ml3.1.3 液壓缸壁厚的計算≥ （5-tpDP?24）式中： ——試驗壓力（ ） ，pPPa額定壓力 ≤16 ，nM015??npP＞16 ， ；2——缸內徑（ ） ；Dm——缸體材料許用拉應力（ ） ，p?a采用無縫鋼管， =（100～110） ，取 =105 。p?Pap?610?MPa則 ≥tDP2= 6105.?=0.00943m取 =0.01 =10 ， = =0.091＜ =0.1，為薄壁鋼筒。tmDt103.1.4 活塞桿的計算1、按強度條件驗算活塞桿直徑 ：d查表得： =930 ＞10 =80 ；lm當 ＞10 時的受壓柱塞或活塞桿需作壓桿穩(wěn)定性驗算（即是縱向彎曲極限力計算）ld。2、縱向彎曲極限力計算液壓缸受縱向力以后，產生軸線彎曲，當縱向力達到極限力 以后，缸產生縱向kF彎曲，出現不穩(wěn)定現象。該極限力與缸的安裝方式，活塞桿直徑及行程有關。19細長 ＞ 時： （5-Klnm2lEJFk??5）細長 ≤ 時: （5-l 2)(1KlnafAk?6）式中： ——活塞桿的計算長度（ ） ，l m查表得：取兩端鉸接， =930 ；l——活塞桿橫截面積回轉半徑（ ） ，K= = =20 ；4dAJ?80——活塞桿橫截面積轉動慣量（ ） ，J 4m= = =2009600 ；64?1.34?——活塞桿橫截面積（ ） ，A2= = =5024 ；24d80.——柔性系數，對鋼取 =85；mm——端蓋安裝形式系數，n查表得： =1；n——材料彈性模數（ ） ，EMPa對鋼 =206 ；——材料強度實驗值（ ） ，f對鋼 ≈490 ；f——系數，對鋼取 。a3105??a= =46.5， = =85，Kl29nm185≤ ，?ln即有： 2)(1KlafAFk??20= 2366)09(154490???=1718566.093N3、縱向彎曲強度驗算：≥ （5-kF1S7）式中： ——安全系數，一般取 =2～4，取 =3；kSkk——活塞桿推力（ ） ，1FN= = =113982 。PD24?6210.13?N=113982 3=3419461FSk=1718566.093 ＞ =341946 ，?kF符合條件。?3.1.5 液壓缸零件的連接計算1、缸體和缸底的焊縫強度計算缸體與缸底用電焊連接時焊縫應力：≤ （5-???)(421dDF??p?MPa8）式中： ——活塞桿推力（ ） ，1FN= = =113982 ；P24?6210.13?N——焊接效率，可取 =0.7；??——焊條材料的抗拉強度（ ） ，p?MPa其材料和缸體的抗拉強度差不多，取 =105 。p?MPa由圖 3.3 知： = =110+2 10=1301Dt2??m= =110+10=120d21圖 3.3 缸體與缸底焊接即有： ???)(421dDF??= 7.0)3(2?=82.971MPa=82.971 ＜ =105??MPap?符合條件。?2、缸體與缸蓋用法蘭連接的螺栓計算許用應力：（5-zAkFsn1???Pa9）式中： ——螺栓或拉桿的數量，z查表得： =12；z——螺栓螺紋部分危險剖面計算面積（ ） ，sA 2m查表得： = =78.5 ；sA2104.3?——螺紋預緊系數，可取 =1.35～1.6，取 =1.4；kkk——液壓缸最大推力，1F= = =113982 ；PD24?6210.13?N即有： zAkFsn???= 61025.78394??22=169.4MPa3、活塞與活塞桿半環(huán)連接的計算活塞桿的拉力：（5-4)(22dDF???N10）式中： ——活塞桿直徑（ ） ；dm——缸內徑（ ） ；D——工作壓力（ ） 。PPa即有： 4)(22dDF???= 62210)8.01.(3?=53694N活塞桿危險斷面處的合成應力（考慮近似等于活塞桿退刀槽處的拉應力）：（5-pndkF??????24MPa11）式中： ——活塞桿拉力（ ） ；2FN——活塞桿危險斷面處的直徑（ ） ，dm查表得： =49 ；2d——系數，可取 =1.4；kk——許用應力（ ） ，p?MPa活塞桿采用調質強度 HB=240～270 的 40 鋼， =400 。rCp?MPa即有： 24dkFn????= 209.1356?=39.883MPa＜?MPan83.9???p4??符合條件。?4、活塞桿與活塞肩部壓應力驗算23（5-??cpc ddPD???????232)()0.(4MPa12）式中： ——活塞桿直徑（ ） ， =0.08 ；dm——活塞上的鉆孔直徑（ ） ，3——作用于活塞上的工作壓力( )；PPa——活塞上鉆孔的倒角尺寸( )，c= =0.804 ；015tan?——許用壓應力( )，cp?M活塞材料采用耐磨鑄鐵（A3） ，則 =160 。cp?MPa??232)()0.(4ddDc ?????= 1)804.6()8(122?=63.435MPa＜?c?p符合條件。?3.2 直動式溢流閥的設計如圖 3.4 所示為滑閥型直動式溢流閥，壓力油從進油口進入閥后，經過阻尼孔作用在閥芯底下，閥芯的底面上受到油壓的作用形成一個向上的液壓力。當液壓力小于彈簧力時，閥芯在調壓彈簧的預壓縮力作用下處于最下端，由底端螺塞限位，閥處于關閉狀態(tài)；當液壓力等于或大于調壓彈簧力時，閥芯向上運動，上移封油長度 S 后閥口開啟，進口壓力油經閥口流回油箱，此時閥芯處于受力平衡狀態(tài)。24圖 3.4 直動式溢流閥3.2.1 設計要求1、額定壓力 =2.5 ；0PMa2、額定流量為先導泵的出口流量，其 =72.5 。Qmin/L3.2.2 主要結構尺寸的初步確定1、進出油口直徑 ：d按額定流量和允許流速來確定，則：= （5-dV?413）式中： ——額定流量( )；Qmin/L——允許流速( )，一般取 =6 。Vss/即 = =0.0160d6014.35.72?m取 =16d2、閥芯的直徑 ：1按經驗取 ～0.92）5.0(1?dd=（0.5～0.82） 16?=8～13.12 m取 =131dm3、閥芯活塞直徑 ：0D按經驗取 =（1.6～2.3）01d=（1.6～2.3） 13?=20.8～29.9