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學 科 代 碼：080301
學 號：071501010083
貴 州 師 范 大 學（本 科）
畢 業(yè) 論 文
題 目：5全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)的設計
——直動式溢流閥的設計
學 院： 機械與電氣工程學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 0 7 級 機 制 班
學 號： 071501010083
姓 名： 王 雷
指導教師： 任 珍 剛( 副教授 )
完成時間： 2011年 5月 10日
貴州師范大學畢業(yè)論文(設計)
5全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)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(tǒng)、轉向機構液壓系統(tǒng)和行走機構液壓系統(tǒng)的設計計算；標準液壓元件的選擇計算；液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)安全可靠、結構緊湊和維修方便。
關鍵詞：裝載機，液壓系統(tǒng)，液壓缸，直動式溢流閥
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 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 valve
目錄
摘要 I
Abstract II
前 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設計依據 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設計參數 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行走機構液壓系統(tǒng) 3
1.2.2工作裝置液壓系統(tǒng) 6
1.2.3轉向機構液壓系統(tǒng) 8
第二章 液壓系統(tǒng)主要參數的確定 10
2.1行走機構液壓系統(tǒng)若干問題 10
2.1.1液壓泵參數的確定 10
2.1.2液壓馬達的參數 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轉向泵流量 15
2.2.3最小轉彎半徑 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轉向機構液壓系統(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 非標準液壓元件的設計 38
5.1動臂液壓缸的設計 38
5.1.1液壓缸的設計計算 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直動式溢流閥的設計 45
5.2.1設計要求 45
5.2.2主要結構尺寸的初步確定 45
5.2.3靜態(tài)特性計算 47
5.2.4彈簧的設計計算 48
第六章 結束語 52
參考文獻 53
致謝 54
附錄 55
第 57 頁
貴州師范大學畢業(yè)論文(設計)
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(tǒng)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(tǒng)的設計——直動式溢流閥的設計，進一步掌握液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)、直動式溢流閥和動臂液壓缸的設計、液壓系統(tǒng)的設計計算、標準液壓組件的選擇計算、液壓系統(tǒng)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(tǒng)無極調速回路及液壓系統(tǒng)安全保護回路的設計?？梢酝ㄟ^綜合應用已學的理論知識解決設計中的問題。
第一章 全液壓輪式裝載機液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，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(xiàn)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。
2、額定載重量10。
3、軸距3.5。
4、輪距2.8。
5、機重24。
6、工作裝置
（1）、工作壓力10—14；
（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、轉向機構
（1）、工作壓力10—14；
（2）、最大轉向阻力矩2100；
（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。
8、行走機構
（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)包括行走機構液壓系統(tǒng)、工作裝置液壓系統(tǒng)和轉向機構液壓系統(tǒng)三個部分，見圖1.1。
1.2.1 行走機構液壓系統(tǒng)
行走機構液壓系統(tǒng)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(xiàn)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
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(xiàn)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(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。
離心調速器作用
a、若外負載F↑，超過發(fā)動機，發(fā)動機轉速↓ 調速閥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
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(tǒng)的工作壓力＞過載閥7過載閥7開啟溢流。
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(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(tǒng)
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。
回油路：轉斗液壓缸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。
（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。
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。
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
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(tǒng)過載，工作泵2→安全閥47→油箱61。
1.2.3 轉向機構液壓系統(tǒng)
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32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。
第二章 液壓系統(tǒng)主要參數的確定
2.1 行走機構液壓系統(tǒng)若干問題
1、由設計要求知：
最大行走速度=15
=（1-） （2-1）
式中： ——滑轉率，=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 （2-2）
式中： ——驅動輪的滾動半徑（），=0.680；
——驅動輪轉速（）。
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
= （2-3）
式中： ——液壓泵的排量（）；
——液壓泵吸排油口壓力差（），
由設計要求知其工作壓力為18～26，取=25，其背壓為0.5，則=25-0.5=24.5=24.5；
——液壓泵的轉速（），
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，取f=0.03；
——裝載機重量()，G=240000。
則 ==39600
注：由于系統(tǒng)是四輪驅動，采用的2個泵，所以計算時要除以2。
——液壓馬達的變速范圍，
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
液壓馬達的排量：
（2-4）
式中： ——液壓馬達的最大轉速（），
===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馬達驅動，則：==19800。
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中心的距離（）；
——轉向角（°）。
（2-6）
（2-7）
轉向力矩應與轉向主力矩相平衡，最大阻力矩發(fā)生在四輪驅動原地轉向且轉向角最大時。
2、行程：
（2-8）
（2-9）
（2-10）
（2-11）
如圖2.1：取R=160，S=1200，h=460，則
==69.027
===1285.146
由設計要求知：最大轉向角=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
又由設計要求知：最大轉向力矩為2100，即=21000
工作壓力為10～14，取P=12=12；
轉向角～，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
=
=12265.625
又由=80
=
=7241.625
則：
=
=22184.129 ＞21000 ，符合條件
即轉向液壓缸：=125，=80，行程=200。
2.2.2 轉向泵流量
= （2-12）
式中： ——缸的作用面積（），
雙缸時，=，為缸內徑，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（），=20；
——兩車架從最左到最右偏轉所需的時間（），
由設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，為前后輪的轉動中心，鉸接點O距前橋為，距后橋為。
當轉向角為時，前外轉彎半徑：
== （2-13）
==
=+ （2-14）
后外輪轉彎半徑：
= （2-15）
=
==
=+ （2-16）
當鉸接點在中點，即==時：===+
當=時，=，前后輪轉彎半徑相等，得整體轉彎半徑的最小值。
當轉向角為最大，得到最小轉彎半徑。
如圖2.2，由設計要求知： =3.5 ，=2.8 , =30～40,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
由設計要求知：工作壓力為10～14，取=12=1210
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、轉斗液壓缸：采用2個，則
=
=110000
由設計要求知：工作壓力為10～14，取=12=1210
背壓=1=110
由于＞7，取=0.7
即有 =
則：
=0.114=114
查表得=125；=90。
驗算：
=
=132803.5525＞110000 符合條件
則轉斗液壓缸活塞直徑：=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：
（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，轉斗時間2～5，行程=520
===104=10.4
===130 =13
即
=
=1500.735
=
=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： ——產生最大速度時的驅動力（），
=；
——額定牽引力（），
=；
——機械的附著重量（），
四輪驅動為機重，=240000；
——額定附著系數，=0.45～0.55，取=0.5。
——滾動阻力，
=；
——機重（），=240000；
——滾動阻力系數，取=0.03。
=
=2400000.5+2400000.03
=127200
——傳動系統(tǒng)的總效率，取=0.8；
——為轉向泵（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
（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，=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，=1.20～1.25，取=1.225；
——泵到馬達的總效率，取=0.8。
則 =
=79200
=52800
=
=80850
=80.85
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，該泵的參數如表3.1：
表3.1 CB-B125泵參數
型號
公稱排量/
額定壓力/
轉速/
驅動功率/
容積效率/
重量/
CB-B125
125
2.5
1450
6.50
≥95
19.5
2、工作泵2的選擇
由系統(tǒng)可知轉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，由計算得出轉斗液壓缸需要的液壓油高于動臂液壓缸，按轉斗液壓缸的需油量來選取。
轉斗液壓缸的流量：
=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
轉斗液壓缸的工作壓力，取系統(tǒng)的壓力損失，泵的額定壓力≥（1.25～1.6）（）≥15.6。
選用CBG125齒輪泵，該泵的參數如表3.2：
表3.2 CBG125泵參數
型號
公稱排量/
壓力/
轉速/
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、先導泵3的選擇
該先導泵向行走機構中的變量機構液壓缸、工作裝置中的先導閥和轉向機構中的全液壓轉向器提供壓力油，其流量≥70，壓力=2.5。
選用CB-B50齒輪泵，該泵的參數如表3.3：
表3.3 CB-B50泵參數
型號
排量/
額定壓力/
轉速/
驅動功率/
容積效率/
重量/
CB-B50
50
2.5
1450
2.6
94
11.0
4、轉向泵4的選擇
由計算知轉向泵的流量=61.2，轉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，該泵的參數如表3.4：
表3.4 CB-31.5泵參數
型號
公稱排量/
壓力/
轉速/
驅動功率/
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，該泵的參數如表3.5：
表3.5 A7V355EP泵參數
型號
壓力/
排量/
最高轉速/
流量/
1450
功率/
35
轉矩/
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
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，轉矩。
選用NJM-G6.3內曲線徑向柱塞馬達，該馬達的參數如表3.6：
表3.6 NJM-G6.3馬達參數
型號
排量/
壓力/
最高轉速/
最大轉矩/
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選擇控制元件的型號，如表3.7：
表3.7 行走機構液壓系統(tǒng)控制元件型號和參數
編號
名稱
選擇依據
型號
通徑/
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
型號
通徑/
工作壓力/
流量/
備注
壓力
/
流量
/
14
調壓閥
25
224
DBD-25
25
31.5
350
15
變速閥
2.5
40
3WMM10A
10
31.5
100
17和18
腳踏式減壓先導閥
2.5
40
2TH6R
6
20
斷流閥
2.5
80
3WMM10B
10
31.5
100
22
調壓閥
2.5
115
DBD-20
20
31.5
250
23
調壓閥
2.5
80
DBD-10
10
31.5
120
26
背壓閥
25
1010
AJ-H32b80F
80
32
1250
開啟壓力=0.4，控制壓力
27
調速閥
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，自行設計；
連通閥16的最大壓力，最大流量，自行設計；
交替逆止閥19的最大壓力，最大流量，自行設計；
分流閥21的最大壓力，最大流量，自行設計。
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
編號
名稱
選擇依據
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
調壓閥
2.5
2
YTF3-6B
6
2
調壓范圍0.5～6.3，重量0.9
37
轉斗先導閥
≤2.5
10
DXS
2.5
10
最大壓力5，最大流量15，質量62，控制范圍0.5～2.5
38
動臂舉升先導閥
≤2.0
10
DXS
2.5
10
最大壓力5，最大流量15，質量62，控制范圍0.5～2.0
表3.8（續(xù)）
編號
名稱
選擇依據
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
250
質量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
轉斗液壓缸多路液動換向閥
12
224
D32-OXXT
25
250
質量62
表3.8（續(xù)）
編號
名稱
選擇依據
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
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
3.2.3 轉向機構液壓系統(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選擇控制元件的型號，如表3.9：
表3.9 轉向機構液壓系統(tǒng)控制元件型號和參數
編號
名稱
選擇依據
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
全液壓轉向器
2.5
8
BZZ5-E80
16
排量80，轉速100，最大連續(xù)背壓1.6，最大轉向扭矩≤5
34
安全閥
12
61
DBD-H10P
10
20
120
35
梭閥
12
VSK1
20
質量0.013
54
轉向液壓缸
12
61
HSGF-125/80E-481-2520
液動主控制閥32的最大壓力，最大流量，自行設計；
定差溢流閥33的最大壓力，最大流量，自行設計。
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，行走機構液壓系統(tǒng)、工作裝置液壓系統(tǒng)和轉向機構液壓系統(tǒng)是單獨動作，其油箱的容積只要滿足行走機構液壓系統(tǒng)的流量即可，即為行走液壓系統(tǒng)的1.5倍，則：
=1.5505.1632≈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選取，現(xiàn)只計算泵-馬達、泵-缸的管子的直徑，取管內許用流速為=5。
1、行走機構液壓系統(tǒng)管子的內徑為：
（4-1）
=4.61
=49.90
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=4。
驗算管子的壁厚：
（4-2）
=
=5.543
壁厚的選取大于驗算值。
2、轉向機構液壓系統(tǒng)管子的內徑為：
（4-3）
=4.61
=16.50
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=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)管子的內徑為：
（4-5）
=4.61
=32.60
查表選用：404.5，材料：20鋼；供貨狀態(tài)：冷