ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計
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本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)
開題報告
學生姓名:李鑫
學 號:14020926
班 級:140209
專 業(yè):機械工程及自動化
指導教師:李 風
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
一、課題介紹
1.課題名稱:
ZL05微型輪式裝載機總體設(shè)計
2.課題背景:
⑴ 設(shè)計課題的意義
ZL系列輪式裝載機是一種高效率的工程機械,具有結(jié)構(gòu)先進,性能可靠,機動性強,操縱方便等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于礦山,建筑工地,道路修建,水利工程,港口,貨場,電站以及其他工業(yè)部門,進行裝載、推土、鏟挖、起重、牽引等多種作業(yè)。對加快工程建設(shè)速度減輕勞動強度提高工程質(zhì)量降低工程成本都發(fā)揮著重要作用,因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展,成為工程機械的主導產(chǎn)品之一。
為適應(yīng)工程施工,市政建設(shè)及農(nóng)用水利工地的砂石、灰土等各種散裝物料的裝運需要,提出設(shè)計小型輪式裝載機的任務(wù)。
⑵ 設(shè)計課題的目的
輪式裝載機總體設(shè)計是機械制造,機械設(shè)計和機械電子(機電一體化)等專業(yè)的一個重要的教學環(huán)節(jié),是學完技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設(shè)計。通過設(shè)計提高學生的機構(gòu)分析與綜合的能力,機械構(gòu)造設(shè)計的能力,機電一體化系統(tǒng)設(shè)計能力,掌握實踐生產(chǎn)過程自動化的設(shè)計方法。通過設(shè)計把有關(guān)課程(機械原理,機械設(shè)計,理論力學,材料力學,液壓與氣動技術(shù),工程材料,材料成型,自動控制理論,測試技術(shù),數(shù)控技術(shù),微型計算機原理及應(yīng)用,自動機械設(shè)計等)中所獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用,使這些知識得到鞏固和發(fā)展,并使理論知識和生產(chǎn)密切的結(jié)合起來。
輪式裝載機總體設(shè)計是機械設(shè)計及機械制造專業(yè)和機械電子專業(yè)的學生一次比較完整的整機設(shè)計。通過設(shè)計,培養(yǎng)學生獨立的機械整機設(shè)計的能力,樹立正確的設(shè)計思想,掌握機械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟。通過設(shè)計使學生能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料,計算圖表,手冊,圖冊和規(guī)范;熟悉有關(guān)國家標準,以完成一個工程技術(shù)人員在機械整體設(shè)計方面所必須具備的基礎(chǔ)技能訓練。
⑶ 輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀
1)國外輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀
1 新產(chǎn)品不斷推出
近年來,輪式裝載機以圍繞提高效率、降低成本為核心,繼續(xù)向大型化、微型化發(fā)展,不斷推出新產(chǎn)品,加速更新?lián)Q代。
卡特彼勒公司90年代初推出Cat966F輪式裝載機,時隔1年又推出Cat980F輪式裝載機,它增加了斗容和功率。改善了性能、提高了可靠性。不久又推出更大的Cat994輪式裝載機,根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配l8~ 30m3的鏟斗,機重170t;裝有渦輪增壓后冷的Cat3516型柴油發(fā)動機牽引力大、加速性能好;加長的工作動臂增加了卸載高度,能對載重量218t的大型自卸汽車裝載。
馬拉松?勒圖爾勒(Marathon Letourneau)公司1990年和1994年在LI100的基礎(chǔ)上分別推出LI400和LI800型輪式裝載機。l998年9月在美國塔克癬(Tucson)召開的Longding 2000年會上,該公司宣布正在開發(fā)的斗容20.4m3的L1350型輪式裝載機將于21世紀初投放市場,供載重量150~200t自卸汽車裝載。
德雷塞(Dresser)公司90年代初推出4000型輪式裝載機,斗容10~30m3、機重151.8t,采用模塊結(jié)構(gòu)的傳動系統(tǒng),大功率、敏感按鈕控制的液壓系統(tǒng).z型單搖臂工作裝置。優(yōu)化的整體結(jié)構(gòu)和濕式盤式制動器,具有自動調(diào)節(jié)和自動密封性能。
目前,全世界約有400臺(功率大于750kw)大型輪式裝載機應(yīng)用在露天礦山和建筑工程,與大型自卸汽車配套使用。在發(fā)展大型輪式裝載機的同時,微型輪式裝載機以機動靈活、效率高、多功能和價格低廉贏得市場,發(fā)展甚快。如:日本古河公司生產(chǎn)的FL30-1型輪式裝載機斗容0.34m3、機重2.3t;小松公司的WA30-1型斗容0.34rn3、柴油機功率20kW;豐田織機公司的斗容0.17m3、機重1t等這些微型裝載機適用于建筑工地和地下礦山挖溝、平地、堆料等。
2 新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)
2.1 工作機構(gòu)
卡特技勒公司推出組合式八桿機構(gòu)。從地面到整個舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動的特點。它將快速連接器和塔架式機構(gòu)設(shè)計成整體式工作裝置,通過快速更換不同的輔助機構(gòu)完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運和地表鉆孔等作業(yè),實現(xiàn)一機多能,減少用戶設(shè)備投資。
德雷塞公司開發(fā)Z型單臂工作機構(gòu)并與高壓液壓系統(tǒng)相結(jié)臺,為鏟斗提供更大的掘起力;縮短裝載工作循環(huán),增加鏟斗裝滿系數(shù),大幅度提高勞動生產(chǎn)率。由于鉸點少、桿件少,便于維修保養(yǎng),降低維修費用。
2.2 傳動機構(gòu)
以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機采用液力機械傳動系統(tǒng),其自動動力換檔變速箱自動選擇檔位傳動比,使換檔在變速箱最佳效率點進行。該公司最近推出的STIC(轉(zhuǎn)向變速集成)系統(tǒng),將轉(zhuǎn)向和換檔功能集成于一操縱手柄上,使操縱更加省力、輕便,換檔更加平穩(wěn),可大幅度提高生產(chǎn)率。
以日本小松公司W(wǎng)A系列中小功率(小于125kW)為代表的輪式裝載機采用新型集中式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動橋。它將主傳動制動器和行星輪式終傳動都集中在橋的中部,橋殼斷面變化連續(xù)、平緩,內(nèi)應(yīng)力分布臺理,從根本上防止因傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋殼在輪邊支承軸段應(yīng)力集中斷裂。輪端采用浮動密封結(jié)構(gòu),安裝簡便,有自動補償功能,密封性能良好。該結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、基本零件少、工藝性好、性能好、可靠性高。
馬拉松?勒圖爾勒公司的輪式裝載機采用柴油機一發(fā)電機一電動輪傳動,比液力機械傳動系統(tǒng)簡單。在整個作業(yè)中柴油發(fā)動機以恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn),減少燃油消耗,延長發(fā)動機壽命;無變速箱、傳動軸等許多部件,提高了傳動效率,操作維修方便,費用低;獨立電動牽引馬達為固態(tài)控制,反應(yīng)迅速,減少車輪打滑和輪胎過渡磨損;設(shè)置了電動緩行器,不用工作制動停機,裝料對位準確;整機重心低,行駛穩(wěn)定性好,可靠性高。
2.3 液壓系統(tǒng)
德雷塞公司輪式裝載機液壓系統(tǒng)用傳感器接受柴油機轉(zhuǎn)速信號,當轉(zhuǎn)速下降時柱塞式變量泵便自動增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量,以保持恒定的轉(zhuǎn)向速度,在最大挖掘工況時可減少流量,減慢液壓元件動作,以保持液壓系統(tǒng)的動力平衡,減少液壓系統(tǒng)熱損耗,節(jié)省功率??ㄌ乇死蛰喪窖b載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)用負荷傳感式溢流閥,使液壓泵在負載決定壓力下溢流,降低系統(tǒng)壓力,提高了液壓元件壽命。工作裝置液壓系統(tǒng)采用舉升限位裝置和下放自動定位裝置,避免了機械限位時液壓缸行程終了產(chǎn)生高壓和沖擊;裝設(shè)的蓄能器能吸收沖擊載荷,并對整機的縱向搖擺起阻尼作用;液壓缸導向套處有三重密封,防止泄漏和肪塵。
2.4 司機室
新型輪式裝載機司機室的設(shè)計充分考慮了人的生理需求,對儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺人機工程學,使司機在舒適、輕松、安全環(huán)境下操作,提高工作效率。如卡特彼勒輪式裝載機的司機室設(shè)有微機監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅,先導液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等,使操作輕便、靈活,采用防滾翻保護結(jié)構(gòu)(ROPS)和落體撞擊保護結(jié)構(gòu)(FOPS)符臺ISO標準要求。
3自動化水平不斷提高
微電子技術(shù)的突破性進展為輪式裝載機自動控制、狀態(tài)監(jiān)測及視線范圍內(nèi)遙控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測均取得重大進展,在視線內(nèi)遙控作業(yè)已進入實用階段,從而改善了性能,提高了可靠性,縮短了停機時間,增加了生產(chǎn)能力,降低了燃油消耗,取得了更大的經(jīng)濟效益。
3.1 柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng)
卡特彼勒Cat994D型裝載機采用了Cat3516B型柴油發(fā)動機,裝有HEUI型電控噴油系統(tǒng),根據(jù)外載荷有效控制功率和轉(zhuǎn)速,發(fā)動機噴油泵隨調(diào)速器動作,精確地對燃油進行調(diào)節(jié)、加壓和供油,降低初始噴油速率,減少NO 和HC,噪聲小,燃油效率高。
3.2 變速箱自動控制換檔
日本川崎重工公司的KLD97ZⅢ型輪式裝載機采用自動控制換檔的變速箱,可按裝載機運轉(zhuǎn)工況自動選擇最佳檔位,用微機控制離臺器,從而簡化操作、提高作業(yè)效率、減少沖擊,實現(xiàn)平穩(wěn)換檔;電子控制裝置、傳感器等使用可靠,一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障,可用手動換檔,不影響工作。
3.3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測
卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控(EMS)系統(tǒng)對輪式裝載機主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障或潛在問題提出警告和顯示,有三種不同的警告級別和信號,每種信號表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機應(yīng)采取的適當措施。
3.4 機載電子稱重系統(tǒng)
目前,許多大型輪式裝載機都裝設(shè)機載電子稱重系統(tǒng),能清楚地顯示出需再裝的物料量,從而使心中有數(shù),以防止過載或欠載,減少無效跑車次數(shù),節(jié)省作業(yè)時間,提高生產(chǎn)效率。并可對質(zhì)量累計計算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示,清楚明了,校準簡便,誤差為±3%以內(nèi)。
2)國內(nèi)輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀
在今后相當長的時間內(nèi),輪式裝載機仍將是工程建設(shè)機械中最重要的機種之一,國內(nèi)年需求量持續(xù)穩(wěn)定地保持在一較高水平,但國內(nèi)裝載機生產(chǎn)廠家也在急劇膨脹,競爭更趨激烈,各生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)新產(chǎn)品,來迎接市場的挑戰(zhàn)。
①3t以下裝載機
3t以下產(chǎn)品主要以ZL10、ZL15、ZL16為代表,還有一些利用拖拉機底盤改裝的小型裝載機,主要與日益增多的農(nóng)用運輸車輛配套使用。主要零部件均采用一般性能及質(zhì)量的發(fā)動機、驅(qū)動橋、變速箱、液壓件。技術(shù)較先進的靜液壓傳動產(chǎn)品,液壓件國內(nèi)不易配套,產(chǎn)品成本居高不下,制約了該類產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展。
②ZL30裝載機
ZL30裝載機主要生產(chǎn)廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產(chǎn)品零部件配置較零亂,生產(chǎn)廠家具有自制的橋箱,風格各具特色,質(zhì)量及性能上相對穩(wěn)定,技術(shù)先進性一般。徐工最近開發(fā)的ZL30F裝載機,采用電換擋變速箱,使3t級裝載機技術(shù)上有了新的突破。
③ZL40/ZL50裝載機
ZL40/ZL50裝載機,主要裝載機生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來沿續(xù)至今,全國幾乎使用同一套圖紙,有些技術(shù)力量薄弱的廠家,仍把其當作主導產(chǎn)品推向市場。第二、三代產(chǎn)品主要是對工作裝置進行優(yōu)化,改變外觀造型。如柳工ZL40B/ZL50C、徐工ZL40E/ZL50E。第四代產(chǎn)品是在第三代的基礎(chǔ)上,進一步優(yōu)化整機的性能及配置,電控箱、濕式制動器等新技術(shù)得到應(yīng)用,并形成了各企業(yè)的專有技術(shù)及專利技術(shù),使產(chǎn)品以嶄新的面貌推向市場。
④ZL60及6t以上裝載機
6t以及6t以上的裝載機,這是國內(nèi)潛在市場最大的產(chǎn)品,1998年以前大多數(shù)生產(chǎn)廠家均開發(fā)了ZL60裝載機,但由于受傳動件的制約,ZL60裝載機沒能成功地推向市場。在1999年北京國際工程機械博覽會上,各廠家推出了新一代ZL60裝載機,多數(shù)廠家選擇柳州ZF合資生產(chǎn)的箱或橋,液壓元件也有新配置,發(fā)動機可選用斯太爾或上柴6121(Cat3306),整機可靠性得到很大提高,給國內(nèi)大噸位裝載機帶來發(fā)展機遇。
⑷ 產(chǎn)品在生產(chǎn)中的作用及使用范圍
ZL05裝載機是一種單橋驅(qū)動、整體車架、機械傳動的小型裝載機。該機適用于市政工程、城市環(huán)衛(wèi)、公路養(yǎng)護、車站碼頭、中小煤礦等單位裝載松散物料??膳c翻斗車、輕型汽車、中小型拖拉機和農(nóng)用汽車配套使用,可明顯提高工作效率,降低工人勞動強度,而且使用、維修簡單、方便,價格低廉。
3.工作內(nèi)容和要求:
⑴題目的內(nèi)容
①總體參數(shù)的確定,總體布置。
②工作裝置及液壓系統(tǒng)設(shè)計。
③典型零部件設(shè)計、選取。
④整機合理性分析。
⑵工作量
①譯文6000字。
②開題報告。
③說明書20000字。
④4張A0圖。
⑤讀參考文獻15篇以上。
⑥程序設(shè)計及典型零件工藝分析。
4.課題的重點和難點:
ⅠZL05輪式裝載機的結(jié)構(gòu)組成
①傳動系統(tǒng)。
②工作液壓系統(tǒng)。
③工作裝置。
該機工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂和拉桿構(gòu)成,安裝在車架的支架上。
④其他。
(1)該機采用了增加前橋橋荷和整機配重的措施,明顯地增加了前輪的附著力。
(2)與全液壓裝載機相比,該機結(jié)構(gòu)簡單,操作容易,維修方便、價格低廉。
ⅡZL05輪式裝載機的主要技術(shù)參數(shù):
額定裝載質(zhì)量(kg): 500
額定斗容量(m3): 0.25
最大卸載高度(mm): 大于1900
相應(yīng)卸載距離(mm): 大于800
軸距(mm): 1540
輪距(mm): 1150
最小離地間隙(mm): 245
車速(km/h): 前進: V1=1.9, V2=4.4
V3=5.97, V4=7.1
V5=13.9, V6=22.2
后退: VR1=4.58
掘起力(KN): 1100
最大牽引力(N): 9000
發(fā)動機額定功率(kW): 15
機重(kg): 1800
5.可能用到的主要知識和技能:
機械原理,機械設(shè)計,理論力學,材料力學,液壓與氣動技術(shù),工程材料,材料成型,自動控制理論,測試技術(shù),數(shù)控技術(shù),微型計算機原理及應(yīng)用,自動機械設(shè)計等本科期間學到的課程。
6.需要自學的知識和技能:
SolidWorks,AUTOCAD,CATIA等繪圖仿真軟件。
二、 工作計劃
2006.02——2006.03 調(diào)研,譯文,開題報告
2006.04.01——2006.04.15 總體布置及草圖
2006.04.15——2006.05.01 總體設(shè)計,總裝圖
2006.05.01——2006.05.15 零部件設(shè)計,說明書
2006.05.15——2006.06.01 繪圖,論文
2006.06.01——2006.06.20 修改,完善圖紙、論文,準備答辯
三、參考文獻
[1] 劉慧斌,裝載機工作裝置優(yōu)化設(shè)計方法的研究,碩士,浙江大學,2000.
[2] 吉林工業(yè)大學工程機械教研室.輪式裝載機設(shè)計.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1982.
[3] 李建成.礦山裝載機設(shè)計.北京:機械工業(yè)出版社,1989.
[4] 高夢熊.地下裝載機結(jié)構(gòu)設(shè)計與使用.北京:北京冶金工業(yè)出版社,1987.
[5] 王國彪,楊力夫.裝載機工作裝置優(yōu)化設(shè)計.北京:機械工業(yè)出版社,1996.
[6] 機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機械設(shè)計手冊.北京:化學工業(yè)出版社,1982.
[7] 房斌,張文中,胡其穎.ZL05裝載機.徐州:徐州工程機械集團公司,1997.
[8] 趙昱東.國外輪式裝載機的新進展. 馬鞍山:馬鞍山礦研究院,2000.
8
中文摘要
裝載機是工程機械的主要機種之一,作業(yè)效率高,本次設(shè)計的題目是ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計,此設(shè)計的主要內(nèi)容如下:
裝載機總體計算及分析,包括發(fā)動機參數(shù)選擇,整機性能參數(shù)確定,總體參數(shù)評價,裝載機鏟裝阻力的計算,整機的自重及橋荷分配,最大牽引力計算,最大爬坡度計算。
裝載機總體中工作裝置設(shè)計,包括鏟斗斗型的選擇,鉸點位置確定,動臂、搖臂、拉桿長度和截面形狀確定,工作裝置受力分析及校核強度,各鉸銷強度校核,拉桿穩(wěn)定性計算。
液壓系統(tǒng)的分析與計算,包括工作液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及壓力計算,油缸所需流量計算,油泵的選擇,液壓件的選擇,轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑,轉(zhuǎn)向阻力及工作壓力計算。
前后車架的鉸接力式及工藝要求。
此外,還在ADAMS中建立了此裝載機工作裝置的模型并進行了運動仿真,并且測出了其最大卸載高度和斗尖的位移﹑速度﹑加速度曲線。
關(guān)鍵詞 總體設(shè)計 工作裝置 液壓系統(tǒng) 車架
外文摘要
Title the whole design of the loader ZL05
Abstract
Loader is one of the main models of the engineering machines. The homework efficiency is high. The topic of this design is the total and its work equip of the loader ZL05. The main contents of this design is as follows:
The total calculation and analysis of the loader. It includes the choice of launch the machine parameter, the assurance of the whole machine function parameter, the choice of the theories leads characteristic parameter, the analysis of the theories leads characteristic parameter, the calculation of the theories leads characteristic parameter, the evaluation of the total parameter ,the calculation that the machine spade packs resistance, the whole machine of self-respect and the bridge lotus allotment, the calculation of the biggest lead the dint, the calculation of the biggest climb a slope.
The design of work equip, including the choice of the spade type, the assurance of orders' position, the assurance of the length to moving arm,shake arm and pulling the pole, the assurance of cutting the noodles shape, working equip's analysis by dint and the school check strength, the calculation of the pulling pole stability .
The analysis and calculation of the liquid presses system, including the work liquid to press the system design parameter and the pressure calculation, the discharge calculation of the oil urn's needing, the choice of the oil pump, the choice of the liquid presses, the calculation of changing direction a liquid to press system of minimum turn radius, change direction resistance and work a pressure.
The front and back car connects and craft request.
In addition, I build up the model of this loader's work device in ADAMS and carry on sport to imitate really, I also test to find out its biggest the unloaded height and the curve of spade point's moving﹑velocity and acceleration.
Keywords the total calculation and analysis work equip the liquid presses system car connects
目 錄
第一章 引言 1
1.1 設(shè)計任務(wù)和基本要求 1
1.2 主要部件結(jié)構(gòu)形式 1
1.3 主要技術(shù)參數(shù) 1
第二章 總體設(shè)計 3
2.1 基本結(jié)構(gòu)原理圖 3
2.2 基本參數(shù)選取與確定 3
2.3 發(fā)動機 5
2.4 液壓系統(tǒng) 5
第三章 工作裝置設(shè)計 7
3.1 概述 7
3.2 鏟斗基本參數(shù)的確定 7
3.3 動臂設(shè)計 9
3.4 工作裝置強度計算 12
第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 30
4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析及計算 30
4.2 轉(zhuǎn)斗、動臂液壓缸的選取 33
4.3 液壓系統(tǒng)評價 40
第五章 車架設(shè)計 41
5.1 前車架的設(shè)計 41
5.2 后車架設(shè)計 42
5.3 車架的連接 42
5.4 車架設(shè)計評價 42
第六章 工藝分析 44
6.1 零件工藝性分析 44
6.2 零件機械加工工藝文件 44
第七章 工作裝置仿真模型在ADAMS中的建立 46
7.1 在ADAMS中建立六連桿機構(gòu)動力學仿真模型 46
7.2 卸載高度的測量 51
7.3 六連桿裝載機鏟斗斗尖位移、速度、加速度的測量 52
結(jié)論 56
致謝 57
參考文獻 58
吉林大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書
第一章 引言
1.1 設(shè)計任務(wù)和基本要求
為適應(yīng)工程施工,市政建設(shè)及農(nóng)用水利工地的砂石灰土等各種散裝物料的裝運需要,提出設(shè)計小型輪式裝載機的任務(wù)。
基本要求:
⑴以“GB3688.1—84”輪式裝載機的基本系數(shù)的要求為設(shè)計依據(jù)。
⑵整機主要參數(shù)達到或超過我國同級別裝載機水平。
⑶貫徹“三化”,方便生產(chǎn),方便用戶。
⑷力爭降低制造成本。
1.2 主要部件結(jié)構(gòu)形式
⑴變速箱:小四輪拖拉機變速箱。
⑵驅(qū)動橋:后橋驅(qū)動,小四輪拖拉機驅(qū)動橋。
⑶離合器:小四輪拖拉機主離合器。
⑷制動器:小四輪拖拉機制動器。
⑸工作裝置:單板Z型反轉(zhuǎn)四連桿機構(gòu),單搖臂、臥式動臂油缸。
⑹車架:鉸接式車架,全部鋼板式焊接。
⑺轉(zhuǎn)向器:擺線轉(zhuǎn)子式全液壓轉(zhuǎn)向器。
⑻輪胎:T.50—16。
1.3 主要技術(shù)參數(shù)
型號:ZL05
額定裝載質(zhì)量(kg): 500
額定斗容量(m3): 0.25
最大卸載高度(mm): 大于1900
相應(yīng)卸載距離(mm): 大于800
軸距(mm): 1540
輪距(mm): 1150
最小離地間隙(mm): 245
車速(km/h): 前進: V1=1.9, V2=4.4
V3=5.97, V4=7.1
V5=13.9, V6=22.2
后退: VR1=4.58
掘起力(KN): 1100
最大牽引力(N): 9000
發(fā)動機額定功率(kW): 15
機重(kg): 1800
61
第二章 總體設(shè)計
2.1 基本結(jié)構(gòu)原理圖
圖2-1 基本結(jié)構(gòu)原理圖
2.2 基本參數(shù)選取與確定
⒈額定斗容:0.25m3,根據(jù)物料比重范圍可加大,一般取0.25~0.29 m3之間。
⒉額定載重:500㎏。
⒊最大卸載高度:1900mm,此高度滿足CA141以下車輛滿載要求。
⒋卸載距離:800mm,能滿足CA141卡車要求。
⒌最大卸載角:地面與最高卸載位置均應(yīng)達到45°,以滿足小型裝載機的多用途要求。
⒍動臂舉開時間:根據(jù)JB標準,參照相近規(guī)格樣機,考慮到我國裝載機液壓系統(tǒng)的壓力范圍及元件(泵,閥,接頭等)的制造質(zhì)量確定。
動臂舉開:不大于5秒
動臂下落:不大于2.7秒
卸料時間:不大于1.6秒
⒎行使速度
因采用小四輪拖拉機的傳動系統(tǒng),所以速度范圍相同,即:
車速(km/h): 前進: V1=1.9, V2=4.4
V3=5.97, V4=7.1
V5=13.9, V6=22.2
后退: VR1=4.58
⒏越野性
最小離地間隙:0.245m,較高,通過性好
最大爬坡度:22°
最小轉(zhuǎn)彎半徑:3200mm
最大外形尺寸:3734×1350×2363mm。(為獲得較好的通過性及緊湊的結(jié)構(gòu)外形,采用對比、差值方法,選取上述參數(shù))
⒐主要尺寸及重量分布
?。┹S距:1540mm
ⅱ)輪距:1150mm
從整機靜態(tài)及動態(tài)穩(wěn)定性計算及通過性來確定上述參數(shù)。
ⅲ)由結(jié)構(gòu)布置及最小轉(zhuǎn)彎半徑來確定前后車架的鉸接位置,取中點偏前的方案。
ⅳ)整車重量:考慮到發(fā)動機功率儲備不大,機重取Q=1800㎏
空載時 前橋:后橋=35%:65%
滿載時 前橋:后橋=60%:40%
⒑方向機采用擺線式液壓轉(zhuǎn)向器,可靠性好,適應(yīng)小型裝載機使用。
⒒驅(qū)動方式:后橋驅(qū)動。考慮到直接采用小四輪的傳動系,結(jié)構(gòu)簡單,降低制造成本,采用單橋驅(qū)動。不足之處:影響牽引力的發(fā)揮,但對額定載重量為500㎏的裝載機,發(fā)動機僅為15HP,基本可以滿足裝載散裝物料的要求。
⒓變速箱:人力換檔變速箱。這種變速箱是靠操縱桿件及撥叉夾撥動齒輪,使不同齒輪嚙合,對嚙合換擋,換擋時,必須切斷動力,并且有沖擊。但其結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,適用于小型機械傳動裝載。
2.3 發(fā)動機
型號:SD1100ND型
?。┡P式、單缸、四沖程
ⅱ)缸徑×引程:100×115mm
ⅲ)額定轉(zhuǎn)速及功率:2200r/min,11KW
ⅳ)最大扭矩及轉(zhuǎn)速:450N?m,1600~1700r/min
ⅴ)燃油消耗率:250.2KW/h
ⅵ)凈重:185㎏
ⅶ)冷卻及啟動方式:冷凝,電啟動
2.4 液壓系統(tǒng)
⒈考慮到小型裝載機,柴油機功率不大,采用工作裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共泵的方案。選用齒輪泵:CB—G1025
q=25.4ml/r,η額=200rpm,nmax=3000rpm,P=16Mpa
⒉多路換向閥
額定壓力:P=16Mpa
額定流量:Q=63L/min
型號:DL —b15L—Tw—GL—GC
⒊油缸
動臂缸:HSGL01—50/28E—1101
鏟斗缸:HSGL01—63/35E—130r
轉(zhuǎn)向缸:HSGL01—40/22E—2801
系統(tǒng)壓力:P=12.5MPa
第三章 工作裝置設(shè)計
3.1 概述
裝載機的鏟掘和裝卸物料作業(yè)是通過工作裝置的運動實現(xiàn)的,裝載機的工作裝置是由鏟斗、動臂、搖臂、連桿及轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸組成。鏟斗與動臂及通過連桿或托架與轉(zhuǎn)斗油缸鉸接,用以裝卸物料;動臂與車架及與動臂油缸鉸接,用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉(zhuǎn)和動臂的升降采用液壓操縱。
3.2 鏟斗基本參數(shù)的確定
3.2.1 Bg的確定
Bg要大于裝載機每邊輪胎寬度5~10cm,則
Bg=1374mm
3.2.2 回轉(zhuǎn)半徑R0
=
圖3-1 鏟斗基本參數(shù)簡圖
VP /VH =1.2 VP=1.2VH=0.3m3 VH =0.25 m3
B0=1346mm λg=1.4 λz =1.1
λk =0.12 λb=0.35 υ1=10°
υ0=52°
則 R0=615mm
斗底長度lg: lg=(1.4~1.5R0=860mm
后斗壁長度lz: lz=1.1R0=676.5mm
擋板高度lk: lk=0.12R0=70mm
鏟斗圓弧半徑R1: R1=0.35R0=190mm
鏟斗與動臂鉸銷距斗底高度hg: hg=20mm
鏟斗側(cè)壁切削刃相對斗底的傾角α0: α0=60°
切削刃的切削尖角δ0: δ0=30°
3.2.3 鏟斗斗容的計算
圖3-2 斗容計算圖
⑴幾何斗容
對于有擋板的鏟斗:
VP=SB0-a2b
式中 B0=1346mm a=30mm b=595mm
S=S梯形CDEB+SΔABG+ SΔGEF +S弧AGF
=0.10+0.019+0.039
=0.158m2
VP =0.158×1.346+×0.032×0.595
=0.213m3
⑵額定斗容
VH= VP +B0-(a+c)
=0.213+0.06-0.011
=0.262m
這與假設(shè)的參數(shù)基本一致,所選參數(shù)正確,無須改動。
3.3 動臂設(shè)計
3.3.1 動臂長度和形狀的確定
⑴由已知條件:
Hsmax=1900mm lsmin=832mm β=45°
HA=1300mm 作圖如下:
圖3-3 動臂計算圖
⑵動臂長度lD的確定
=
式中 =832mm =810mm =1900mm =1300mm
=
=1690mm
這與優(yōu)化設(shè)計所得1640相差不多。
⑶動臂的形狀與結(jié)構(gòu)采用曲線型,斷面結(jié)構(gòu)型式為單板式,結(jié)構(gòu)簡單,工藝性好,但其強度和剛度低。
3.3.2 連桿機構(gòu)設(shè)計
⒈設(shè)計要求:從保證理想的完成鏟掘、運輸及卸載作業(yè)要求出發(fā),對連桿的設(shè)計提出下列要求:
⑴動臂從最低到最大卸載高度的提升過程中,保證滿載時鏟斗中的物料不撒落,鏟斗后傾角α的變化盡量?。ú怀^15°),鏟斗在地面時后傾角取α1=42°~46°,最大卸載高度通常取α’=47°~61°.
⑵在動臂提升高度范圍內(nèi)的任一位置,鏟斗的卸載角β≥45°,以保證能卸凈物料。
⑶作業(yè)時與其它構(gòu)件無運動干涉。
⑷使駕駛員工作方便安全,視野寬闊。
⑸為保證連桿機構(gòu)具有較高的力傳遞效率,在設(shè)計連桿機構(gòu)的構(gòu)件尺寸時,應(yīng)盡可能使主動桿件與被動桿件所確定的傳動角在不超過90°的情況下盡量取大一些。
圖3-4 反轉(zhuǎn)式連桿機構(gòu)工作裝置
⒉連桿尺寸鉸點位置的確定
連桿與鏟斗鉸點C的位置影響連桿的受力和轉(zhuǎn)斗油缸的行程。通常BC與鏟斗回轉(zhuǎn)半徑之間的夾角Ψ=92° a=0.14 lD=230mm
搖臂和連桿CD要傳遞較大的插入和轉(zhuǎn)斗阻力,彎曲搖臂的夾角一般不大于30°,搖臂與動臂的的鉸點E布置在動臂兩鉸點連線AB中部le偏上m處,設(shè)計時取le=(0.45~0.50)lD m=(0.11~0.18)lD
e=(0.22~0.24)lD c=(0.29~0.32)lD
由此確定連桿CD的長度b,轉(zhuǎn)斗油缸與車架鉸接點的位置G及行程,則 la=280 lb =548 lc =464 m=318 e=352 b=570
3.4 工作裝置強度計算
3.4.1 工作裝置強度計算位置的確定
分析裝載機鏟掘運輸,提升及卸載等作業(yè)過程,發(fā)現(xiàn)裝載機在水平面上鏟掘物料時,工作裝置受力最大。
3.4.2 工作裝置典型工況的選擇及外載荷的確定
⒈裝載機沿水平面運動,工作裝置油缸閉鎖,鏟斗插入料堆,此時認為物料對鏟斗的阻力水平作用在切削刃上。
⒉鏟斗水平插入料堆足夠深度后,裝載機停止運動,向后轉(zhuǎn)斗或者提升動臂,此時認為鏟掘阻力垂直作用在切削刃上。
⒊裝載機在水平面上勻速運動,鏟斗水平插入料堆一定深度后,邊插入邊轉(zhuǎn)斗或者邊插入邊提升動臂,此時認為物料對鏟斗的水平阻力和垂直阻力同時作用在切削刃上。
⑴水平插入力Px的確定
Px=0.6×最大牽引力=0.6×9000=5400N
⑵掘起力 Pz=8820N
3.4.3 受力分析和強度計算
⑴鏟斗受力分析
取鏟斗為分離體,受力如圖所示
圖3-5 鏟斗受力圖
已知數(shù)據(jù)列表如下(單位mm N)
表3-1 已知數(shù)據(jù)
L1
L2
h1
h2
αc
Px
Pz
GD
660
215
70
270
7°
5400
8820
450
由=0,得
++﹣=0
=(++)
=(5400×20+8820×660+450×215)
=23.32kN
=
=23.32×
=23.14kN
=
=23.32×
=2.84kN
由=0,得
﹣﹣﹢2﹢=0
=(﹢﹣)
=(8820﹢450﹣2840)
=6430N
由=0,得
﹣2﹢=0
=(﹢)
=(5400﹢23140)
=14270N
=
=
=15652N
=
=
=19.9°
計算結(jié)果列表如下:
表3-2
節(jié)點
X
z
P
α
B
14270N
6430N
15652N
7°
C
23140N
2840N
23320N
19.9°
⑵拉桿受力分析
拉桿為二力構(gòu)件,兩端受等值拉力
PD=PC=23320N
αD=α=7°
⑶搖臂受力分析
取搖臂為分離體時,受力如圖所示:
圖3-6 搖臂受力圖
已知數(shù)據(jù)列表如下:單位(mm,N)
表3-3
L1
L2
h1
h2
αD
αF
PD
255
180
270
270
7°
17°
23320
由=0,得
()﹣()=0
=
=×23320
=22437N
=
=22437×
=21456.6N
=
=22437×
=6560N
==23140N
==2840N
由=0,得
-+-=0
=+
=21456.6+23140
=44596.6N
由=0,得
-+-=0
=+
=2840+6560
=9400N
=
=
=45576.5N
=
=
=12°
計算結(jié)果列表如下(單位mm,N):
表3-4
節(jié)點
x
z
P
D
23140
2840
23320
19.9°
E
44596.6
9400
45576.5
12°
F
21456.6
6560
22437
17°
⑷動臂的受力分析
取動臂為分離體,其受力如圖所示:
圖3-7 動臂受力圖
由=0,得
-×()---+=0
=
=
=-73177.8N
與所設(shè)方向相反
=
=73177.8×
=68764.6N
=
=73177.8×
=25028.3N
由=0,得
-++=0
=--
=44596.6-68764.6-14270
=18438N
由=0,得
--+-=0
=+-
=6430+9400-25028.3
=-9198.3N
=
=
=20605.1N
=
=
=26.5°
動臂受力列表如下(單位N,°):
表3-5
鉸點
x
z
P
α
B
14270
6430
15652
7°
E
44596.6
9400
45576.5
12°
H
68764.6
25028.3
73177.8
20°
A
18438
9198.3
20605.1
26.5°
3.4.4 動臂強度計算
圖3-8 動臂計算圖
⑴內(nèi)力計算
根據(jù)上圖,計算各段內(nèi)力:軸力N,剪力Q和彎矩M
0—1段
N=-+
=-14270×+6430×
=-8001N
Q=--
=-13452N
=0
=-×15-×22
=-355.5
1—2段
N=-+
=-14270×+6430×
=-8850N
Q=--
=-14270×-6430×
=-15.6N
==355.5
=-×57-×42.5
=-14270×57-6430×42.5
=1086.7
2—3段
N=(-+)-(-)
=(-14270+68764.6)-(6430-25028.3)
=21715N
Q=(-)+(-)
=28926N
=+8.5
=1086.7+8.5×25028.3
=1107.7
3—4段
N=-
=6533.7N
Q=(+)
=(18438+9198.3)×
=119542N
=-65-68
=-1824
=+30.8
=1541
內(nèi)力N、Q、M如下圖所示:
圖3-9 動臂N圖
圖3-10 動臂Q圖
圖3-11 動臂M圖
⑵應(yīng)力計算
校核動臂I-I~IV-IV截面的強度,其截面位置和截面形狀由圖繪出:
圖3-12 動臂截面計算圖
截面面積F F=b·h=1.8h
截面抗彎模量 ==54h
拉應(yīng)力 =
彎曲應(yīng)力 =
最大應(yīng)力 =+
最大剪應(yīng)力 =1.5
安全系數(shù) =
=
材料16Mn =32340N/cm2
=0.55=17787 N/cm2
⑶分析
計算結(jié)果表明III—III截面最危險,其最大安全系數(shù)為3.6,滿足設(shè)計要求。
3.4.5 搖臂強度計算
搖臂簡化為梁,其所受內(nèi)力如圖所示
圖3-13 搖臂N、Q、M圖
⑴內(nèi)力計算
D—E段
N=-
=-23320×
=-10222.8N
Q=
=23320×
=20960N
=×
=20960×42.5
=8.9kN·m
E—F段
N=
=22437×
=4281.2N
Q=-
=-22437×
=-22024.8N
如圖所示給出搖臂I—I和II—II截面位置及截面尺寸,截面彎矩已在M圖中標出。
圖3-14 搖臂的截面位置尺寸圖
截面面積F
F=2×(80×10+90×8)
=30.4cm2
截面抗彎模量
=(2×80×10×912+×16×903)×155
=258.58cm3
拉應(yīng)力 =
彎曲應(yīng)力 =
最大應(yīng)力 =+
最大剪應(yīng)力 =1.5
安全系數(shù) =
=
材料A3 =30380N/cm2
=16709 N/cm2
表3-6
截面
內(nèi)力
幾何量
應(yīng)力(kN/cm2)
N(kN)
Q(kN)
M()
F(cm2)
ω(cm3)
I-I
10.2
21
8
30.4
258.6
0.34
3.09
3.43
10.8
8.8
2.8
II-II
4.3
22
7.95
30.4
258.6
0.14
3.09
3.23
9.75
9.4
3
3.4.6 拉桿穩(wěn)定與強度計算
⑴穩(wěn)定計算
材料 20#鋼
外徑 D=40mm
內(nèi)徑 d=20mm
長度 L=570mm
截面積 F==9.42cm2
慣性矩 J==11.78cm4
慣性半徑 i==1.118cm
壓桿柔度系數(shù) ===51
對于20#鋼的柔度=60, =90,由于=51<,故為短桿,不存在失穩(wěn)問題。
⑵強度計算
20#鋼的 =31200N/cm2
拉應(yīng)力 ===2475.6 N/cm2
安全系數(shù)n n==12.4
第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算
工作原理圖:
圖4-1 液壓系統(tǒng)工作原理圖
ZL05裝載機液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工作裝置系統(tǒng)構(gòu)成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、合理。
4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析及計算
4.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析
ZL05裝載機采用組合式(單泵)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),優(yōu)點在于可獲得接近最完善的轉(zhuǎn)向性能并同時滿足工作裝置的需要,因為小型裝載機受總體布置的限制,不可能安裝多個泵,又由于后車架上受到總體布置的限制,分流閥安裝在前車架上,這樣比安裝在后車架上還可節(jié)約輸油管。
4.1.2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定
液壓轉(zhuǎn)向?qū)μ岣吖こ虣C械生產(chǎn)率和改進操作性能都是重要的,并且具有重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,對地面沖擊起緩沖作用,迅速,啟動平穩(wěn)等優(yōu)點。
決定選型的主要因素有:⑴轉(zhuǎn)向方式。⑵可利用流量轉(zhuǎn)向元件的空間。⑶流量和轉(zhuǎn)向力矩的要求等。輪式工程機械液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)種類很多,大致可分為:液壓機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng),全液壓轉(zhuǎn)向。
ZL05裝載機采用了全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),特點在于:采用了直接與方向盤轉(zhuǎn)向軸裝在一起的計量馬達。
ZL05裝載機采用單缸轉(zhuǎn)向,計算時均以后橋不動,前橋繞固定軸轉(zhuǎn)動。
⑴轉(zhuǎn)向阻力矩計算
參數(shù):
整機質(zhì)量: 1800
載荷分布: 空載: 前橋 720
滿載: 前橋 1380
輪距L: 1150mm
前輪輪軸到車架鉸接距離: =600mm
輪胎與路面之間的綜合阻力系數(shù):f=0.11
轉(zhuǎn)向阻力矩: =f·G·
=0.11×1.38×1000×9.8×
=1.236×103N·m
轉(zhuǎn)向阻力矩≤轉(zhuǎn)向力矩
⑵轉(zhuǎn)向油缸所需提供的最大推力
m=F· —力臂長度
=
通過作圖法得出為0.125m
所以 ==9.89×103
實際轉(zhuǎn)向油缸的行程
=-=195mm
⑶轉(zhuǎn)向油缸的選取
初選系統(tǒng)壓力8.2, =0.498D
求大徑D D=
式中: F—液壓缸必須能提供的推力
P—液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力
D—液壓缸內(nèi)徑
D=45mm =22.4mm
取=22mm,根據(jù)D,行程,系統(tǒng)壓力選取轉(zhuǎn)向油缸
HSG01——2801
⑷轉(zhuǎn)向器的選擇
ⅰ)全偏轉(zhuǎn)角所需流量(按大腔工作計算)
Q= t=3
液壓缸容量 V==
=
則 Q=1.033×
考慮缸、閥泄漏,取容積效率=0.6
則 =1.29×
ⅱ)液壓轉(zhuǎn)向器排量L的確定
+=
n=3~4.5
∴q==-
取q=100
選取轉(zhuǎn)向器 BEE1—100
⑸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力
力臂 r=125mm
轉(zhuǎn)向阻力矩 =1236.4
大腔壓力 ===6.22
小腔壓力 =8.276
4.2 轉(zhuǎn)斗、動臂液壓缸的選取
4.2.1 轉(zhuǎn)斗、動臂液壓缸的分析與計算
⑴轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力的確定
為了發(fā)揮裝載機的鏟掘能力,要求轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力是以使鏟斗在鏟掘位置上翻時,裝載機后輪離地,轉(zhuǎn)斗液壓缸作用力即此平衡條件作為計算位置。
圖4-2 轉(zhuǎn)斗液壓缸計算圖
根據(jù)裝載機縱向穩(wěn)定條件得最大掘起阻力:
= G—裝載機使用質(zhì)量
鏟斗在鏟掘位置繞B點上翻時
取=0
=
取=0
=
=
=
式中為鏟斗自重,考慮到連桿機構(gòu)鉸點的摩擦損失
=
n—鏟斗液壓缸數(shù),故n=1.
—考慮連桿機構(gòu)的摩擦損失系數(shù),=1.25
=325mm =385mm =265mm
=425mm =483mm
鏟斗自重略,=0, 數(shù)值因此而放大1.2倍.
=1.2×1.25×=3.41×N
⑵轉(zhuǎn)斗油缸的選取
取通比系數(shù)=1.46,則D=1.782.
初選系統(tǒng)壓力為16,則
D==
得=35.38mm,取d=35mm
得D=63mm
選取轉(zhuǎn)斗缸 HSGL01—E—1301
行程=340mm
⑶動臂液壓缸作用力確定
假定動臂液壓缸作用力僅克服最大鏟起阻力
圖4-3 油缸作用力的計算簡圖
取=0
=
每次動臂液壓缸受力為 =
m=2 =1.25
==0.705×N
動臂液壓缸作用力 =2.53×104N
⑷選擇動臂油缸
取系統(tǒng)壓力為16,通比系數(shù)=1.46
即 D=1.782
則 2.17=
得 =30mm D=54mm
取 =28mm D=50mm
選用動臂缸 HSGL01—E—1101
行程 =465mm
4.2.2 油泵的選取
⑴確定系統(tǒng)壓力
===15.84
===18.75
一般地用轉(zhuǎn)斗油缸確定系統(tǒng)壓力,同時考慮其他因素得系統(tǒng)壓力P=16.
⑵確定系統(tǒng)流量
=
式中取 t=4S V=
則 Q==456.52
考慮泄漏及泵效率,取 =0.8 =0.91
又取泵的額定轉(zhuǎn)速為1500rpm
得 q===25.1
所以選取齒輪泵 CB—G1025
其參數(shù)為: 排量 q=25.1
額定轉(zhuǎn)速 n=1500rpm
壓力 16
4.2.3 多路換向閥的選取
型號 DL—b15L—Tw—GL—GC
額定壓力 P=16
額定流量 Q=63
4.2.4 管路的計算選擇——內(nèi)徑選擇
⑴裝在濾油器的吸油管路
流量 Q=465.52cm3/S 選 v=1.0m/s
則 d=1.128×=24.3mm
取標準值25mm
⑵回油管路
取 v=2.5 m/s
則 d=15.39mm
取標準值 d=15mm
⑶轉(zhuǎn)向油缸進油管
d==
取速度 v=2 m/s
則d取標準值 d=8mm
⑷轉(zhuǎn)向油缸回油管
取 v=2.5m/s 取 d=8mm
⑸轉(zhuǎn)斗油缸進油管
取 v=2 m/s
d==
取d標準值 d=20mm
⑹轉(zhuǎn)斗油缸回油管
取標準值 d=20mm
⑺動臂油缸進油管
取 v=2 m/s
d取標準值 d=12mm
⑻動臂油缸回油管
取 v=2.5 m/s
d取標準值 d=10mm
4.2.5 液壓系統(tǒng)輸入功率計算
==
式中 —齒輪泵的容積效率
—齒輪泵的總效率
P—系統(tǒng)壓力
Q—馬達的輸出流量
所以 N輸入==11.2×103W
4.3 液壓系統(tǒng)評價
液壓系統(tǒng)由四個部分組成,即液壓能源元件,液壓執(zhí)行元件,液壓控制元件和液壓輔助元件。
ZL05裝載機采用單泵來驅(qū)動所有機構(gòu)工作,體積小,結(jié)構(gòu)簡單,機動靈活,這是它無可比擬的優(yōu)點,但由于復合動作比較困難,因而生產(chǎn)率不高。
本系統(tǒng)只有轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng),件少,容易安裝,維修方便,安全可靠,只是由于總體布置及受小四輪拖拉機改裝等限制,一些功能因缺少元件而無法發(fā)揮。
由于起重機械與工程機械的功率較大,工作環(huán)境惡劣,對液壓傳動系統(tǒng)的要求越來越高,目前在起重運輸與工程機械上普遍采用定量系統(tǒng),變量系統(tǒng),并向負載傳感液壓系統(tǒng)方向發(fā)展,節(jié)能液壓系統(tǒng)在起重運輸和工程機械上的應(yīng)用有十分重要的意義。
目前,液壓技術(shù)總的發(fā)展趨勢是:提高液壓元件的可靠性和效率,減少振動和噪聲,提高液壓泵的壓力和角速度,增加液壓控制閥的過流能力和靜動態(tài)特征,增加液壓元件的容量,延長使用壽命,降低成本,擴大使用范圍,發(fā)展小型化,組合化,發(fā)展各種節(jié)能液壓系統(tǒng)等。
第五章 車架設(shè)計
車架是整個裝載機的骨架,有了車架各個系統(tǒng),各個部件才能組合一臺完整的能完成各種功能的機器。
車架不僅起固定作用,零部件間的相互位置,相互間的配合尺寸,都由車架予以確定。
ZL05裝載機是鉸接車架轉(zhuǎn)向,車架分為前車架,后車架和轉(zhuǎn)向架三部分。
5.1 前車架的設(shè)計
ZL05裝載機前車架上有多路換向閥和單支穩(wěn)流閥安裝于其上,另外前車架上有四個鉸耳,分別是兩個動臂油缸及轉(zhuǎn)向油缸的鉸接點。
前車架具體結(jié)構(gòu)如圖所示:
圖5-1 前車架結(jié)構(gòu)圖
5.2 后車架設(shè)計
后車架由于受總體設(shè)計的限制,件較多。
圖5-2 后車架結(jié)構(gòu)圖
5.3 車架的連接
前車架和后車架的連接靠的是轉(zhuǎn)向架鉸接架插入前車架套孔后,用定軸板限制其軸向移動,前車架可做左右偏移擺動,而且油杯進油形成油膜,保護其不致于磨損。
后車架和轉(zhuǎn)向架用鉸座連接,關(guān)節(jié)軸承是轉(zhuǎn)向架和后車架連接的關(guān)鍵部位,其作用相當于一個球鉸,可保證后車架相對于前車架和轉(zhuǎn)向架做上下、左右擺動。
5.4 車架設(shè)計評價
ZL05裝載機是在小四輪基礎(chǔ)上設(shè)計而成的,所以車架亦以小四輪拖拉機為藍圖。一般裝載機,后車架的擺動是通過在后橋上裝上擺動橋,使后輪軸相對于整車的其他部分擺動,而其余部分不動。
ZL05裝載機強調(diào)的是結(jié)構(gòu)簡單,而生產(chǎn)率反而變成其次的,采用轉(zhuǎn)向架而不用擺動橋,整機穩(wěn)定性下降,由于車后部一塊擺動,駕駛舒適性下降,駕駛員容易疲勞,引起生產(chǎn)率降低。
由于ZL05裝載機不采用液力變矩器調(diào)速,所以第一次減速采用皮帶減速,后車架要安裝帶輪及皮帶張緊裝置,使后車架擁擠且使后車架復雜。
雖然存在以上缺點,但由于能直接采用現(xiàn)成件組裝,還是有其優(yōu)越性,所以仍然采用。
第六章 工藝分析
加工零件名稱:銷軸 材料:35#
圖6-1 銷軸零件圖
6.1 零件工藝性分析
主要加工面φ40表面精車可達到要求。右端面為一擋蓋的焊接配合面,5x45o的倒角保證零件具有良好的焊接結(jié)構(gòu)。同時,右斷面還有注油孔,φ20的沉臺也提高了零件的結(jié)構(gòu)工藝性。側(cè)面的φ6孔的加工由于有了2mm的銷平臺也變得相當容易,選擇右端面作為設(shè)計基準,可是零件的加工工藝性更好。
6.2 零件機械加工工藝文件
第七章 工作裝置仿真模型在ADAMS中的建立
7.1 在ADAMS中建立六連桿機構(gòu)動力學仿真模型
7.1.1 幾何模型的創(chuàng)建
啟動ADAMS/View 程序,首先出現(xiàn)歡迎對話框,在歡迎對話框中有四種不同的啟動方式供用戶選擇,我們選擇Create a new model 項,可以產(chǎn)生一個新的樣機模型及其數(shù)據(jù)庫,Model Name一欄中輸入文件名——ZZJ, Gravity一欄我們選擇Earth Normal選項,Units一欄中我們選擇 MMKS·mm,kg,N,s,deg選項,這就將新樣機模型的文件名、重力和單位設(shè)置好了,單擊OK按鈕即可進行模型的建立。
7.1.1.1 坐標點的建立
選擇主工具箱中的按鈕,然后選擇主工具箱中的Point Table按鈕,將出現(xiàn)一對話框。
單擊對話框中Create 按鈕,然后輸入Point1的坐標X、Y、Z的數(shù)值,然后單擊Apply按鈕,那么Point1就建好了。用同樣的方法依次建立Point1~~Point15, 最后單擊OK按鈕,point1~point15就創(chuàng)建完畢了。
修改名稱,將鼠標放在point上,單擊鼠標右鍵,即可出現(xiàn)與point有關(guān)的彈出式菜單,將鼠標至所選point的名上,自動彈出下一層菜單,選擇其中的Rename選項。將point1~point15依次改為A點~N點。
7.1.1.2 幾何形體的建立
(1) 鏟斗幾何形體的建立
選擇主工具箱里按鈕,該形體叫做拔出形體(Extrusion),我們可以對形體的拔出端面(Profile)、長(Length)或拔出路徑、拔出實體或薄殼(Closed/Open)、拔出方向(向前、對中、向后)進行選擇。我們選擇Closed并且Length中輸入50。這樣我們就定義了拔出形體是封閉的并且厚度是50mm。
用鼠標左鍵點擊O點,依次拾取H點、B點、C點、I點最后再次點擊O點形成一個封閉曲線后,單擊鼠標右鍵,結(jié)束拾取命令,同時鏟斗的幾何形體就建好了。鏟斗的幾何形體。將鼠標放置在已建好的鏟斗模型上,點擊鼠標右鍵出現(xiàn)彈出式菜單,將鼠標至Part1上自動彈出下一層菜單,選擇Rename,將Part1改為ChanDou。
(2) 動臂幾何形體的建立
選擇主工具箱里按鈕,將Thickness值改為50,Radius值改為30,依次拾取B點、J點、N點、A點、E點、L點、M點,那么動臂的幾何形體模型就建好了,按照(1)中的Rename步驟,將新建的動臂幾何形體模型Part2改名為DongBi。
(3) 搖臂幾何形體的建立
按照(2)的形體建模過程,依次拾取D點、E點、F點,那么搖臂的幾何形體模型就完成了,按照(1)中的Rename步驟,將新建的搖臂幾何形體模型Part3改名為YaoBi。
(4) 連桿幾何形體模型的建立
選擇主工具箱中(Link)按鈕,選中主工具箱中的Width和Depth兩項,并且都輸入50。然后用鼠標左鍵先點擊C點,再點擊D點。這就完成了對連桿幾何形體模型的建立,按照(1)中的Rename步驟,將新建的連桿幾何形體模型Link1改名為LianGan。
(5) 轉(zhuǎn)斗油缸幾何形體模型的建立
在此次設(shè)計中我們用兩圓柱體之間施加一定的約束來完成轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸幾何形體模型的建立。我們選擇主工具箱中(Cylinder)按鈕,選中Length和Radius并分別輸入586、40,然后用鼠標左鍵先點擊G點再點擊F點,用同樣的方法從E點到F點再建立一圓柱體(將Radius改為20),按照(1)中的Rename步驟,將新建的轉(zhuǎn)斗油缸幾何形體模型先后建立的兩個Part分別改名為ZhuanDouYouGang、ZDYGHuoSaiGan。
(6) 動臂油缸幾何形體模型的建立
完全按照(5)的建模步驟在J點和K點之間建立動臂油缸幾何形體模型,并且分別改名為DongBiYouGang、DBYGHuoSaiGan。
通過(1)~(6)幾何形體模型的建立,我們就將裝載機工作裝置的幾何模型在ADAMS中建立起來了,裝載機工作裝置的總體模型如圖7-1所示:
圖7-1 裝載機工作裝置幾何模型
7.1.2 定義約束
在整個模型中我們只需要施加兩種約束,一種是鉸接副,另一種是圓柱副。下面對兩種約束的施加過程進行簡單介紹:
(1) 鉸接副的施加
在主工具箱中選擇(Revolute)按鈕,在Construction中選擇2 Bod-1 Loc和Normal To Grid,在G點先用鼠標左鍵點擊Grand,再點擊ZhuanDouYouGang,然后點擊G點,那么在G點就建立了地面與轉(zhuǎn)斗油缸之間的鉸接副。以同樣的方法分別在A點、K點建立地面與動臂和地面與動臂油缸之間的鉸接副;在F點建立轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿與搖臂之間的鉸接副;在E點建立動臂與搖臂之間的鉸接副;在J點建立動臂油缸活塞桿與動臂之間的鉸接副;在D點建立搖臂與連桿之間的鉸接副;在B點建立動臂與鏟斗之間的鉸接副;在C點建立連桿與鏟斗之間的鉸接副。我們分別在整個六桿機構(gòu)模型中的G點、A點、K點、F點、E點、J點、D點、B點、C點總共施加了九個鉸接副。
(2) 圓柱副的施加
在主工具箱中選擇(Cylindrical)按鈕,在Construction中選擇2 Bod-1 Loc和Pick Feature,用鼠標左鍵先點擊ZHUANDOUYOUGANG,再點擊ZDYGHuoSaiGan,然后選擇圓柱副的方向,我們選擇的方向是由ZhuanDouYouGang.cm指向ZDYGHuoSaiGan.cm。然后用同樣的方法建立DongBiYouGang與DBYGHuoSaiGan之間的圓柱副,方向是由DongBiYouGang.cm指向DBYGHuoSaiGan.cm。
7.1.3 施加運動
根據(jù)我們設(shè)計的目的和要求,我們需要對裝載機工作裝置中的動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸分別施加一定的運動,使其能夠按照實際的工況來進行運動仿真,以便對該機構(gòu)進行運動學分析,那么對兩油缸運動的施加方法如下:
(1) 在主工具箱里點擊圖標,Speed一欄中的數(shù)值不限,因為我們將在以后的模型調(diào)試過程中對其進行修改;
(2) 點擊動臂油缸與動臂油缸活塞桿之間的移動副,那么動臂油缸的運動就施加完成了;
(3) 按照步驟(1)(2)的施加方法對轉(zhuǎn)斗油缸進行運動施加。
7.1.4 六連桿機構(gòu)模型的調(diào)試
我們所設(shè)計的模型要實現(xiàn)的仿真運動主要包括以下三個工況:
(1) 裝滿物料后的收斗運動;
(2) 鏟斗的舉升運動;
(3) 卸料運動。
所以我們需要對動臂油缸和轉(zhuǎn)斗油缸所加的運動進行修改:
首先,為實現(xiàn)工況(1),我們需要對轉(zhuǎn)斗油缸的運動進行修改,我們選擇的是運用速度的Step函數(shù)來對轉(zhuǎn)斗油缸的運動進行定義,函數(shù)的要求是在一定的時間內(nèi)以近似實際工況的速度收斗,并且收斗角應(yīng)不小于。修改過程如下:鼠標移至轉(zhuǎn)斗油缸上右鍵,選擇轉(zhuǎn)斗油缸上已施加的運動(Motion),并點擊二級菜單中的Modify,就會出現(xiàn)Joint Motion對話框,在對話框中的Type一欄中選擇Velocity,然后在Function一欄中輸入已編寫好的Step函數(shù),并進行仿真測量。編寫的具體的Ste
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ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計
zl05
裝載
總體
整體
及其
工作
裝置
設(shè)計
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ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計,ZL05裝載機總體及其工作裝置設(shè)計,zl05,裝載,總體,整體,及其,工作,裝置,設(shè)計
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