ZL50装载机

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2007级工程机械专业课程设计

ZL50 装载机液压系统设计

2007级工程机械专业课程设计

摘 要

装载机是一种作业效率高、机动灵活、用途广泛的工程机械,作业工况复杂多变,负荷变化频繁、变化范围大。本论文以ZL50型装载机为研究对象,对其液压系统进行设计和部分参数的计算,并进行液压系统装置结构设计。

1.绘制液压系统原理图。通过对装载机的工作机构的分析和理解,掌握装载机在作业时各个缸的动作绘制出基本液压系统图。并在系统原理图上考虑过载,安全等因素上对液压系统图进行完善。

2.根据《机械设计手册》对液压系统选定基本的初始参数。如系统工作压力以及载荷力的确定。并根据液压系统设计的步骤来计算选择液压泵、液压缸、液压阀、以及液压辅助元件。

3.通过公式对液压系统的压力和温度进行计算。看设计过程中是否缺失液压元件和能否正常工作。

4.在对叠加阀认识理解的基础上设计一个叠加式溢流阀。包括叠加阀阀体、叠加阀阀座,并绘制机械图。

关键词:装载机,液压系统原理图,液压泵,液压缸

2007级工程机械专业课程设计

目 录

摘要

正文

1.绪论

1.1装载机发展简史

1.2用途和分类

1.3 ZL50装载机的技术参数

1.4 设计思路和任务

2. ZL50装载机的液压系统

2.1 ZL50装载机的工作机构

2.2 工作机构的液压系统

2.3 转向制动液压系统

3.液压元件的选择

3.1 液压泵的选择

3.2 液压缸的选择

3.3 液压阀的选择

3.4 液力辅助元件

4. 结论

参考文献

2007级工程机械专业课程设计

1.绪 论

1.1装载机发展简史

装载机开始制造在90多年前。最早期的装载机,是在马拉的农用拖拉机前部装上铲斗而成。自身带有动力的装载机,是在1920年初出现的,其铲斗安装在两根竖直立柱上,铲斗的举升和下落是用钢绳来操纵的。

从1930年开始,装载机结构得到较大的改进。但是直到1939年,才出现了比较先进的轮胎式装载机,如由美国“霍克”公司制造的0.2553m的Pay型装载机。这种装载机,系后轮驱动,前轮转向。由于其工作机构尺寸不大,平衡性和转向性能不能令人满意,“霍克公司主要把它作为捣堆机器使用,但也可用于装在松散或轻型的物料。

在40年代,装载机得到了更大的发展。1941年,司机室从机器后部移到前部,从而增加了司机的视野;发动机则移到机器后部,以增加装载机的稳定性;为了工作可靠和安全,而用柴油发动机代替了汽油发动机。在第二次世界大战末期,用装于两侧的动臂,代替了老式的两根垂直立柱。1944年开始用液压代替钢绳控制铲斗。1947年装载机发展成四轮驱动。这样,装载机的全部重量都用来产生牵引力,装载机插入力大大增加了。

1950年出现第一台带有液力变矩器的轮胎式装载机。液力变矩器对装载机发展有决定性作用,它使装载机能够很平稳的插入料堆并且使工作速度增快,同时在插入运动时,发动机不会因为插入阻力增大而熄火。由于装载机结构上的改进,使生产能力大大提高,并且使装载机的应用越来越广泛,产品数量也随着增加。

1960年出现了第一台铰接式装载机,这使装载机转向性能大大改善,并增加了它的机动性和纵向稳定性。由于液力变矩器和铰接转向装置等技术革新,使装载机得到迅速发展。在1960年以前,装载机的斗容一般不大,最大的斗2007级工程机械专业课程设计

容才3.83m。但随着上述结构的改进,从60年代开始,斗容发展的越来越大。1965年出现了第一台斗容7.63m的铰接式装载机。目前世界上大型的装载机斗容已经达到24.53m,装比重不大的散碎物料(如煤)时,斗容可达303m,发动机总功率已经达到1479.83KW。60年代出现的电动轮装载机,这是装载机设计上的一个新的突破,它进一步增加了装载机的使用范围。今后装载机的发展的趋势,是通过工作机构尺寸的增加和结构的改进,进一步增加生产能力。

随着上述结构上的改进和斗容的增加,使装载机适用范围越来越广泛,最初的装载机是不能铲掘物料的,但目前由于表明装载机铲掘能力的单位斗刃飞轮马力值比1939年增加了两倍多,因而越来越多的装载机亦能从事一般的单斗挖掘机所做的一些铲掘工作,使装载机从仅在建筑工程上使用,而逐渐发展到在露天矿使用。但1960年以前,装载机一般仅用于清理工作面、捣堆等辅助作业。当出现了斗容3.0~4.53m的轮胎式装载机以后,它就成为了露天矿的一种主要采矿设备。70年代以来,由于生产试制了功率294~934KW、斗容7.6~233m的露天矿轮胎式装载机,所以它们在露天矿得到更广泛的使用。

装载机行走部分结构的发展,也是有一个演变过程的。最初的装载机一般是履带式的,后来改用轮胎,以增加其机动灵活性。但后来又由于轮胎损耗太大、寿命不长和成本高等原因,而被迫改用履带式装载机。近年来,由于轮胎耐磨问题逐步得到解决,使轮胎式装载机得到很大发展。目前,世界上轮胎式装载机的产量约占装载机的总产量的70%~80%。而功率200KW以上的装载机,全是轮胎式。在采矿界,履带式装载机的应用很受限制,而轮胎式装载机则得到普遍应用。

1.2用途和分类

1.2.1装载机的用途

装载机是一种用途十分广泛的工程机械,装载机可用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料,并可自行完成短距离运土及对松散物料的收集清理和松软土层的轻度铲掘工作、平整地面或配合运输车辆作装土使用。换装不同的辅助工作装置还可进行铲土、推土、起重和其他物料(如木材)的装卸作业。 2007级工程机械专业课程设计

装载机广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程领域。在道路、特别是在高等级公路施工中,装载机用于路基工程的填挖,沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外,还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有适应性强、作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,因此,它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。

1.2.2装载机的分类

装载机按其行走装置不同可分为履带式装载机和轮胎式装载机两种。

履带式装载机以专用底盘或工业拖拉机为基础车,装上工作装置并配装操纵系统而构成,如图1—1所示。履带式装载机行驶速度慢、装载效率低、转移不灵活且对场地有破坏作用,在土方工程中已基本被轮胎式装载机取代。

履带式装载机的动力装置是柴油机,机械式传动系统则采用液压助力湿式离合器或湿式双向液压操纵转向离合器和正转连杆机构的工作装置。

轮胎式装载机由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成,其结构简图如图1-2所示。轮胎式装载机行驶速度快、转移方便,可在城市道路上行驶,因此使用较为广泛。

1-行走机构; 2-发动机; 3-动臂; 4-铲斗; 2007级工程机械专业课程设计

5-转斗油缸; 6-动臂油缸; 7-驾驶室; 8-燃油箱

图 1-1

1-铲斗;2-动臂;3-连杆;4-摇臂

5-转斗油缸;6-动臂油缸;7-车架

图 1-2

1.3 ZL50装载机的技术参数

根据部标JB1603-75规定,露天装载机的产品型号用拼音字母“Z”来表示 ,轮胎式用“L”表示,其后的数字是额定载重量的“千牛(KN)”数,再后来的字母是A、B、C、D„„是指变形改进设计的次序。例如衡阳机械厂的ZL50D型装载机,表示轮式装载机,在L后直接写额定的载重量的KN数。额定载重量为50KN,即5t,第四次改进变形设计。履带式装载机,在Z后直接些额定载重量的KN数。全液压传动加注“Y”。如“ZY”表示履带行走、全液压传动;“ZLY”表示轮式行走、全液压传动。

本文设计的装载机液压系统是ZL50装载机的,其为露天轮式装载机。其具体参数如表1-1所示: 2007级工程机械专业课程设计

表 1-1 ZL50装载机的技术参数

技术参数 ZL50

额定载重量 5t

额定铲斗容量 3.03m

发动机总功率 164KW

最大卸载高度 2.85m

最大卸载距离 1.60m

最大牵引力 160KN

最大转弯半径 6.50m

机重 16.8t

外形尺寸 长 6.76m

宽 2.85m

高 3.70m

爬坡能力 30°

最高行驶速度 35km/h

工作装置循环时间 举升时间 ≤6s

卸载时间 2s

下降时间 4s

三项和时间 <12s

1.4 设计任务和设计思路

1.4.1设计任务

1.绘制系统原理图。通过对装载机的工作机构的分析和理解,掌握装载机在作业时各个缸的动作绘制出基本液压系统原理图。并在液压系统原理图上考虑过载,安全等因素上对液压系统原理图进一步完善。

2.根据《机械设计手册》对液压系统选定基本的初始参数。如系统工作压力以及载荷力的确定。并根据液压系统设计的步骤来计算液压泵、液压缸、液2007级工程机械专业课程设计

压阀、以及液压辅助元件的选择。

3.通过公式对液压系统的压力和温度进行计算。看设计过程中是否缺失液压元件和能否正常工作。

4.在对叠加阀认识理解的基础上设计一个叠加溢流阀。绘制叠加阀阀体、叠加阀阀座机械零件图以及叠加阀机械装配图。

1.4.2设计思路

1.明确液压系统的设计要求,进行工况分析。

2.确定液压系统的主要参数。

3.拟定液压系统原理图。

4.计算和选择液压元件。

5.液压系统的性能验算。

6.绘制正式工作图

2.ZL50装载机的液压系统

2.1 ZL50装载机的工作机构

2.1.1 ZL50装载机的工作机构介绍

装载机工作机构如图1-1所示。该机构的优点是:铰接转向;四轮驱动:整机重心及前后桥荷分配、设计合理;具有杰出的牵引性能和装载挖掘稳定性;铲装及挖掘力大、转弯半径小;机动灵活,便于在狭窄场地作业;空载高速行驶稳定,厂地转移省时高效。

在图1-1中,铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接,用以装卸物料:动臂与车架、动臂油缸铰接,用以升降铲斗;铲斗的翻转和动臂的升降均采用液压操纵。在装载机作业时,工作装置应能保证:当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时,连杆机构使铲斗上下平动或接近平动,以免铲斗倾斜而撒落物料;当动臂处于任何位置,铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时,铲斗倾斜角不小于45°,卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。