《液壓元件系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)說明書

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1、武漢理工大學(xué) 《液壓元件系統(tǒng)》設(shè)計(jì)任務(wù)說明書 目錄 1.主要內(nèi)容及目的-------------------------------------------------------1 1.1主要內(nèi)容---------------------------------------------------------1 1.2本次設(shè)計(jì)目的-----------------------------------------------------1 2.裝載機(jī)簡介-----------------------------------------------------------1 2

2、.1簡介-------------------------------------------------------------1　 2.2裝載機(jī)工作原理--------------------------------------------------------2 2.3液壓傳動優(yōu)缺點(diǎn)及定點(diǎn)分析----------------------------------------------2 2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟------------------------------------------------------2 3.液壓回路設(shè)計(jì)及功能的實(shí)現(xiàn)----------------

3、----------------------------------2 4.液壓系統(tǒng)工況分析----------------------------------------------------------4 4.1轉(zhuǎn)向液壓缸工作回路---------------------------------------------------4 4.2轉(zhuǎn)斗液壓缸工作回路---------------------------------------------------4 4.3動臂液壓缸工作回路------------------------------------------------

4、---5 4.4自動限位裝置工作原理-------------------------------------------------5 5.液壓系統(tǒng)主要參數(shù)----------------------------------------------------------5 5.1初選系統(tǒng)壓力---------------------------------------------------------5 5.2系統(tǒng)液壓缸的計(jì)算與選型------------------------------------------------6 5.2.1轉(zhuǎn)斗液壓缸的計(jì)算與選型--------

5、---------------------------------6 5.2.2動臂液壓缸的計(jì)算與選型-----------------------------------------7 5.2.3轉(zhuǎn)向液壓缸的計(jì)算與選型-----------------------------------------8 5.3液壓泵排量的計(jì)算與選型-----------------------------------------------9 5.3.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓泵1的選擇----------------------------------------9 5.3.2輔助系統(tǒng)液壓泵2的選擇-----

6、-----------------------------------9 5.3.3工作裝置液壓泵3的選擇----------------------------------------10 6.液壓元件的選擇-----------------------------------------------------------10 7.液壓輔助元件的選擇-------------------------------------------------------11 7.1過濾器的選擇---------------------------------------------------

7、-----11 7.2蓄能器的設(shè)計(jì)選用----------------------------------------------------12 7.3油箱組件的選擇------------------------------------------------------12 7.4油管的計(jì)算選擇------------------------------------------------------12 8.系統(tǒng)回路驗(yàn)算-------------------------------------------------------------13 8.1液壓系統(tǒng)回路壓力流量驗(yàn)算

8、--------------------------------------------13 8.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算------------------------------------------------14 9.集成塊的設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------16 10.課程設(shè)計(jì)小結(jié)------------------------------------------------------------19 11.參考文獻(xiàn)------------------------------------

9、----------------------------19 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)說明書 1.主要內(nèi)容及目的 1.1主要內(nèi)容 結(jié)合裝載機(jī)裝載及作業(yè)原理、作業(yè)動作，基于其液壓轉(zhuǎn)向、液壓動臂、液壓轉(zhuǎn)斗等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)以上功能的液壓回路。 1.2本次設(shè)計(jì)目的 通過本次不限題目的課程設(shè)計(jì)，增長了自己的見識，提高了看圖、讀圖的能力，實(shí)際與理論（《液壓元件系統(tǒng)》）相結(jié)合，自己對液壓方面有了進(jìn)深刻、更全面的認(rèn)識，專業(yè)理論獲得了很好的提升，同時為即將步入社會的我們，對機(jī)械行業(yè)有了初步了解，為今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 2.裝載機(jī)簡介 2.1簡介　 裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、

10、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一。部標(biāo)JB1603-75規(guī)定，露天裝載機(jī)的產(chǎn)品型號用拼音字母“Z”來表示 ，輪胎式用“L”表示，其后的數(shù)字是額定載重量的“千牛（KN

11、）”數(shù)，再后來的字母是A、B、C、D……是指變形改進(jìn)設(shè)計(jì)的次序，在L后直接寫額定的載重量的KN數(shù)。 2.2裝載機(jī)工作原理 裝載機(jī)在裝取貨物時，首先將鏟斗放平，發(fā)動機(jī)加力，鏟取重物，然后將鏟斗翻轉(zhuǎn)，使重物不致落下，提升動臂，行至物料堆放處時，先提升動臂，然后翻轉(zhuǎn)鏟斗，達(dá)到一定角度之后，重物由于自重滑出鏟斗，翻轉(zhuǎn)鏟斗放平，落下動臂即可繼續(xù)下一操作。 2.3液壓傳動優(yōu)缺點(diǎn)及定點(diǎn)分析 液壓傳動系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn); 液壓傳動：是以液體為工作介質(zhì)靠液體的壓力能來傳遞動力的傳動。工作原理及特點(diǎn)：首先必須具有一定壓力的液體，其次傳動過程經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，并且，傳動必須在密閉容

12、積內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化。 液壓傳動優(yōu)點(diǎn)：1.功率體積比大 2.可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速 3.容易實(shí)現(xiàn)自動化 4.工作平穩(wěn)，壽命長 5.易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 6.布置靈活，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。 液壓傳動缺點(diǎn)：1.石油資源有限，可燃，費(fèi)用高 2.不能保證嚴(yán)格的傳動比 3.由于存在泄漏，一對環(huán)境造成污染 4.液壓傳動系統(tǒng)成本高 5.要求有單獨(dú)的能源，使用不便 6.故障不已檢查排除 裝載機(jī)液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體思路 2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 1.明確設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行工況分析； 2.確定液壓系統(tǒng)方案； 3.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇； 4.液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算和工況的選擇。 3.液壓回路設(shè)計(jì)及功能的實(shí)現(xiàn)

13、 ZL50裝載機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 1—轉(zhuǎn)向泵 2—輔助泵 3—主泵 4—流量轉(zhuǎn)換閥 5、9、12—溢流閥 6—轉(zhuǎn)向閥 7—單向節(jié)流閥 8—轉(zhuǎn)向油缸 10、11—手動換向閥 13、14—壓力電磁閥 15—動臂液壓缸 16—轉(zhuǎn)斗液壓缸 17—儲氣筒 ZL50裝載機(jī)根據(jù)工作需要，已知該機(jī)鏟斗容量3 m3，發(fā)動機(jī)驅(qū)動功率為164KW，額定轉(zhuǎn)速2200 r/min。本系統(tǒng)由三個泵共同驅(qū)動，主泵3、輔助泵2和轉(zhuǎn)向泵1組成兩個液壓回路，而這兩個回路是通過輔助泵聯(lián)系起來的。 ZL50裝載機(jī)的技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) ZL50 額定載重量 5t 額定鏟斗容

14、量 3.0 發(fā)動機(jī)總功率 154.4 KW 最大卸載高度 2.85m 最大卸載距離 1.60m 最大牽引力 117.6KN 最大轉(zhuǎn)彎半徑 6.50m 最大掘起力 122.5KN 機(jī)重 16.8t 外形尺寸 長 6.70m 寬 2.94m 高 3.25m 爬坡能力 30 最高行駛速度 35 km/h 軸距 2760 輪距 2250 工作裝置循環(huán)時間 舉升時間 8s 卸載時間 3s 下降時間 4.5s 三項(xiàng)和時間 15.5s 工作特點(diǎn)： 工作裝置動作包括動臂升降和鏟斗翻轉(zhuǎn)，兩者構(gòu)成單動順序回路，它的特點(diǎn)是液壓泵再

15、同一時間內(nèi)只能按先后順序向一個機(jī)構(gòu)供油，各機(jī)構(gòu)和進(jìn)油通路按前后順序排列，前面的轉(zhuǎn)斗操縱閥動作，后面的動臂操縱閥進(jìn)油通路切斷；只有前面閥位于中位時，才能搬動后面的閥使之動作。 重要元件工作原理： 流量轉(zhuǎn)換閥4工作原理： 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不高時，轉(zhuǎn)向泵和輔助泵流量都很少，流經(jīng)兩個節(jié)流孔的壓差很小，不足以使閥芯克服彈簧力而移動，閥芯位于左端，輔助泵和轉(zhuǎn)向泵的流量全部流入轉(zhuǎn)向回路。 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增大時，流經(jīng)兩節(jié)流孔的流量增加，使兩個節(jié)流孔的前后壓差增加，閥芯克服彈簧力，略向右移，此時輔助泵的油液分為兩部分，分別為轉(zhuǎn)向右路和工作裝置右路供油。 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增大時，節(jié)流孔壓差進(jìn)一步增大，當(dāng)

16、閥芯移向右端極限位置時，則阻斷輔助泵流向轉(zhuǎn)向油路，輔助泵油液全部進(jìn)入工作裝置油路，可使工作裝置作業(yè)速度提高。 鎖緊閥及單向節(jié)流閥7的工作原理： 當(dāng)方向盤不動時，路面引起的干擾力不能使前支架擺動。單向節(jié)流閥的設(shè)置使得鎖緊閥的動作打開時動作迅速，切斷時比較緩慢，這有利于防止液壓沖擊。 溢流閥9作用：當(dāng)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障或者液壓缸故障時，系統(tǒng)壓力升高，為保護(hù)系統(tǒng)不受損壞，在工作裝置主油路上設(shè)置溢流閥，起溢流保護(hù)作用。 雙溢流閥12作用：溢流閥調(diào)定壓力以后，對轉(zhuǎn)斗液壓缸起緩沖補(bǔ)油作用，當(dāng)動臂升降時，如果鏟斗已傾翻到極限位置，鏟斗液壓缸必須隨動以避免別勁，這時可通過閥12進(jìn)行補(bǔ)

17、油。 4.液壓系統(tǒng)工況分析 4.1轉(zhuǎn)向液壓缸工作回路 轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的系統(tǒng)采用雙油缸液力推動，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中設(shè)置一個流量轉(zhuǎn)換閥，由于油路采用的是定量泵，因此系統(tǒng)流量隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化，因此，比較合理的辦法是選用輔助泵和流量轉(zhuǎn)換閥4.首先由轉(zhuǎn)向泵供油到流量轉(zhuǎn)換閥4，液壓油經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥4后，首先流經(jīng)單向節(jié)流閥7起先導(dǎo)作用，操縱手動換向閥6右位（左位）時，可實(shí)現(xiàn)油缸8的伸出（縮回）動作，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的。同時還加了一個鎖緊滑閥來防止轉(zhuǎn)向液壓缸竄動。鎖緊閥的作用是在裝載機(jī)直線行駛時防止液壓缸竄動和降低關(guān)閉油路的速度，減少液壓沖擊，避免油路系統(tǒng)損壞。另一個作用是當(dāng)轉(zhuǎn)向泵和輔助泵管路發(fā)生破損或油泵出現(xiàn)故障

18、時，鎖緊滑能自動回到關(guān)閉油路位置，從而保證機(jī)器不擺頭。 4.2轉(zhuǎn)斗液壓缸工作回路 裝載機(jī)在鏟取物料時一定是先轉(zhuǎn)斗，然后提升大臂，因此，控制轉(zhuǎn)斗的先導(dǎo)閥與控制動臂的先導(dǎo)閥是串聯(lián)連接，并將控制轉(zhuǎn)斗的三位閥11放在控制動臂的四位閥之前，以保證轉(zhuǎn)斗液壓缸優(yōu)先動作。在小腔回路中設(shè)有雙作用安全閥，作用是當(dāng)機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉時，起緩沖補(bǔ)油作用?？刂妻D(zhuǎn)斗液壓缸伸縮的三位閥位于右工位時，壓力油流經(jīng)閥體，進(jìn)入轉(zhuǎn)斗油缸，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗液壓油缸伸出；位于左工位時，壓力油流經(jīng)閥體，控制轉(zhuǎn)斗液壓油缸縮回。 4.3動臂液壓缸工作回路 控制轉(zhuǎn)斗的三位換向閥位于中位時，操縱四位閥10位于右極限工位時，壓力流流經(jīng)閥體進(jìn)入

19、動臂液壓缸，控制動臂液壓缸伸出；位于左2位時，壓力油進(jìn)入動臂油缸，控制動臂液壓缸縮回；當(dāng)位于左極限工位時，既可實(shí)現(xiàn)允許動臂液壓缸浮動，以適應(yīng)費(fèi)平整工作面上的操作，也可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)停轉(zhuǎn)時，在系統(tǒng)不提供壓力油的情況下，動臂液壓缸可實(shí)現(xiàn)控制縮回，保證安全的目的。 4.4自動限位裝置工作原理 為了提高生產(chǎn)率，也避免液壓缸活塞桿經(jīng)常伸縮到極限位置而造成安全閥頻繁地啟閉，在工作裝置和先導(dǎo)閥上裝有自動復(fù)位裝置，以實(shí)現(xiàn)工作鏟斗的自動放平和動臂提升自動限位動作。分別在動臂鉸點(diǎn)和轉(zhuǎn)斗液壓缸處裝有自動復(fù)位行程開關(guān)，當(dāng)行程開關(guān)碰到觸點(diǎn)后，壓力電磁閥13、14通電，使儲氣筒17的壓縮空氣經(jīng)電磁閥進(jìn)入轉(zhuǎn)斗或動臂先導(dǎo)閥回

20、位閥體，使滑閥回位。當(dāng)行程開關(guān)脫開節(jié)點(diǎn)，電磁閥斷電，電磁閥復(fù)位，關(guān)閉進(jìn)氣通道，回位閥體的壓縮空氣從放氣孔排出。 5.液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 5.1初選系統(tǒng)壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類型而定，還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間，經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，對某些設(shè)備來說，尺寸受到限制，系統(tǒng)造價也不經(jīng)濟(jì)；若系統(tǒng)壓力選得較高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價會相應(yīng)降低。然而，若系統(tǒng)壓力選用過高，由于對制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大或增加液壓設(shè)備的尺寸、重量和造價，其系統(tǒng)效率和

21、使用壽命也會相應(yīng)下降。參照《液壓設(shè)計(jì)手冊》如下： 按載荷選擇工作壓力 載荷/KN 5-10 10-20 20-30 30-50 >50 工作壓力/MPa <0.8-1 1.5-2 2.5-3 3-4 4-5 》5 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類型 磨床 機(jī) 床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 工作壓力/MPa 0.8-2 3-5 2-8 8-10 10-18 20-32 綜合考慮ZL50裝載機(jī)鏟斗容

22、量，工作條件等各方面因素，初選液壓轉(zhuǎn)向裝置系統(tǒng)工作壓力為12MPa，液壓工作裝置系統(tǒng)工作壓力為16MPa。 5.2系統(tǒng)液壓缸的計(jì)算與選型 5.2.1轉(zhuǎn)斗液壓缸的計(jì)算與選型 由系統(tǒng)參數(shù)可知： ZL50裝載機(jī)最大掘起阻力=122.5KN 查《工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算》裝載及設(shè)計(jì)計(jì)算可知： FC== =331.7KN FK= 式中：n——鏟斗液壓缸缸數(shù)； Kf——考慮連桿機(jī)構(gòu)的摩擦損失系數(shù)，取1.25； 即：Fk= =414.6KN 由 P1A1-P2A2=F 知：

23、 16MPa-1.2MPa=414.6KN 同時取 d=0.7D 解得： D=185.2mm；d=129.6mm 根據(jù)條件查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》知，應(yīng)選用HSG-F200/140E-36-2540工程液壓缸 缸徑 活塞桿直徑 額定工作壓力為16MPa 最大行程 速度比為2 推力 拉力 速度比為2 200mm 140mm 502660N 256350 2400 按選用后的液壓缸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算缸最大載荷實(shí)際需要壓力和流量： P實(shí)轉(zhuǎn)-1.2MPa=414.6KN Q實(shí)轉(zhuǎn)=VA=V 此時 D=200mm； 可知

24、 實(shí)際所需壓力： P實(shí)轉(zhuǎn)=13.8MPa； 實(shí)際所需流量： Q實(shí)轉(zhuǎn)=94.2L/min； 5.2.2動臂液壓缸的計(jì)算與選型 Fh== =468.3KN Fd==1.25468.3KN =297.2KN 式中：m——動臂液壓缸缸數(shù)； Kf——考慮連桿機(jī)構(gòu)的摩擦損失系數(shù)，取1.25； 由 P1A1-P2A2=F 知： 16MPa-1.2MPa=297.2KN 同時取 d=0.7D 可知： D=155.5mm；d=108.9mm 根據(jù)

25、條件查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》知，應(yīng)選用HSG-F160/110E-36-2757工程液壓缸 缸徑 活塞桿直徑 額定工作壓力為16MPa 最大行程 速度比為2 推力 拉力 速度比為2 160mm 110mm 321700N 169650N 1900 按選用后的液壓缸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算缸最大載荷實(shí)際需要壓力和流量： P實(shí)動-1.2MPa=297.2KN Q實(shí)動=VA=V 此時 D=160mm； 可知 實(shí)際所需壓力： P實(shí)轉(zhuǎn)=15.4 MPa； 實(shí)際所需流量： Q實(shí)轉(zhuǎn)=56.4 L/min； 5.2.3轉(zhuǎn)向液壓缸的計(jì)算與選型 由ZL5

26、0裝載機(jī)的技術(shù)參數(shù)額定載重量為5t。根據(jù)查閱資料估算取轉(zhuǎn)向油缸的推力為F=70KN，行程為310mm轉(zhuǎn)向時間最快可達(dá)0.3s。 由 P1A1-P2A2=F 知： 12MPa-1.2MPa=70KN 同時 d=0.7D； 解得：D=88.4mm；d=61.9mm 根據(jù)條件查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》知，應(yīng)選用HSG-F100/70E-36-2310工程液壓缸 缸徑 活塞桿直徑 額定工作壓力為16MPa 最大行程 速度比為2 推力 拉力 速度比為2 100mm 70mm 125660N 64090N 1200 按選用后的液壓缸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算缸最大載荷實(shí)

27、際需要壓力和流量： P實(shí)-1.2MPa=70KN Q實(shí)動=VA=V 此時 D=100mm； 可知 實(shí)際所需壓力： P實(shí)=9.5MPa； 實(shí)際所需流量： Q實(shí)=135.2L/min； 5.3液壓泵排量的計(jì)算與選型 5.3.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓泵1的選擇 經(jīng)查找資料可知，裝載機(jī)轉(zhuǎn)向泵流量轉(zhuǎn)數(shù)之間關(guān)系是：134.4L/1680r/min，轉(zhuǎn)向角度左右各為。 Q1==80ml/r 由于泵存在泄露=K 式中：K------系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取1.1~1.3，大流量取小值，小流量取大值； 考慮到泵的泄露系數(shù)1.1~1.3之間，因此可根據(jù)《液壓元件產(chǎn)品樣本》,轉(zhuǎn)向液壓泵1

28、應(yīng)選取CBG2100齒輪液壓泵。 型號 排量 /(ml/r) 壓力/MPa 轉(zhuǎn)數(shù) /(r/min) 容積效率 /% 總效率 /% 驅(qū)動功率 /KW 額定 最高 額定 最高 CBG2100 100.7 12.5 16 2000 2500 92 83 45.7 泵1 實(shí)際輸出壓力：P1=12.5MPa； 實(shí)際輸出流量：Q1= =155.6L/min； 5.3.2輔助系統(tǒng)液壓泵2的選擇 由于轉(zhuǎn)向液壓缸的油液主要來自轉(zhuǎn)向液壓泵，當(dāng)發(fā)動機(jī)受其他負(fù)荷影響而轉(zhuǎn)速下降時，就會影響

29、轉(zhuǎn)向速度的穩(wěn)定性。這時就需要從輔助液壓泵通過流量換向閥補(bǔ)入轉(zhuǎn)向泵所減少的流量，以保證轉(zhuǎn)向油路的流量穩(wěn)定。當(dāng)流量換向閥在相應(yīng)位置時，也可將輔助液壓泵多余的或全部液壓油共給工作裝置油路，以加快動臂升降液壓缸和鏟斗液壓缸的動作速度，縮短作業(yè)循環(huán)時間和提高生產(chǎn)效率。 根據(jù)資料查知輔助泵2可選用CBG1040齒輪液壓泵。 型號 排量 /(ml/r) 壓力/MPa 轉(zhuǎn)數(shù) /(r/min) 容積效率 /% 總效率 /% 驅(qū)動功率 /KW 額定 最高 額定 最高 CBG1040 40.1 12.5 16 2000 2500 91 82

30、 19.9 泵2 實(shí)際輸出壓力：12.5MPa； 實(shí)際輸出流量：Q2= =61.3L/min； 5.3.3工作裝置液壓泵3的選擇 多液壓缸或液壓馬達(dá)同時工作時，液壓泵的輸出流量應(yīng)為 根據(jù)ZL50裝載機(jī)工作裝置系統(tǒng)中轉(zhuǎn)斗液壓缸和動臂液壓缸綜合分析，液壓泵3最大輸出流量必須滿足動臂提升或下降時的條件，知動臂上升最快時間為8s，動臂下降最快時間為4.5s，動臂液壓缸行程為757mm,發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)為2200r/min V==168.2 mm/s Ad== Q=Ad= mm3/s =56.34 ml

31、/r 考慮到動臂下降最快速度是在主泵3和輔助泵2共同作用下同時完成的，同時考慮到由于泵存在泄露： =K 式中：K------系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取1.1~1.3，大流量取小值，小流量取大值； 因此可根據(jù)《液壓元件產(chǎn)品樣本》,工作裝置液壓泵3應(yīng)選取CBG2063齒輪液壓泵 型號 排量 /(ml/r) 壓力/MPa 轉(zhuǎn)數(shù) /(r/min) 容積效率 /% 總效率 /% 驅(qū)動功率 /KW 額定 最高 額定 最高 CBG2063 63.6 16 20 2000 2500 91 81 37 泵3 實(shí)際輸出壓力：P3=

32、16MPa； 實(shí)際輸出流量：Q3= =97.2L/min； 6.液壓元件的選擇 根據(jù)查找《液壓元件產(chǎn)品樣本》、《液壓元件與選用》可知： 代號 名稱 型號 通徑/mm 最大流量/（L/min） 壓力/（MPa） 4 流量轉(zhuǎn)換閥 4WH10-20 10 120 16 5 溢流閥 ECG-06C 20 200 3.5~14 6 轉(zhuǎn)向閥 4WMM16H 16 300 0~25 鎖緊閥 24YF3O-E20B 20 300 16 7 單向節(jié)流閥 LA-H32 32 2

33、00 14 9 溢流閥 ECT32F-10 32 380 10~25 10 手動換向閥（轉(zhuǎn)斗） DF-32F-2A1 32 250 16 11 手動換向閥（動臂） DF-32F-2A1 32 250 16 12 安全閥 ECT32F-10 32 380 10~25 13 電磁換向閥 23DF3-E16 16 80 20/6.3 14 電磁換向閥 23DF3-E16 16 80 20/6.3 節(jié)流孔與單向閥的選擇： 名稱 型號 數(shù)量 通徑/mm 流量/（L/min） 節(jié)流閥 L-H32L 3 3

34、2 200 單向閥(轉(zhuǎn)向回路) DIF-L20H2 1 20 80 單向閥(工作裝置回路) DIF-L32H2 9 32 200 7.液壓輔助元件的選擇 7.1過濾器的選擇： 由于裝載機(jī)泵選用的是齒輪泵，對油液的過濾精度要求不是很高，故可選普通過濾器，根據(jù)《液壓元件產(chǎn)品樣本》選擇得： 工作泵和轉(zhuǎn)向泵吸油過濾器的型號都選用WU-250180F，其技術(shù)規(guī)格如下： 過濾精度180um，壓力損失≤0.01MPa，流量250L/min，通徑50mm，聯(lián)結(jié)方式：法蘭聯(lián)結(jié) 輔助泵吸油過濾器的型號選用WU-100180F，其技術(shù)規(guī)格如下： 過濾精度180um，壓

35、力損失≤0.01MPa，流量100L/min，通徑32mm，聯(lián)結(jié)方式：法蘭聯(lián)結(jié) 工作泵、轉(zhuǎn)向和制動泵的回油濾清器的型號均選用XU-A25030FS,其技術(shù)規(guī)格如下： 過濾精度30um，壓力損失≤0.15MPa，流量250L/min，通徑50mm，聯(lián)結(jié)方式：螺紋聯(lián)結(jié) 7.2蓄能器的設(shè)計(jì)選用： 蓄能器容積的計(jì)算 (式3-13) 式中 ——所需蓄能器的容積（）； ——充氣壓力Pa，按充氣； ——蓄能器的工作容積（）； ——系統(tǒng)的最低壓力（Pa）； ——系統(tǒng)得最高壓力（Pa）； ——指數(shù)：等溫時取n=1；絕熱時取n=1.4； 取=20L，=16MPa，=20M

36、Pa； 當(dāng)充氣壓力=16MPa時： =114.3L 7.3油箱組件的選擇 油箱的容積按經(jīng)驗(yàn)公式：V=Qp =3~7 由于裝載機(jī)需移動作業(yè)，考慮到散熱系統(tǒng)，郵箱不宜過大。因此，油箱應(yīng)選適中大小，已知所選泵的總流量為Qp=343.4L/min，又由于裝載機(jī)系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，取=3 可知：油箱容積V=1.03m3. 7.4油管的計(jì)算選擇 根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集》可知： 油管內(nèi)徑d 的確定可由下式推出： d 2/1000=4Q/πv0 允許流速推薦表 管道

37、 推薦流速 液壓泵吸油管道 0.5~1.5，一般取1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 1.5~2.6 主要管路內(nèi)徑 管路名稱 通過流量/（L/s） 允許流速/（m/s） 管路內(nèi)徑 /m 實(shí)際取值 /m 泵1吸油管 2.24 0.85 0.058 0.059 泵1排油管 2.24 4.5 0.025 0.026 泵2吸油管 1.12 0.85 0.041 0.042 泵2排油管 1.12 4.5 0.018 0.019 泵3吸油管 1.9 0.085 0.053 0.

38、054 泵3排油管 1.9 4.5 0.023 0.024 泵1、2并聯(lián)后管路 3.36 4.5 0.031 0.032 泵2、3并聯(lián)后管路 4.14 4.5 0.034 0.040 8.系統(tǒng)回路驗(yàn)算 8.1液壓系統(tǒng)回路壓力流量驗(yàn)算 該系統(tǒng)轉(zhuǎn)斗和動臂液壓缸是主要受力執(zhí)行元件，管路損失較大，故主要驗(yàn)算有主泵到轉(zhuǎn)斗和動臂液壓缸這段管路的損失。 （1）沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是主油路動臂（或轉(zhuǎn)斗）油缸工作裝置進(jìn)油管路的壓力損失。此管路長5m，管內(nèi)徑0.024m，通過流量1.9L/s，選用20號機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)轉(zhuǎn)粘度=27mm2/

39、s，油的密度=918kg/m3。 油在管路中的實(shí)際流速為 油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： 按式 求得沿程壓力損失為： （2）局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中的折管和管接頭等處的管路局部損失，以及通過控制閥的局部損失。其中管路局部損失相對來說小得多，故主要計(jì)算通過控制閥的局部損失。 參看液壓系統(tǒng)原理圖，從主泵3到動臂（或轉(zhuǎn)斗）液壓缸要經(jīng)過手動換向閥11（或10），額定流量250/Lmin-1，額定壓力損失0.3MPa。 有以上計(jì)算結(jié)果，得到主泵到步移缸的總壓力損失： =（0.071+0.194）MPa=0.265 MPa

40、 主泵出口壓力取轉(zhuǎn)斗缸最大壓力為參照： PP=13.8MPa Pp =（13.8+0.265）MPa =14.065 MPa 由計(jì)算結(jié)果，主泵的實(shí)際出口壓力14.065MPa距泵的額定壓力16MPa還有一定的壓力裕度，所選泵是合適的。根據(jù)各工況需要，確定系統(tǒng)最高工作壓力14.065MPa，也就是溢流閥9的調(diào)定壓力。 8.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 1）計(jì)算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量。計(jì)算該系統(tǒng)的發(fā)熱功率為： 是整個工作循環(huán)中主泵的平均輸入功率。由于輔助缸2只是在轉(zhuǎn)速達(dá)到一定條件下才參與工作裝置回路的動作，粗算其參與時間為8s，整個工

41、作裝置工作循環(huán)時間為15.5s。 是系統(tǒng)的輸出有效功率。 總的發(fā)熱功率為： 2）計(jì)算散熱功率 前面初步求得油箱的有效容積為1.03m，按V=0.8abh求得油箱各邊之積： 取a，b，h各為1.1m。 求得油箱散熱面積為： =1.8h(a+b)+1.5ab=[1.81(1.1+1.1)+1.51.11.1] m=5.7 m 油箱的散熱功率為： 式中 ——油箱散熱系數(shù)，查表取16W/(㎡℃)； ——油溫與環(huán)境溫度之差，取=35℃。 所以 =165.735 W=3.1kW>1.

42、2kW 由此可見，油箱的散熱可以滿足系統(tǒng)的散熱，不需要另設(shè)冷卻器。 9.集成塊部分選定 ZL50裝載機(jī)由于技術(shù)成熟，控制轉(zhuǎn)斗和動臂的手動換向閥已做成標(biāo)準(zhǔn)集成塊DF系列形式，因此選擇控制轉(zhuǎn)向的手動閥和鎖緊閥以及控制轉(zhuǎn)向回路的壓力的溢流閥5共同做成集成塊形式。 9.1集成塊設(shè)計(jì)步驟 a.制作液壓元件樣板； b.決定通孔的孔徑，在元件孔徑基礎(chǔ)上加1mm； c.集成塊上液壓元件的布置；d.集成塊零件圖的繪制； 9.2集成塊尺寸的確定 先在裝配圖中把集成塊上的元件放置好，然后測量距離 參照《產(chǎn)品與技術(shù)》中“關(guān)于閥件油路集成塊的設(shè)計(jì)”得出集成塊中各閥安裝位置的設(shè)計(jì)要

43、求： 9.2.1 方向閥的安裝布置 方向類閥主要是指換向閥類、單向閥類，一般情況下，大換向閥安裝位置在閥板的上面（特別是手動換向閥類），這樣操作與調(diào)試維修方便；如果安裝面在右面，則大換向閥安裝位置在閥板的上面或前面。根據(jù)上面敘述：轉(zhuǎn)向換向閥6應(yīng)該放在集成塊的上表面；而鎖緊閥是由于手動換向閥的工作自動開啟的，因此，可將鎖緊閥放置在集成塊的后面。 9.2.2 壓力閥的安裝布置 壓力閥中最主要的時溢流閥的最主要的是溢流閥的安裝位置。溢流閥和換向閥是集成塊中最重要的兩種閥，他們位置恰當(dāng)，直接影響集成塊的尺寸大小。溢流閥的安裝應(yīng)該注意的是：溢流閥在前、后、左、右面上不能倒置安裝，即溢流閥

44、的手柄軸線要朝上或水平。由于溢流閥壓力可調(diào)，故選裝在集成塊的前面，便于調(diào)試。 9.3閥板的尺寸計(jì)算確定 集成塊的外形尺寸除了在行走設(shè)備上要求越小越好外，一般設(shè)計(jì)原則是適當(dāng)小些好。閥板上孔道間的尺寸控制是閥板涉及到核心，計(jì)算方法可分為兩種： 1. 看壓力級 P、A、B類孔：P孔道壓力《16MPa的相鄰孔道間尺寸控制——L（兩孔中心距）》R1（一孔半徑）+R2（另一孔半徑）+5mm；P孔道壓力》16MPa ；中高壓孔的相鄰孔道間尺寸控制——孔徑16mm以上，L》R1+R2+10mm；T類孔：相鄰孔道間尺寸控制L》R1+R2+4mm（有背壓，+5mm）。 2. 看孔端 孔

45、端是螺紋的管接頭的相鄰空（特別是A、B孔）道間尺寸控制L》r1（管接頭最大外直徑）+r2+10mm，有時由于閥板間孔道結(jié)構(gòu)限制，幾個孔的管接頭距離較近，可將管接頭靠近閥板的鏈接螺紋后部分設(shè)計(jì)長短不一的管接頭，則可方便地連接閥板和外接管。 而ZL50裝載機(jī)屬于作業(yè)行走機(jī)械，要求設(shè)計(jì)尺寸小。 集成塊的長度 根據(jù)溢流閥和手動換向閥的尺寸，考慮液壓系統(tǒng)油路布置，把各閥件的油孔對應(yīng)起來，元件最外兩端各留10mm，測量總長度，初定閥塊長度120mm，由于內(nèi)部油路相碰撞，考慮到手動換向閥與溢流閥調(diào)節(jié)干擾，后將長度選定為230mm。 集成塊的寬度 根據(jù)手動換向閥長度尺寸，最外兩端各留10mm

46、，確定閥板寬選取140mm。 集成塊的高度 根據(jù)溢流閥和鎖緊閥的尺寸比較，元件最外兩端各留10mm，選定閥塊高度200mm。 9.4使用Proe三維軟件畫集成塊 使用Proe三維軟件畫立體集成塊更直觀，可以測量任意兩點(diǎn)之間的距離，能有效保證集成塊內(nèi)部管路不相交叉或相距太小。立體圖還可以直接轉(zhuǎn)換成平面圖，還可以把任意面剖視圖轉(zhuǎn)換成平面圖。立體集成塊如圖所示： 如圖所示，紅色表示高壓油進(jìn)油管道，藍(lán)色表示低壓油回油管道，綠色代表換向閥A口輸出端，黃色代表換向閥B口輸出端。 9.5使用Proe繪圖軟件生成零件圖 集成塊零件圖可使用Proe軟件生成，見副本ZL50-集成塊。

47、 10.課程設(shè)計(jì)小結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)由于是自己選題，范圍較大，并且要求較寬，本著對裝載機(jī)的愛好，我在圖書館經(jīng)過廣泛涉獵經(jīng)典設(shè)計(jì)圖之后選擇ZL50Z裝載機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，知道了裝載機(jī)液壓回路的構(gòu)成及其復(fù)雜性，同時拓寬了自己的知識面，完成了由熟練動手操作到掌握理論的逆變過程。 在考慮眾多液壓系統(tǒng)時，我慢慢掌握一個道理，對于液壓系統(tǒng)，人們往往喜愛評價它們的優(yōu)劣性，而一個液壓系統(tǒng)的好壞不僅取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中壓力、流量等的選擇合理性和系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，還會因液壓系統(tǒng)所處的工作環(huán)境，污染防護(hù)和處理而異，系統(tǒng)的污染直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和元件的使用壽命，因此，設(shè)計(jì)系統(tǒng)回路時我們也應(yīng)該考

48、慮到系統(tǒng)將要處于的工作環(huán)境，同時在平時使用中應(yīng)時刻注意：元件的污染磨損，元件堵塞與卡緊故障，閥換向困難等，液壓系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到我們使用機(jī)械的效率，所以平時應(yīng)該做好其保養(yǎng)工作，日常維護(hù)，由于裝載機(jī)工況惡劣，因此更應(yīng)注意經(jīng)常更換液壓油，注意各個泵的壓力是否正常，由于自己以后的工作就是和裝載機(jī)打交道，所以我堅(jiān)信，今日的努力定能鑄就明日的輝煌。 同時本次課程設(shè)計(jì)鍛煉了我的CAD軟件作圖能力，增強(qiáng)了自己查閱資料完成設(shè)計(jì)的能力，對于本次設(shè)計(jì)計(jì)算，由以前的部分回路變成了整個回路，因此工作量空前增大，不過，在老師和同學(xué)們的幫助下，在經(jīng)過翻閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》、《工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算》、《液壓元件及選用

49、》等幾本書后得以順利完成，從中獲益匪淺。 11.參考文獻(xiàn) 【1】 馬永輝、徐寶富 . 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 . 機(jī)械工業(yè)出版社 【2】 王守成、段俊勇 . 液壓元件及選用 【3】 周世昌 . 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 機(jī)械工業(yè)出版社 【4】 杜國森、竇文蘭 . 液壓元件產(chǎn)品樣本 . 機(jī)械工業(yè)出版社 【5】 成大先 . 液壓設(shè)計(jì)手冊 . 化學(xué)工業(yè)出版社 【6】 雷天覺 . 新編液壓工程手冊 .北京理工大學(xué)出版社 【7】 吳永平、姚懷新 .工程機(jī)械設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社 【8】 何正忠 . 裝載機(jī) . 冶金工業(yè)出版社 【9】 顏容光、李自光、賀尚紅 . 現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng) . 人民交通出版社 【10】 王益群、高殿榮 . 液壓工程師技術(shù)手冊 . 化學(xué)工業(yè)出版社 - 19 -