滑移裝載機液壓系統(tǒng)設計說明書(完整)

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. . 目錄 摘要 .........................................................................................................................................................IV ABSTRACT ..............................................................................................................................................5 第一章 緒論 ............................................................................................................................................I 1.1 滑移裝載機的歷史背景和發(fā)展前景 ................................................................................................I 1.2 總體結構介紹 ..................................................................................................................................II 1.2.1 行走裝置 ........................................................................................................................................II 1.2.2 作業(yè)裝置 .......................................................................................................................................III 1.1.3 液壓系統(tǒng) .......................................................................................................................................III 第二章 設計計算及元件選擇 ................................................................................................................5 2.1 行走液壓系統(tǒng)設計與計算 ................................................................................................................5 2.1.1 行走液壓馬達的選取 .....................................................................................................................7 2.1.2 行走液壓泵的選取 .......................................................................................................................13 2.2 作業(yè)裝置液壓系統(tǒng)設計與計算 ......................................................................................................17 2.2.1 作業(yè)裝置工況分析 .......................................................................................................................17 2.2.2 作業(yè)裝置動作循環(huán)規(guī)劃 ...............................................................................................................19 2.2.3 工作裝置液壓系統(tǒng)擬定 ...............................................................................................................20 第三章 液壓系統(tǒng)的設計 ......................................................................................................................24 3.1 發(fā)動機的選取 ..................................................................................................................................24 3.2 油箱的設計 ......................................................................................................................................25 3.2.1 油箱的用途及要求 .......................................................................................................................25 3.2.2 油箱容積的確定 ...........................................................................................................................26 3.2.3 油箱附件的安裝 ...........................................................................................................................27 3.3.3 油箱散熱功率計算 .......................................................................................................................27 3.3 系統(tǒng)散熱器設計 ..............................................................................................................................28 3.3.1 液壓油油溫過高的危害 ...............................................................................................................28 . . 3.3.2 閉式液壓系統(tǒng)的散熱方式 ...........................................................................................................29 3.2.3 散熱功率計算 ...............................................................................................................................30 3.2.4 散熱功率及散熱面積計算 ...........................................................................................................31 3.4 濾油器選擇 ......................................................................................................................................32 3.5 聯軸器的選取 ..................................................................................................................................33 3.6 液壓閥的選取與安裝 ......................................................................................................................33 3.6.1 液壓閥的選擇 ...............................................................................................................................34 3.6.2 液壓閥的配置形式 .......................................................................................................................35 3.7 液壓系統(tǒng)管路設計 ..........................................................................................................................35 3.7.1 管徑計算 .......................................................................................................................................35 3.7.2 液壓管路的布置 ...........................................................................................................................36 第四章 設計總結與設計心得 ..............................................................................................................38 4.1 設計總結 ..........................................................................................................................................38 4.2 設計心得 ..........................................................................................................................................39 鳴謝 ..........................................................................................................................................................40 參考文獻 ..................................................................................................................................................42 . . 摘要 滑移裝載機是一種利用兩邊行走輪速度差實現轉向，能實現多種工程作業(yè)的小型工程機械。因其小 巧靈活，能實現原地轉向的特點，在工程運用中起著越來越重要的作用。換裝特定用途通用屬具后，可 實現鏟運，堆垛，壓實路面等多種作業(yè)模式。現設計一款適應國內市場的滑移裝載機液壓系統(tǒng)。分析國 內外滑移裝載機現狀及發(fā)展趨勢，參考已有滑移裝載機液壓系統(tǒng)，依據任務書給出的設計要求，結合實 際作業(yè)模式和作業(yè)環(huán)境，對滑移裝載機的運動和受力進行分析，針對其要實現的動做要求，擬定液壓系 統(tǒng)方案設計。通過計算和參考樣本，完成液壓系統(tǒng)的工作泵，控制閥，行走馬達，工作液壓缸等元件的 選型。最后，用三維繪圖軟件 PROE 繪制出油箱、泵組、閥組、馬達等所選元件，設計出系統(tǒng)所需的其 他零件，并完成液壓系統(tǒng)的管路設計和零件的裝配。 關鍵詞：裝載機；滑移；液壓系統(tǒng) . . Abstract Skid Steer Loader is a kind of construction machinery can realize various engineering operations , whose steering is realized by the velocity difference of two sides’ wheels .Because of the characteristics of small overall dimensions and steering without moving ; Skid Steer Loader is playing a more and more important role in engineering applycation. There is a lot of attanchments can be connected with the Skid Steer Loader’ quick changer to realize various engineering operations,such as earth moving,stacking, compaction pavement and so on.This work focus on the designing of a Skid Steer Loader’s hydraulic system according to the need of domestic market . The developing situation and of Skid Steer Loader at home and abroad and the development trend is been analyised.This hydraulic system si designed by refering to the exsisting Skid Steer Loader,according to the design requirements in the design assignment, and combining with actual operation mode and operating environment. The movement and force of loader is been analyised at first. the hydraulic system schematics is been formulated according to the requirement of working condition , and then Hydraulic components of the hydraulic system such as work pumps, control valves, walk motors, hydraulic cylinders are been selected after design calculation and refering to sample. Finally, the parts of hydraulic system,such as oil tank, pump group, valve group, motors and other parts needed to be independent design are been drawed by 3D drawing software(PROE), and locate and assemble all parts on Skid Steer Loader’s chassis and complete hydraulic pipe design. Key words: Loader; slip; hydraulic system . . 第一章 緒論 1.1 滑移裝載機的歷史背景和發(fā)展前景 滑移裝載機移轉向裝載機是一種利用兩側車輪線速度差而實現車輛轉向的輪式專用底 盤設備，采用輪式行走機構，全輪驅動。滑移轉向可于作業(yè)現場隨機快速更換或掛接各種 工作裝置，以適應不同的工作環(huán)境和作業(yè)內容。滑移轉向裝載機的動力一般為 20-50 千瓦， 主機質量 2000-4000 公斤車速為每小時 10 -15 公里左右，主要用于作業(yè)場地狹小地面起 伏不平作業(yè)內容變換頻繁的場合，適用于基礎設施建設，廠房車間，建筑工地，碼頭裝卸， 市區(qū)街道，住宅，谷倉，畜舍，機場，跑道等，進行鏟運，堆垛，起重，挖掘，鉆孔，破 碎，抓取，推扒，松土，開溝，道路清掃，路面壓實等工作。 滑移轉向裝載機的工作裝置采用液壓傳動，其行走驅動系統(tǒng)除極個別采用皮帶傳動或 鏈條傳動的機型外，滑移轉向裝載機幾乎均采用全液壓方案雙回路閉式系統(tǒng)，斜盤式雙向 變量泵，斜軸式高速馬達，由于行走液壓回路封閉，車輛停車即制動，不須另設行車制動 裝置，為消除由于車輛慣性力而產生的過大沖擊，液壓馬達進出處加設限壓閥，液壓件多 是回路中最大的特色，兩個行走變量柱塞泵和補油泵，一個工作齒輪泵，部分機型還有先 導操縱回路的低壓泵。bobcat 采用發(fā)動機直接驅動串聯泵將所有柱塞泵和齒輪泵串聯成一 串，這種泵國內尚不多見，維修配套困難。ZTS 則采用齒輪箱傳動分別驅動各液壓泵，這 種驅動方式除了可以采用單泵配套外，尚可利用不同的傳動使各油泵在合適的轉速下運轉 以獲得較理想的系統(tǒng)匹配。ZTS 在這個齒輪箱上加設了主離合器用于發(fā)動機氣動時卸荷。 在中國滑移轉向裝載機剛剛起步，國內生產滑移轉向裝載機企業(yè)也不多，但縱觀小型 工程機械市場，目前國內市場對滑移轉向裝載機需要有一個從認識到接受的過程，現階段 中國滑移轉向裝載機的市場不大需要生產廠家及其經銷商向用戶進行全面細致的產品推介， 把潛在市場轉化成現實市場。 隨著小挖等一系列小型工程機械在我國從無到有的發(fā)展歷史以及在市場中所呈現的火 爆，可以預測滑移轉向裝載機也會像其它小型設備一樣被國內大量的工程機械生產廠家看 好，這塊潛在的市場并將會有更多的企業(yè)進軍生產滑移轉向裝載機這一領域。通過在發(fā)展 過程中積累的豐富經驗和較成熟的生產技術，國內工程機械企業(yè)將一步步推開生產滑移轉 向裝載機的大門，相信在今后幾年新產品新技術的不斷出現，國內產品的質量也將迅速提 高，市場也必將迎來新的競爭熱點。市場需求是根本，近年來我國城鎮(zhèn)化管理，城市基礎 建設，配套的小型工程機械在批量更新換代的同時，將購置批量的產品彌補缺口，在這種 情況下，實用價值和盈利觀念已成為用戶更新、購置設備的原則，質量價格回報率等綜合 性能將成為用戶的首選，這就要求在剛邁入準備邁入滑移轉向裝載機的生產企業(yè)在產品設 . . 計開發(fā)時通過調研座談等形式，納入用戶設計，使產品能夠做到真正的滿足市場和用戶的 需求。 本文通過參考國內外滑移裝載機的結構設計，通過調查國內對滑移裝載機的運用情況， 以及潛在的市場前景，針對國內市場現狀設計一款經濟適用的滑移裝載機。 1.2 總體結構介紹 滑移式裝載機的主機系一臺前端式裝載機，無一例外地被設計為短軸距、短后懸，動 臂支承點在車輛后上方。駕駛室位于兩側動臂間，司機須跨越工作裝置才能進入駕駛室內。 儀表盤分置司機左右兩側或布置在前上方。發(fā)動機后置，縱向布置。不設前后橋，四個驅 動輪各自獨立懸掛在傳動箱上。 1.2.1 行走裝置 滑移裝載機的行走裝置采用雙泵雙馬達的靜液壓閉式回路傳動系統(tǒng)，再通過一級鏈輪 傳動將發(fā)動機的力和運動分配到四個行走輪胎上，傳動方案如圖 1。采用液壓傳動的特點是： 可實現全車速范圍內的無級變速；起動力矩大；低速高效率；經常工作轉速可調到發(fā)動機 的低油耗范圍，節(jié)油效果好；易實現功率的合理匹配；無變速箱、差速器、傳動軸等，發(fā) 動機可任意布置，降低車輛重心，增加車輛的穩(wěn)定性；利用電控和微機易于實現自動控制； 對液壓元件性能要求高。 圖 1-1 行走系傳傳動方案 圖 2 -1 滑移轉向原理 采用滑移轉向，其轉向原理利用左右行走輪胎的速度差實現，即當兩邊輪胎轉速相同 時，機器直線行駛，當左邊輪胎速度高于右邊時實現右轉向，當右邊輪胎速度高于左邊輪 胎時實現左轉向，若左右兩邊輪胎速度相等，方向相反時可實現原地轉向，其轉向原理如 圖 2?；妻D向是滑移裝載機與普通裝載機最大的區(qū)別和優(yōu)點，采用滑移轉向能使滑移裝載 機在狹小的空間內實現轉向，因此，它可以運用在很多狹窄空間內作業(yè)，如車間，集裝箱 等地方。 . . 1.2.2 作業(yè)裝置 傳統(tǒng)裝載機的動臂裝在車架的前端，鏟斗用單斗液壓缸反鏟裝置，滑移裝載機的工作 裝置與車架的后端連接，滑移裝載機由于其獨特的動臂結構，不宜用單斗油缸驅動鏟斗， 而是雙液壓缸驅動。目前鏟斗的舉升軌跡主要有圓弧舉升和垂直舉升兩種，圓弧舉升曲線 由六連桿結構實現，垂直舉升曲線由八連桿結構實現，滑移轉向裝載機的優(yōu)勢在于其舉升 方式可以影響設備做特定工作時的生產力，圓弧舉升的設備最高舉升高度在舉升路徑的中 間，這樣這些設備就比較適合中低高度的工作，如裝載低位漏斗或移動式噴灑器等，而垂 直舉升設備的舉升高度可以到達舉升路徑的最高點，適合裝載高度較高的地方如卡車等。 而且因為有了多種多樣的附件今天的滑移轉向裝載機能夠做的工作遠比單純的裝載要多的 多，可以完成多種工作，從抓巖石，平整路面，到清理灌木和積雪，目前已有超過 108 種 不同附件可供選擇。垂直舉升和圓弧舉升結構如圖 3、圖 4?？紤]到圓弧舉升在鉆孔以及一 些需要垂直運動的動作時的局限和舉升高度有限，本設計采用垂直舉升結構。 圖 1-3 垂直舉升結構 圖 1-4 圓弧舉升結構 工作裝置由動臂架，兩個動臂油缸，兩個支撐桿，兩個搖臂，兩個動臂油缸以及屬具 組成，目前運用到各種工作中的屬具已達到一百多種，本設計主要考慮鏟運作業(yè)，即屬具 為鏟斗時的工況。 主機動臂多采用箱形截面結構，借以提高其扭轉剛度。為整機布置所限，動臂提升只 能采用雙液壓缸的形式。轉斗液壓缸通常設置在動臂前端，為解決在動臂提升過程種的 “鏟斗平移”問題，設計了液壓自動調平系統(tǒng)，在動臂舉升是，鏟斗會隨之動作，使鏟斗 與地面保持水平，防止物料掉落。 1.1.3 液壓系統(tǒng) 該部分是整個機器的核心部分，為機器的行走和作業(yè)傳遞運動和力。發(fā)動機將動力輸 . . 出給液壓泵，液壓泵輸出液壓油，通過各種閥的控制以及電控裝置，將符合工況的液壓油 液供給個執(zhí)行元件，執(zhí)行元件包括液壓缸和馬達，實現機器的正常運轉。 液壓系統(tǒng)分為行走液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)。行走液壓系統(tǒng)由兩個帶補油泵的變 量斜盤式柱塞泵和兩個定量徑向柱塞馬達組成，其為閉式回路，另外還設置有調速回路， 沖洗回路。工作裝置液壓系統(tǒng)由一個齒輪泵及換向閥，蓄能器，溢流閥等組成，為鏟斗油 缸和動臂油缸以及屬具提供液壓油。 為保證液壓系統(tǒng)的正常工作，還應設置冷卻裝置，加熱裝置，潤滑裝置等 . . . . 第二章 設計計算及元件選擇 首先分析機器的作業(yè)環(huán)境，作業(yè)對象，作業(yè)方式，進而設計出符合工況的方案?；?裝載機主要用于基礎設施建設，廠房車間，建筑工地，碼頭裝卸，市區(qū)街道，住宅，谷倉， 畜舍，機場，跑道等，進行鏟運，堆垛，起重，挖掘，鉆孔，破碎，抓取，推扒，松土， 開溝，道路清掃，路面壓實等工作。 本設計中重點考慮滑移裝載機的鏟掘作業(yè)工況。行走速度，整機設計質量，轉向，調 速等要求已在任務書中給出，具體要求如下：要求 360 度轉向，無級可調；運動速度 0～12Km/h 無級可調；整機載重 3200Kg，爬坡度 30；舉升載重 950Kg，爬坡度 30；換 接速度 30s/次，無級可調。 根據以上要求，再綜合考慮具體的作業(yè)對象及作業(yè)環(huán)境，進行整機的方案設計，再設 計出于整機匹配的液壓系統(tǒng)。 2.1 行走液壓系統(tǒng)設計與計算 滑移裝載機的行走裝置采用雙泵雙馬達的靜液壓閉式回路傳動系統(tǒng)。行走液壓系統(tǒng)為 雙回路驅動系統(tǒng)，每個回路由獨立的液壓系統(tǒng)組成。兩個回路同時受一個電控裝置的控制。 采 圖 2-1 動力傳遞路線 用雙回路液壓系統(tǒng)的特點是： （1）簡化了行走裝置的操作。全液壓驅動的推耙機的操作手柄數量減少，有些被按鈕 替代，操作變得更加準確、快捷，保證推耙機前進、后退、加速、減速、轉向、制動等功 能的正確實施，同時減輕了司機的勞動強度。 (2)泵和馬達的自動控制。全液壓雙回路驅動系統(tǒng)的變速是無級變速，傳動更加平穩(wěn)。 再利用 DA 閥（速度敏感閥）進行調速，大大提高速度變化的響應速度，使調速更加快捷。 其行駛速度與發(fā)動機的輸出功率和驅動負荷相匹配，使馬達始終保持最大的液壓驅動力， 減小能耗，從而提高了經濟性，使推耙機更加節(jié)能和環(huán)保。另外通過自動控制，推耙機還 具有過載保護、限制馬達的最高轉速、靜液壓制動和避免發(fā)動機熄火與發(fā)動機超速的功能。 (3)原地轉向，提高了滑移裝載機的機動性能和工作效率，特別適合狹小空間的作業(yè)。全液 壓雙回路驅動系統(tǒng)滑移裝載機的轉向是通過調節(jié)兩側履帶的速度實現的，使推耙機的轉彎 . . 半徑達到最小。 根據行走要求擬定液壓傳動方案。根據工況，要求無極調速，速度在 0-12km，選擇斜 盤 式柱塞變量泵，徑向柱塞定量馬組成的達閉式回路實現，采用 DA 閥調速，為了冷卻液 壓油也，在行走液壓系統(tǒng)中設計了沖洗回路。初步擬定行走系的液壓系統(tǒng)原理圖如圖 7 圖 2-2 行走系控制原理圖 . . 圖 2-3 行走系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖 2.1.1 行走液壓馬達的選取 2.1.1.1 行走系統(tǒng)工況分析 從兩種典型的工況對滑移裝載機進行分析，即在實土水平路面，滿載情況下的行走工 況和鏟掘時的牽引工況。以下是兩種工況下的速度-時間，力-時間圖 圖 2-4 運輸工況下 v-t，F-t 圖 圖 2-5 牽引工況下 v-t，F-t 圖 （1）滑移裝載機的滾動阻力 （2-1）=cosfPG? 式中 ——滾動阻力系數，此處取 =0.18[1]；f f ——整車質量， N，由設計要求取 =3200 x9.8=31360N；G ——運動表面與水平面的夾角。? 在額定運輸工況下，即 =0， =5645N；?fP 在最大爬坡度時，即 =30， =4889N； （2）坡道阻力 （2-2）sinaG??? 在水平路面行駛時 =0；aP 在最大爬坡度工作時，即 =30， =15680N?aP . . （3）慣性阻力 與滑移裝載機的加速性能有關，占不予以考慮。jP （4）風阻力 （2-3） 23.6vwKFP? 式中 ——機器的空氣阻力系數，取 =0.65N / ；vKv4m2 F——機器的迎風面積，取機器的寬和高分別為 2.1 和 1.475 ,F=3.1 ；2m ——機器的實際運行速度， ，取最大速度 =12 ；/khv/kh =22N,由于滑移裝載機的最大運行速度只有 12 ，它受到的風阻很小，可忽略不Pw 計，在以下的計算中也都忽略。 運輸工況下的工作阻力 （2-4）TPfajwP?? 式中 ——運輸工況牽引力，N；TP ——滾動阻力， N；f ——坡道阻力，N；a ——慣性阻力， N；j ——風阻力，N； w 在水平路面勻速行駛的工作阻力 =5645N；TP 在 30坡度上行駛的工作阻力為 =20569N。 牽引工況阻力 （2-5）TPfajwkP?? 式中 ——機器鏟土阻力，N，即插入阻力；由設牽引力決定。wkP 其余如上所述。 2.1.1.2 最大牽引力 滑移裝載機的最大牽引力是在輪胎全滑轉的狀態(tài)下，輪胎與路面的摩擦力，即輪胎與 路面的最大附著力這時，工作裝置為鏟斗提供最大插入力。 附著力引力 (2-6)maxCcMPr?? 式中 . . ——最大附著牽引力，N；P? ——驅動輪載荷，N,因滑移裝載機為全輪驅動，所以 =G=31360N；KG KG ——附著系數，根據工況[1],取 =0.75。? 計算得 =23520N, 表征機器的最大插入力，也是選取發(fā)動機的依據之一。?P? 2.1.1.3 液壓馬達所需的最大輸出扭矩和最大轉速 根據滑移裝載機的行走速度要求，可計算出驅動軸的轉數，這個轉速便是液壓馬達所 對應的最大轉速。行走傳動系統(tǒng)中設有一級鏈輪減速，將液壓馬達的運動傳遞到同側的兩 個輪胎上，鏈傳動比 。在行走中對行走系有最低穩(wěn)定速度要求，可通過計算得出所需3.6i? 液壓馬達的轉速范圍。 （一）驅動軸的最大輸出扭矩 （2-7）max4cCPrM?? 式中 ——驅動軸最大輸出扭矩（Nm） ；maxCM ——如前所訴， =23520N；P?P? ——動力半徑（m） ， (其中 為所選輪胎未受載荷時的自由半徑，B cr 0.13cor??or 為輪胎斷面寬度，設計所選輪胎型號為 12.5-6， =0.831m，B=0.307m， =0.376m。cr 計算得 =2208.5Nm，液壓馬達的最大輸出轉速axC maxax2208.51373.69ciMTNm???A （二）驅動軸的最大輸出轉速 （2-8）max2/MMVTP??? 式中 ——最大輸出轉速（r/min） ；maxcn ——滑移裝載機的最大行走速度(km/h)；v ——如前所述。cr 計算得 =84.7 r/min。maxc 鏈傳動比 ，因此液壓馬達所需的最大輸出轉速為3.6i? max305/innr? 2.1.1.4 驅動液壓馬達的選取 (一)工作壓力的確定 系統(tǒng)壓力選定的是否合理，直接關系到整個系統(tǒng)設計的合理程度。壓力的選擇要根據 . . 載荷的大小和設備的類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間，經濟條件及元件供應情況 等的限制。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選的過低，勢必要加大執(zhí)行元件的 結構尺寸和質量，系統(tǒng)的造價也相應增加，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消 耗角度看也不經濟；反之，壓力選的較高，則液壓設備的重量、尺寸和造價會相應降低， 然而，若系統(tǒng)壓力選用過高，由于對泵，缸，閥等元件的材質，密封，制造精度等要求的 提高，反而會提高設備成本，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會相應下降。因此不能一味追求高 壓。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以選低一些；行走機械重載設備 壓力要選的高一些。具體選擇可參考表 2－1、表 2－2 和表 2-3。 表 2-1 按載荷選擇工作壓力 表 2-2 種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機床 機械 類型 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 農業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 工作 壓力 MPa 0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～18 20～32 表 2-3 執(zhí)行元件的背壓力 系統(tǒng)類型 背壓力 MPa 簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調速系統(tǒng) 0.5～0.5 回油節(jié)流調速系統(tǒng) 0.4～0.6 回油路設置背壓系統(tǒng) 0.5～1.5 用補油泵的閉式回路 0.8～1.5 回油路較復雜的工程機械 1.2～3 回油路較短且直接回油箱 可忽略不計 行走液壓傳動系統(tǒng)采用變量泵-定量馬達的閉式傳動，依據液壓馬達所需的最大轉矩和 最大轉速選擇液壓馬達，取設計壓力 =35 ，由液壓馬達所需的最大扭矩可計算液壓1MPa 馬達的排量，再由液壓馬達的排量和轉速可計算出液壓馬達的流量。 載荷 N310＜0.5 0.5～1 1～2 2～3 3～5 ＞5 工作壓力 MPa＜0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 ≥5～7 . . （二）液壓馬達的排量 （2-9）max2/MMVTP???? 式中 ——液壓馬達排量（ ） ；MV3/cmr ——如前所訴；maxT ——液壓馬達的進出口壓差（ ） ，取液壓馬達出口壓力 =1P?aP2MPa ；1234a?? ——徑向柱塞液壓馬達機械效率，取 0.92[1]。m? 計算 =267 。從樣本中，初選液壓馬達的型號為 MRC03280，徑向柱塞馬達，其MV/cr 排量為 280 ，最大轉速為 330 。3 /minr （三）液壓馬達的最大流量 液壓馬達的最大流量 （2-10）maxaxMqV? 式中 ——液壓馬達所需的最大流量maxMq ——徑向柱塞馬達的排量（ ） ，初選型號得 280 ；V3/cr3/cmr ——初選液壓泵最大轉速（ ） ，330 。axn in/inr 計算得 =92.4 ,行走液壓單邊驅動回路所需的最大流量為ma/inL 85.4 ，滿足流量要求。axxq? （四）行走液壓馬達的基本參數見表 (五)行走液壓馬達校核 （1）壓力 滑移裝載機的一般工況是在實土上進行鏟土運輸作業(yè)，由前面的計算知在此工況下滑 移裝載機的行駛阻力 =5645N，此時車輪所需的扭矩為fPeM （2-11） 530.64fcePrNm?A 此時液壓馬達的轉矩為 此值遠小于液壓馬達的最峰值扭矩 1760=2M106.eT ，符合設計要求。NmA 此時液壓馬達的壓差 （2-12） /20eMemaPVP????? 樣本的額定壓差 . . =25 , ； （2-13） MeP?a10%2MeP???? 峰值壓差 g=45a （2-14） 1024MgP???? 有以上樣本額定壓差與最高壓差與實際額定壓差、實際最高壓差的差值都在 10%—30%之間， 符合設計要求[2]。 表 2-4 行走液壓馬達基本參數 參數名稱 參數值 型號 MRC03280 排量 3/cmr 280 流量 （ 時）/inL10inbar??28 扭矩 （ 時）NAp?445 峰值扭矩 1760 最低轉速 /inr 5-10 最高轉速 m330 最高連續(xù)轉速 /i 260 公稱壓力 aMP25 連續(xù)壓力 25 最高壓差 a 45 制動力矩 NmA2200 制動器開啟壓力 aP1.5-3 制動用油量 3c23 （2）轉速 取運輸工況下平均速度為 3.5km/h，即此速度為額定運行速度，則馬達此時轉速為 （2-15） 13.568.9/min0.707eecvinrr??? 由液壓馬達的樣本參數知實際工況與液壓馬達的特性匹配良好。 滑移裝載機的最稿運行速度 ，此時馬達的轉速max2/vkhax305/ir . . 馬達的最高轉速為 360 ，滿足設計要求。/minr （3）功率 選取發(fā)動機時應考慮液壓馬達所需的最大功率，最大功率點可能出現以下兩種情況下 第一：空載，最大速度時，第二額定工況時，表二 最大功率可能的工況 表 2-5 空載最大速度和額定工況下的功率 工況 行駛阻力矩 （N）fP 行駛速度 v， （km/h） 功率 p（kw） 一 3969 12 13.23 二 5645 4 6.27 由表可見，在空載，最大速度是行走系統(tǒng)所需的功率最大，為 13.23kw。 圖 2-3.液壓馬達的安裝尺寸 2.1.2 行走液壓泵的選取 液壓泵的輸出壓力應是執(zhí)行器所需壓力、配管的壓力損失、控制閥的壓力損失之和。 它不得超過樣本上的額定壓力。強調安全性、可靠性時，還應留有較大的余地。樣本上的 最高工作壓力是短期沖擊時允許的壓力。如果每個循環(huán)中都發(fā)生沖擊壓力，泵的壽命會顯 著縮短，甚至泵會損壞。 液壓泵的輸出流量應包括執(zhí)行器所需流量、溢流閥的最小溢流量、各元件的泄漏量的 總和、液壓泵長期使用后效率降低引起的流量減少量（通常 5%~7%） 。樣本上往往給出理論 排量、轉速范圍及典型轉速不同壓力下的輸出流量。 壓力越高、轉速越低則泵的容積效率越低，變量泵排量調小時容積效率降低。轉速恒 定時泵的總效率在某個壓力下最高，變量泵的總效率在某個排量、某個壓力下最高。泵的 總效率對液壓系統(tǒng)的效率有很大影響，應該選擇效率高的泵，并盡量使泵工作在高效工況 . . 區(qū)。 轉速關系著泵的壽命、耐久性、氣穴、噪聲等。雖然樣本上寫著容許的轉速范圍，但 最好是在與用途相適應的最佳轉速下使用。特別是用發(fā)動機驅動泵的情況下，油溫低時若 低速則吸油困難，又因潤滑不良引起卡咬失效的危險，而高轉速下則要考慮產生氣蝕、振 動、異常磨損、流量不穩(wěn)定等現象的可能性。轉速劇烈變動還對泵內部零件的強度有很大 影響。開式回路中使用時需要泵具有一定的自吸能力。發(fā)生氣蝕不僅可能使泵損壞，而且 還引起振動和噪聲，使控制閥、執(zhí)行器動作不良，對整個液壓系統(tǒng)產生惡劣影響。 在確認所用泵的自吸能力的同時，必須在考慮液壓裝置的使用溫度條件、液壓油的粘 度來計算吸油管路的阻力的基礎上，確定泵相對于油箱液位的安裝位置并設計吸油管路。 另外，泵的自吸能力就計算值來說要留有充分裕量泵的參數 泵的基本參數是壓力、流量、 轉速、效率。 根據系統(tǒng)地工作壓力來選擇，一般地說，在固定設備中液壓系統(tǒng)的正常工作壓力可選 擇為泵額定壓力的 70%-80% ，車輛用泵可選擇為泵額定壓力的 50%-60%，以保證泵的足夠 的壽命。選擇泵的第二個最重要的考慮因素是泵的流量或排量，泵的流量與工況有關，選 擇的泵的流量須大于液壓系統(tǒng)工作時的最大流量。泵的效率值是泵的質量體現，一般來說， 應使主機的常用工作參數處在泵效率曲線的高效區(qū)域參數范圍內，另外，泵的最高壓力與 最高轉速不宜同時使用，以延長泵的使用壽命。產品說明書中提供了較詳細的泵參數指導 性圖表，在選擇時，應嚴格遵照產品說明書中的規(guī)定。要特別注意殼體內的泄油壓力。殼 體內的泄油壓力取決于軸封所能允許的最高壓力。德國 Rexroth 公司生產的斜軸式軸向柱 塞泵和馬達的殼體泄油壓力一般為 0.2MPa，也有高達 1MPa 的（如 2AF 定量泵系列 6.1,） ， 國產軸向柱塞泵和馬達的殼體泄油壓力應嚴格遵照產品使用說明書的規(guī)定，過高的殼體泄 油壓力將導致軸封的早期損壞。軸向柱塞泵和馬達轉速的選擇應嚴格按照產品技術規(guī)格表 中規(guī)定的數據，不得超過最高轉速值。至于其最低轉速，在正常使用條件下，并沒有嚴格 的限制，但對于某些要求轉速均勻性和穩(wěn)定性很高的場合，則最低轉速不得低于 50r/min。 泵的結構形式 柱塞泵有定量泵和變量泵兩種。定量泵結構簡單，價格便宜，大多數液 壓系統(tǒng)中采用，而能量利用率高的變量泵，也在越來越多的場合發(fā)揮作用。一般來說，如 果液壓功率小于 10KW，工作循環(huán)是開關式，泵在不使用時可完全卸荷，并且大多數工況下 需要泵輸出全部流量則可以考慮選用定量泵，如果液壓功率大于 10KW，流量的變化要求較 大，則可以考慮選用變量泵。變量泵的變量形式的選擇，可根據系統(tǒng)的工況要求以及控制 方式等因素選擇。 油溫和粘度 液壓泵的最低工作溫度一般根據油液粘度隨溫度降低而加大來確定。當油 液粘稠到進口條件不再保證液壓泵完全充滿時將發(fā)生氣蝕?？谷家簤河偷谋戎卮笥谑突?液壓油，有時低溫粘度也更大。許多抗燃液壓油含水，如果壓力低或溫度高則水會蒸發(fā)。 因此，使用這些油液時，泵進口條件更加敏感。常用的解決辦法是用輔助泵給主泵進口升 . . 壓，或把泵進口布置成低于油箱液面，以便向泵進口灌油。液壓泵的最高允許工作溫度取 決于所用油液和密封的性質。超過允許溫度時，油液會變稀，粘度降低，不能維持高載荷 部位的正常潤滑，引起氧化變質。根據制造廠規(guī)定，柱塞泵和馬達的工作油溫范圍為- 25～+80oC。工作介質的最低粘度為 10mm2/s，最高粘度為, 100mm2/s。 使用壽命 所謂使用壽命，通常是指大修周期內泵在額定條件下運轉時間的總和。通 常車輛用泵和馬達周期為 2000h 以上，室內泵的使用大修周期為 5000h 以上。 價格 一般來說，斜盤式軸向柱塞泵（馬達）要比斜軸式軸向柱塞泵（馬達）價格低， 定量泵比變量泵價格低。與其他泵相比，柱塞泵比葉片泵、齒輪泵貴，但性能和壽命要優(yōu) 于它們。 （一）泵參數的計算 （1）泵的流量 液壓馬達所需的最大的流量 85.4 ，以此為依據計算泵的排量，液壓泵的最maxq?/inL 大輸出流量 1maxpvqk?? 式中 ——泵的最大輸出流量（ ）1p /inL ——行走系統(tǒng)所需的流量（ ）v ——系統(tǒng)的泄漏系數，取 1.2k 計算得 =102.5 ，初選行走液壓泵為 A4VG28，斜盤式軸向柱塞變量泵，其基1pq/i 本參數如表 2-6 表 2-6 斜盤式軸向柱塞變量泵 A4VG28 的基本參數 參數名稱 數值 排量 28 3cm/r 持續(xù)最高轉速 4250 in 極限轉速 4500 /r 間歇極限轉速 5000 i 最低轉速 500 /mnr 峰值壓力 45MPa 公稱壓力 40 . . 最大流量 119 /minL （2）泵的壓力 液壓泵的最大工作壓力 （2-16）11PMpp???? 式中 ——如前所訴；1Mp ——系統(tǒng)油路上的總壓力損失，按經驗估取 1 .??aP 因此 ，所選的液壓泵滿足要求。136Pa? （二）行走液壓泵的驗算 （1）流量校核 液壓泵首先應滿足系統(tǒng)的最大流量要求，液壓泵的流量 ，滿足設計max102.5/inpvqL?? 要求 （2）壓力校核 在初定液壓系統(tǒng)的壓力之后，要求所選的泵的額定壓力高于系統(tǒng)壓力，差值以 10%-30%為 宜。 1min20.46/60PcMqvrkmhKVi???1ax1%Pp?? 由上式可知，實際最大工作壓力比樣本最大壓力小 20%，滿足設計要求。 （3）最低穩(wěn)定速度 滑移裝載機的特點是靈活，能適應多種環(huán)境作業(yè)，因此，需要有一定的低速穩(wěn)定性， 才能保證機器的堆垛等需要將物料準確的放置的操作。 當液壓泵處于最低轉速（ ）1min50/iPr? （2-17） 3i1in40/minPqVcA 最低穩(wěn)定速度 1min2.6/60PcMvrkhKi??? 此速度表明滑移裝載機能在較低的速度下穩(wěn)定運行。 （三）行走液壓泵的配置 行走液壓系統(tǒng)的泵選取力士樂的泵，其可配套先關的流量控制裝置和回路壓力調節(jié) . . 裝置，還有多種控制方式供選擇，該液壓泵為變量軸向柱塞泵，工作回路為閉式回路，變 量裝置采用電兩點控制，帶開關電磁鐵，電磁鐵工作電壓為 12V，帶壓力切斷，軸伸為花鍵 軸 DIN5480（串聯泵第一泵標準型） ，用二孔法蘭安裝，工作油口 A/B 在泵殼體得同側，帶 直動式高壓溢流閥，不帶旁通閥，在輔助泵吸油路過濾油液，設定補油泵的補油壓力為 2 。MPa 其簡圖如圖 10 圖 2-4 行走液壓泵的安裝尺寸 2.2 作業(yè)裝置液壓系統(tǒng)設計與計算 2.2.1 作業(yè)裝置工況分析 滑移裝載機工作裝置個典型的作業(yè)過程有下列 5 種工況：(1)正載水平插入：(2)轉斗 缸收縮，鏟斗掘起．繼續(xù)收斗使收斗角達到 30。 ， （3)轉斗缸不動，舉升缸伸長，鏟斗達到 最大高度；(4)轉斗缸伸長，舉升缸不動，鏟斗卸料，收斗角達到一 45。 ；(5)自動放平。 首先對各個工況進行受力分析，再根據工作裝置的載荷大小及變化設計工作裝置的液 . . 壓系統(tǒng)。 （一） 插入阻力的確定 由經驗取插入阻力為 21000N，可滿足工作要求，插入阻力受限與發(fā)動機的功率以及行 走裝置的最大牽引力，而最大牽引力又與滑移裝載機作業(yè)的環(huán)境路面有關。 （二） 鏟斗液壓缸和動臂液壓缸的受力分析 （1） 鏟斗液壓缸剛的受力分析及其最大鏟掘力的確定 鏟斗液壓缸在插入工況下不需要主動為鏟斗提供動力，而是被動與插入力；在鏟斗油 缸收縮，鏟斗向上翻轉，此時鏟斗油缸有桿腔進油，受高壓油的作用，鏟斗油缸收縮，無 桿腔回油，此時鏟斗需要很大的力才能將物料鏟掘進斗；動臂舉升階段，鏟斗油缸只需要 提供能使鏟斗保持平衡的力即可；卸料階段，鏟斗油缸無桿腔進油，有桿腔回油，鏟斗向 下翻轉，此時不需要很大的力就能將物料卸掉。自動放平階段，鏟斗油缸受力很小。由以 上分析，鏟斗油缸的最大受力出現在鏟斗鏟掘的作業(yè)工況階段。 不同的物料需要不同的鏟掘力，考慮最壞的工況，取鏟斗的最大鏟掘力為 2400kg，再 由工作裝置的結構得到鏟斗到油缸的傳力比為 5,因此鏟斗油缸所需的最大力為 =117600N,由CF 于鏟斗油缸有兩個，分配到兩個油缸上后每個油缸受力 =55380NCF (2)動臂油缸的受力分析及其最大掘起力的確定 動臂油缸在插入和鏟掘工況下都只受被動力的作用，在動臂舉升階段需要為動臂提供 其向上舉升的力，動臂舉升時動臂油缸無桿腔進油，有桿腔回油，鏟斗油缸作用力最大， 卸料階段，動臂油缸提供能夠支撐物料的力即可，在鏟斗自動放平階段，由于重力的作用， 動臂油缸需有一定的背壓，以保證動臂緩慢平穩(wěn)放下。 根據經驗，去動臂的最大鏟掘力為 2430kg，鏟斗到動臂的傳力比為 5.75。由此計算單 個動臂油缸最大的作用力為 68424N。 (三)鏟斗油缸及動臂油缸的參數計算 （1） 鏟斗油缸的參數計算 鏟斗油缸在最大負載約為 55380N，由表 2-2 和表 2-4 可初選時的 P1=25MPa。 參照機械設計手冊,系統(tǒng)的背壓力可以選取，鏟斗向上