ZL—100裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3張CAD圖

ZL—100裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3張CAD圖,ZL,100,裝載,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD 設(shè)計(jì)（XX）任務(wù)書(shū) I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文）題目： ZL100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) II、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文）工作內(nèi)容(從專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用、論文框架的設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)資料的收集和應(yīng)用、觀點(diǎn)創(chuàng)新等方面詳細(xì)說(shuō)明）： ZL100 作為目前市場(chǎng)上最大的裝載機(jī)之一，我們利用從它的生產(chǎn)設(shè)計(jì)原理去學(xué)習(xí)和掌握氣動(dòng)技術(shù)原理，元件至回路系統(tǒng)的液壓傳動(dòng)技術(shù)，進(jìn)一步加深對(duì)液壓專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，鍛煉我們分析和解決問(wèn)題的能力，和在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。裝載機(jī)械匯集了多種學(xué)科最先進(jìn)的技術(shù)，具有高效率、高精度，高自動(dòng)化和高柔性的特點(diǎn)。裝載不再是離散型生產(chǎn)，為了提供整廠交付能力，設(shè)備的連線變得更加重要， 從技術(shù)角度來(lái)看，這是為了能夠更好地提供具有機(jī)械連接性，硬件軟件一致性從需求。對(duì)千裝載機(jī)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，液動(dòng)技術(shù)是裝載機(jī)生產(chǎn)的核心技術(shù)。液動(dòng)控制技術(shù)的工作原理是利用液壓缸把點(diǎn)擊或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能，然后在控制元件作用下，通過(guò)執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作，并對(duì)外做功。 I、進(jìn)度安排： 2014 年 10 月 20 日～2014 年 11 月 9 日(3 周）：選擇題目，收集材料，聯(lián)系落實(shí)畢業(yè)實(shí)習(xí)單位，填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 2014 年 11 月 10 日～2014 年 12 月 7 日(4 周）：布置任務(wù)，明確目標(biāo)、制定計(jì)劃， 確定初步畢業(yè)設(shè)計(jì)方案； 2014 年 12 月 8 日～2015 年 1 月 4 日(4 周）：深化初步方案，結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)加深對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)方案的認(rèn)識(shí)； 2015 年 1 月 5 日～2015 年 1 月 16 日(2 周）：學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步完善； 2015 年 1 月 17 日～2015 年 3 月 1 日(6 周）：繼續(xù)前期工作； 2015 年 3 月 2 日～2015 年 5 月 17 日(11 周）：學(xué)生全部返校，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖，編制畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作任務(wù)(2015 年 3 月 30 日～2015 年 4 月 5 日接受學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)期中檢查）； 2015 年 5 月 18 日～2015 年 5 月 31 日(2 周）：畢業(yè)成果預(yù)提交、修改、評(píng)閱、口吽。 IV、主要參考資料： [1] 楊占敏 工程機(jī)械設(shè)計(jì)與維修叢書(shū) 化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [2] 藩科第．裝載機(jī)的構(gòu)造、使用與維修．機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [3]何正忠 裝載機(jī) 冶金工業(yè)出版社，2005 [4]蘇欣平 工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng) 中國(guó)電力出版社，2007 [5]王曉春 液壓挖掘機(jī)構(gòu)造與維修手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社，2008 [6]路望龍．液壓系統(tǒng)使用與維修手冊(cè)．化學(xué)工業(yè)出版社，2008 [7]黃志堅(jiān)．圖解液壓元件使用與維修．中國(guó)電力出版社，200 指導(dǎo)教師：(簽名： ）， 年 月 日 學(xué)生姓名：(簽名： ），專(zhuān)業(yè)年級(jí)：(11 級(jí)）機(jī)械工程及自動(dòng)化一班 系負(fù)責(zé)人審核意見(jiàn)(從選題是否符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、是否結(jié)合科研或工程實(shí)際、綜合訓(xùn)練程度、內(nèi)容難度及工作量等方面加以審核）： 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 ZL—100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 裝載機(jī)是一種主要用千向另一種機(jī)械(自卸車(chē)、輸送皮帶、鐵路運(yùn)輸車(chē)輛等） “裝載“物料的建設(shè)機(jī)械(工程車(chē)輛）設(shè)備。輪式裝載機(jī)具有良好的機(jī)動(dòng)性和較高的工作速度，并且不像履帶那樣破壞鋪裝路面，但其所能提供的牽引力較小。本次設(shè)計(jì) ZL-100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)完全采用液壓技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)主要對(duì)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的原理和工作原理進(jìn)行學(xué)習(xí)研究。ZL100 裝載機(jī)在使用過(guò)程中與其他的裝載機(jī)(履帶式，小型等）相比，主要千應(yīng)用閥塊，泵站集成技術(shù)，具有動(dòng)作速度快、作業(yè)量大，工作能力強(qiáng)，敏捷靈活。但也存在一些問(wèn)題，主要是體重可能會(huì)大些， 液壓系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)時(shí)存在不可避免的設(shè)計(jì)過(guò)渡。 本文針裝載機(jī)液壓控制系統(tǒng)作了一些改進(jìn)。并且對(duì)理解、弄透液壓傳動(dòng)類(lèi)型和工作原理，液壓中的基本回路有很大的幫助。 關(guān)鍵詞： 裝載機(jī) 液壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì) II ABSTRACT A loader is a type of construction equipment (engineering vehicle) machinery that is primarily used to "load" material into another type of machinery (dump truck, conveyor belt, rail-car, etc.)Loaders are not classified as moving machinery, as their primary purpose is other than moving. This design baler construction equipment hydraulic system uses the hydraulic pressure technology to realize completely. The design mainly makes the improvement to the original . Compares with other old model baler, it has applied control technology in the using process. It is different from the traditional hydraulic valve that this equipment has many advantages, such as light weight, small volume, quick respond in the movement, easy to integrate and so on. At the same time the working efficiency and the reliability have enhanced greatly, so the user give high praise to it. And it is the mainstream product in present baler market. But it also has some problems, most mainly is the compression cylinder of the compression hydraulic system fails preserve pressure when guarantees the pressure under the limited position. When the compression cylinder spatial rise, the pressure of the compression hydraulic system is too high. And electrical machinery may loss during long-term overload. This kind of situation may sometimes occurs in the using process, so is the import equipment. This design has made some improvement to the equipment of compression hydraulic control system on this problem. It is great helpful for us to understand and get the full command of the styles and working principle of the hydraulic transmission and the basic hydraulic circuit. Key words : Hydraulic system、Design、Equipment 目錄 IV 摘 要 I ABSTRACT II 目錄 III 緒 論 1 1. 液壓傳動(dòng)概述 2 1 1 液壓系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用 2 1.2 液壓系統(tǒng)的組成 2 1.3 液壓系統(tǒng)方案擬定 3 1.3.1 總體結(jié)構(gòu)布置方案的確定 3 1.3.2 系統(tǒng)回路的確定 4 1.3.3 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)安全回路的確定 4 1.3.4 系統(tǒng)油溫的控制 5 2 執(zhí)行元件的工況分析 6 2.1 題目及原始參數(shù) 6 2.2 執(zhí)行元件的工況分析 6 2.2.1 ZL—100 裝載機(jī)工作情況 6 2.2.2 裝載機(jī)的工況分析 7 3 執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 9 3.1 轉(zhuǎn)向液壓缸 9 3.1.1 確定執(zhí)行元件的工作壓力 9 3.1.2 確定轉(zhuǎn)向液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 10 3.1.3 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率 11 3.2 鏟斗液壓缸 12 3.2.1 確定鏟斗液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 12 3.2.2 計(jì)算鏟斗液壓缸的工作壓力、流量和功率 12 3.3 動(dòng)臂液壓缸 13 3.3.1 確定動(dòng)臂液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 13 3.2.2 計(jì)算鏟斗液壓缸的工作壓力、流量和功率 14 4. 原理圖的擬訂 16 4.1 擬訂原理圖的步驟 16 4.1.1 轉(zhuǎn)向液壓回路的確定 17 4.1.2 鏟斗液壓回路的確定 18 4.1.3 動(dòng)臂液壓回路的確定 19 4.2 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 20 5、液壓元件的選擇 21 5.1 動(dòng)力元件的選型 21 5.1.1 轉(zhuǎn)斗液壓泵的選擇 21 5.1.2 輔助液壓泵的選擇 21 5.1.3 轉(zhuǎn)向液壓泵的確定 22 5.2 閥類(lèi)元件的選型 22 5.3 液壓油路的管件選擇 23 5.3.1 對(duì)千轉(zhuǎn)向液壓回路 24 5 3 2 對(duì)千轉(zhuǎn)斗液壓回路 25 5 3 3 對(duì)千動(dòng)臂液壓回路 25 5 3 4 油箱的設(shè)計(jì) 26 5.4 管接頭的選擇 27 6. 系統(tǒng)驗(yàn)算 28 6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 28 6.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升計(jì)算 29 6.3 液壓油的選用 30 結(jié) 語(yǔ) 31 致 謝 32 參考文獻(xiàn) 33 附錄一 英文翻譯 附錄二 英文原文 緒 論 ZL—100 輪式裝載機(jī)是生活中常見(jiàn)的工程機(jī)械，裝載機(jī)主要用千向卡車(chē)裝載物料， 以及鋪設(shè)管道 清理碎石和挖土石方等工作。，它與挖掘機(jī)不同，由千裝載機(jī)不適用千輪胎支承面以下較深處的挖掘作業(yè)，所以在挖土作業(yè)方面裝載機(jī)不是最有效的機(jī) 械。ZL—100 裝載機(jī)與目前市場(chǎng)上已有的普通裝載機(jī)有所不同，擴(kuò)大了現(xiàn)有小型裝載機(jī)的深底鏟斗，增大了負(fù)載和能力。裝載機(jī)的前置鏟斗斗容量遠(yuǎn)大千其他型號(hào)的機(jī)器的承載量。裝載機(jī)屬千運(yùn)輸類(lèi)機(jī)械，其工作裝置可以是更換式的或者是固定安裝的， 所以它不僅可以用千運(yùn)輸土方，還可以用千其他場(chǎng)合。例如，許多裝載機(jī)可以改裝后運(yùn)輸集裝箱；裝備液壓開(kāi)啟式“始?xì)ぁ靶顽P斗時(shí)，它又能夠像推土機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)一樣作業(yè)；在各種建筑工地上裝載機(jī)也可用來(lái)短距離轉(zhuǎn)運(yùn)建筑材料；裝載機(jī)也可以用千除雪作業(yè)，它們用來(lái)清除街道、公路和停車(chē)場(chǎng)上的積雪。有時(shí)用裝載機(jī)將積雪裝載到自卸車(chē)上進(jìn)行運(yùn)輸?shù)ǔＪ褂贸┭b置。 本設(shè)計(jì)就擴(kuò)大裝載機(jī)的工作量穩(wěn)定液壓系統(tǒng)加強(qiáng)其功能做了一些加強(qiáng)。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程加強(qiáng)、加深了我們對(duì)液壓傳動(dòng)類(lèi)型及液壓傳動(dòng)工作原理以及液壓中的基本回路 (轉(zhuǎn)向液壓回路，動(dòng)臂液壓回路，轉(zhuǎn)斗液壓回路等）的理解，也鍛煉了我們計(jì)算、分析問(wèn)題的能力。 為了使裝 ZL-100 載機(jī)液壓系統(tǒng)更好地工作，結(jié)合液壓設(shè)計(jì)知識(shí)對(duì)裝載機(jī)的一些缺陷采取了一些有效措施進(jìn)行彌補(bǔ)和改進(jìn)，對(duì)油液合理的選擇和過(guò)濾是控制油液污染的主要途徑，應(yīng)用良好的密封性和安全性的密封裝置可以控制氣體的混入。只要合理科學(xué)的操作系統(tǒng)就可以避免減少液壓系統(tǒng)故障的出現(xiàn)，減少維修和維護(hù)的費(fèi)用。在解決存在的問(wèn)題之后能夠充分地發(fā)揮液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在滿足生產(chǎn)要求的前提下高效的，經(jīng)濟(jì)地建設(shè) ZL-100 裝載機(jī)液壓工作系統(tǒng)，獲得更好的使用性能和更高的經(jīng)濟(jì)效簡(jiǎn)。 總之，ZL—100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是在滿足實(shí)際工作要求的前提下，達(dá)到安全，經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，方便，綠色環(huán)保，結(jié)構(gòu)合理美觀的目的。并盡可能地改進(jìn)采用液壓傳動(dòng)這一領(lǐng)域發(fā)展的新的科技成果。 第 9 頁(yè) 共 38 頁(yè) 1. 液壓傳動(dòng)概述 1 1 液壓系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用 液壓技術(shù)的發(fā)展是與流體力學(xué)的理論研究是相關(guān)聯(lián)的。1650 年提出的帕斯卡原理，1686 年牛頓揭示了粘性液體內(nèi)摩擦定律，18 世紀(jì)流體力學(xué)的兩個(gè)重要原理—— 連續(xù)性方程和伯努力能量方程的建立為液壓技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1795 年英國(guó)成功研制出第一臺(tái)水壓機(jī)，標(biāo)志著液壓傳動(dòng)從此進(jìn)入工程領(lǐng)域。然而其在工業(yè)上的真正推廣使用和有教大幅度的發(fā)展是在本世紀(jì)中期，由千和微電子技術(shù)密切結(jié)合，形成機(jī)電一體化元件及系統(tǒng)，并且應(yīng)用現(xiàn)代化傳感技術(shù)及信號(hào)處理方法，對(duì)元件或系統(tǒng)進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)控或故障診斷，這些使得液壓技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。 液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用設(shè)涉及領(lǐng)域非常廣泛，如一般工業(yè)領(lǐng)域用的金屬塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械(如裝載機(jī)）、建 筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輻調(diào)整裝置等； 土木水利工程用的防洪閘門(mén)及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械(絞車(chē)）、船頭門(mén)、艙壁閥、 船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 1.2 液壓系統(tǒng)的組成 1、一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由四個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件。 1） 動(dòng)力元件——液壓泵及原動(dòng)機(jī)。它將原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能。 2） 執(zhí)行元件——包括液壓缸和液壓馬達(dá)，其作用是把工作液體的壓力能重新轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。 3） 控制元件——包括壓力、流量、方向控制閥等。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、流向，以保證執(zhí)行部件所要求的輸出力、速度和方向。 4） 輔助元件——包括油箱、管道、濾油器以及指示儀表等，以保證系統(tǒng)的正常工作。 2、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)與機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)等相比，液壓傳動(dòng)有如下特點(diǎn)： (1）與電動(dòng)機(jī)相比，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，在同等體積下， 液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力，即它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里指工作壓力。 (2）液壓裝置相對(duì)千電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)裝置容易做到對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過(guò)程中進(jìn)行。汽車(chē)的無(wú)極調(diào)速就是依靠的液壓裝置得已實(shí)現(xiàn)。 (3）液壓裝置和電氣、電子控制或氣壓控制結(jié)合起來(lái)，易千實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作。 (4）液壓元件易千實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便千設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。(5）由千液壓傳動(dòng)中的泄露和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng) 比。 (6）液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便千實(shí)現(xiàn)頻繁換向。(7）液壓裝置易千實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。 (8）液壓傳動(dòng)有較多的能量損失(泄露損失、摩擦損失等），因此，傳動(dòng)效率相對(duì)低。 (9）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。(10）液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障使不易診斷。 1.3 液壓系統(tǒng)方案擬定 1.3.1 總體結(jié)構(gòu)布置方案的確定 ZL-100 裝載機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的動(dòng)作是線性運(yùn)動(dòng)，所以要求采用液壓缸作為執(zhí)行元件，并且單作用液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也制造容易。 液壓裝置按配置形式可分為集中配置和分散配置兩種形式。集中配置即液壓站形式，主要適合用千固定式液壓設(shè)備。集中配置形式的優(yōu)點(diǎn)是裝配、維修快捷方便，有利千降低動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對(duì)主機(jī)精度的影響。缺點(diǎn)是單獨(dú)設(shè)液壓站，占地面積較大。本對(duì)千 ZL—100 裝載機(jī)設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)的油路較為簡(jiǎn)單，以及加工閥塊的工藝孔較少等有利因素，故適合選用此方案。 液壓元件的配置形式可分為板式配置和集成式配置。 板式配置是把標(biāo)準(zhǔn)元件與其底板用螺釘固定在有預(yù)先留有油道的底板上，元件與元件之間的油路聯(lián)系可以通過(guò)有管連接或無(wú)管連來(lái)實(shí)現(xiàn)。 集成配置主要有集成塊和疊加閥兩種形式，集成塊配置是用標(biāo)準(zhǔn)的回路集成塊或自行設(shè)計(jì)的典型回路集成塊組合而成的各種液壓系統(tǒng)。集成塊是一塊通用化設(shè)計(jì)的六面體，除四周裝通向執(zhí)行元件的接頭外，其余三面用千安裝閥類(lèi)元件，塊內(nèi)用鉆孔工藝形成液壓油回路，通常一塊就是一個(gè)典型的基本回路。一個(gè)液壓系統(tǒng)往往有幾個(gè)集成塊組成。疊加閥是配置則是用疊加閥疊加構(gòu)成各種液壓回路和系統(tǒng)，疊加閥與其他管式、板式標(biāo)準(zhǔn)元件相比不需要另外的連接塊，可直接講個(gè)疊加閥疊裝載地板上，即可組成所需的液壓系統(tǒng)。 對(duì)千 ZL-100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)而言，其工作方式等特點(diǎn)決定了采用集成式配置方案比較合理。 1.3.2 系統(tǒng)回路的確定 考慮到 ZL-100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)工作空間大，調(diào)速方式采用的又是比例方向閥調(diào)速，所以采用開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)。最后確定完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成： 動(dòng)力源部分——液壓泵和電動(dòng)機(jī)。執(zhí)行部分——液壓缸。 控制部分——插裝閥 輔助部分——油箱、管道、過(guò)濾器、壓力繼電器、壓力表和冷卻器等。 液壓系統(tǒng)回路所包括的回路有：轉(zhuǎn)向液壓回路，動(dòng)臂液壓回路以及轉(zhuǎn)斗液壓回路。 1.3.3 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)安全回路的確定 ZL—100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)由三個(gè)液壓泵提供動(dòng)力源，為了確保液壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作不出現(xiàn)故障而停止工作，所以考慮給該液壓系統(tǒng)并聯(lián)了一組備用泵，這樣很大成度的方便了機(jī)器的維護(hù)。為了確保裝載機(jī)順利完成預(yù)期的工作動(dòng)作及安全保壓，系統(tǒng)裝有兩個(gè)壓力繼電器，四個(gè)手動(dòng)換向閥，一個(gè)流量控制閥，外加輔助的溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸的換向；以及幾個(gè)溢流閥來(lái)保證在系統(tǒng)壓力達(dá)到最大值時(shí)安全卸荷，確保系統(tǒng)的正常工作運(yùn)行。 1.3.4 系統(tǒng)油溫的控制 液壓系統(tǒng)絕大部分的能量損失是以熱能的形式散失的，這些熱量使液壓油溫度升高，油溫過(guò)高時(shí)液壓設(shè)備的性能會(huì)降低，并且也會(huì)縮短元件的壽命，造成設(shè)備出現(xiàn)故障，而且，油液溫度變化也會(huì)使油液氧化變質(zhì)?？梢?jiàn)油溫控制在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要性。 在液壓系統(tǒng)中，根據(jù)液壓油在使用過(guò)程中達(dá)到熱平衡時(shí)的油溫，是否超過(guò)允許使用溫度來(lái)判斷需不需要加裝冷卻器。如果油箱內(nèi)的油液在達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度高千允許使用溫度，則必須設(shè)置冷卻器輔助冷卻。我們將根據(jù)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，以及環(huán)境影響和后續(xù)的技術(shù)參數(shù)計(jì)算來(lái)確定本設(shè)計(jì)是否采用加設(shè)冷卻器的方法來(lái)冷卻。 2.1 題目及原始參數(shù) 2 執(zhí)行元件的工況分析 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：ZL-100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 轉(zhuǎn)載機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)： 工作壓力 20Mpa 左右； 轉(zhuǎn)斗缸最大總負(fù)載 80KN，行程 500mm，速度 0 6m/min； 動(dòng)臂缸最大總負(fù)載 150KN，行程 900mm，速度 0 8m/min； 轉(zhuǎn)向缸最大總負(fù)載 40KN，行程 700mm，速度 0 4m/min； 2.2 執(zhí)行元件的工況分析 對(duì)執(zhí)行元件的工況分析，就是明確分析每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程需要的承受的壓力與流量要求等。通常是求出一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，流量以及負(fù)載值列表表示。必要時(shí)還應(yīng)作出速度、負(fù)載隨時(shí)間(或位移）變化的曲線(稱(chēng)為速度循環(huán)圖、負(fù)載循環(huán)圖和功率循環(huán)圖）。 通常在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中液壓缸所承受的負(fù)載由以下幾部分組成，即工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、功率、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封負(fù)載和背壓負(fù)載。其中工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、功率、慣性負(fù)載和重力負(fù)載構(gòu)成了液壓缸所要克服的機(jī)械總負(fù)載。 2.2.1 ZL—100 裝載機(jī)工作情況 ZL-100 裝載機(jī)具體工作時(shí)，其工作情況大致如下， 1、工作動(dòng)作一：轉(zhuǎn)向。裝載機(jī)在轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向動(dòng)力由液壓系統(tǒng)提供給液壓缸，有液壓缸執(zhí)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作。對(duì)千 ZL-100 裝載機(jī)其轉(zhuǎn)向液壓回路按其所用的轉(zhuǎn)向閥結(jié)構(gòu)型式，采用折腰式液壓轉(zhuǎn)向，車(chē)架采用較接的方式連接，轉(zhuǎn)向油缸的活塞桿和缸筒分別與前、后車(chē)架較接。操縱方向盤(pán)轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向液壓回路使左、右轉(zhuǎn)向油缸拉作伸動(dòng)作或者壓縮運(yùn)動(dòng)，從而折轉(zhuǎn)前、后車(chē)架使裝載機(jī)轉(zhuǎn)向。裝載機(jī)不轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向閥處千中位，轉(zhuǎn)向油泵的輸出油液經(jīng)轉(zhuǎn)向閥流回油箱。因轉(zhuǎn)向閥芯和閥體的軸向間隙在制造時(shí)已得到嚴(yán)格控制，此時(shí)雖然轉(zhuǎn)向油缸兩腔都通回油，但因滑閥的阻尼作用，使油缸中能形成一定的壓力，使轉(zhuǎn)向反應(yīng)靈敏，而且該阻尼作用能維待裝載機(jī)直線行駛的穩(wěn)定性。裝載機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向閥芯的移動(dòng)使轉(zhuǎn)向油缸一腔通壓力油，另一腔通回油路，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 2、工作動(dòng)作二：鏟斗裝載工作。鏟斗在不同的工作動(dòng)作下其受力情況不同。 (1）插入力 裝載機(jī)工作時(shí)鏟斗插入料堆的插入力是裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性能參數(shù)，它與牽引力是緊密聯(lián)系的，所以在一般的裝載機(jī)技術(shù)規(guī)格中標(biāo)出的只有出牽引力。插入力是指裝載機(jī)鏟掘物料時(shí)，在鏟斗斗刃上產(chǎn)生插入料堆的作用力。對(duì)千 ZL—100 裝載機(jī)，它是依靠行走來(lái)進(jìn)行鏟掘的裝載機(jī)，當(dāng)在平坦地面勻速行駛不考慮空氣阻力時(shí)， 其插入力等千牽引力。 (2）掘起力 通俗來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)鏟斗裝載物料后繞著某個(gè)規(guī)定的較接點(diǎn)回轉(zhuǎn)時(shí)，作用在鏟斗斗刃的垂直向上的力。它決定了鏟斗繞這個(gè)規(guī)定的較接點(diǎn)回轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)臂提升或鏟斗翻起的能力，裝載機(jī)的裝載能力很大程度上也可以通過(guò)它來(lái)體現(xiàn)！ 3、工作動(dòng)作三：動(dòng)臂舉升。 裝載機(jī)在工作時(shí)會(huì)將鏟斗舉起并將鏟斗送向卡車(chē)，將鏟斗舉起的過(guò)程中動(dòng)臂部分會(huì)受到來(lái)自鏟斗本身以及裝載貨物的重力阻力。 4、密封負(fù)載 FS 密封負(fù)載是指密封裝置的摩擦力，它的取值與密封裝置的類(lèi)型和尺寸以及液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力相關(guān)，F(xiàn)S 的計(jì)算公式可以從液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)中查找。在為液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之前，不知道密封裝置的參數(shù)， FS 無(wú)法計(jì)算， 一般用液壓缸的機(jī)械效率hcm 加以考慮，常取hcm =0 90"'0 97 5、背壓負(fù)載 Fb 背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔背壓所造成的阻力。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)未確定之前， Fb 也無(wú)法計(jì)算，但是可以考察標(biāo)準(zhǔn)選取背壓估計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。 2.2.2 裝載機(jī)的工況分析 ZL-100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的工況分析如下： 啟動(dòng)階段——快進(jìn)階段——工進(jìn)階段——快退階段——停止 液壓系統(tǒng)中不同液壓缸在其各個(gè)主要工作階段的機(jī)械總負(fù)載(F）可按下列公式計(jì)算： 1）轉(zhuǎn)向液壓缸工進(jìn)階段 根據(jù)設(shè)計(jì)參考主要參數(shù)，轉(zhuǎn)向液壓缸在工進(jìn)階段所承受的機(jī)械總負(fù)載可確定為： F=40KN 快速階段(統(tǒng)稱(chēng)快進(jìn)階段與快退階段為快速階段） 轉(zhuǎn)向恢復(fù)過(guò)程中液壓缸只承受系統(tǒng)帶來(lái)的背壓：Pb 2）鏟斗液壓缸在工近階段承受的機(jī)械總負(fù)載 F=80KN 3）動(dòng)臂液壓缸工進(jìn)階段機(jī)械總負(fù)載 F=150KN 3.1 轉(zhuǎn)向液壓缸 3 執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 3.1.1 確定執(zhí)行元件的工作壓力 原始數(shù)據(jù)中給出液壓缸行程為 S=700mm,行程，故選用單活塞桿液壓缸。 壓力與系統(tǒng)是液壓系統(tǒng)的重要參數(shù)，是確定系統(tǒng)元件，輔件及動(dòng)力機(jī)構(gòu)的依據(jù)。系統(tǒng)壓力選擇的合理性，直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度，在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng) 時(shí)，最佳的工作壓力是指在特定條件下，與各設(shè)計(jì)因素的最佳結(jié)合。經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量因素 液壓系統(tǒng)所傳遞的功率是壓力和流量的乘積。如果系統(tǒng)功率一定，壓力值若選擇太小，那么元件的尺寸就較大，不經(jīng)濟(jì)。相反，壓力過(guò)高，對(duì)系統(tǒng)的性能要求也升高， 對(duì)各元件的精度要求也提高，造價(jià)就會(huì)提升，但以上不是絕對(duì)的，應(yīng)針對(duì)具體系統(tǒng)確定方案。 本次課程設(shè)計(jì)的課題設(shè)計(jì)參數(shù)中已給出工作壓力為 P=20Mpa，由千系統(tǒng)存在背壓， 同時(shí)考慮到工進(jìn)階段與快速的階段的差異性， 參考下表選取工進(jìn)階段背壓Pb1=0.8Mpa，快速階段背壓 Pb2=0.5Mpa。 表 3.1 執(zhí)行元件背的估計(jì)值 系統(tǒng)類(lèi)型 背壓 Pb/Mpa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)，一般輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2~0.5 中低壓系統(tǒng) 0~8Mpa 出口帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.5~0.8 出口帶背壓閥 0.5~1.5 帶補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8~1.5 中、高壓系統(tǒng) 8~16Mpa 同 上 比上面高 0%~100% 高壓系統(tǒng) 16~32Mpa 如鍛壓機(jī)械等 初算被壓忽略 其余因素: 1、提高壓力值，對(duì)密封裝置、各執(zhí)行元件的精度耐用度將提出更高要求 2、壓力值升高，系統(tǒng)的泄漏量變大，效率下降 3、壓力值太高，使元件、輔件壽命降低，系統(tǒng)可靠性下降 依據(jù) ZL—100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)特點(diǎn)，推力一定，運(yùn)動(dòng)速度也有一定要求，故需要考慮各項(xiàng)因素，使運(yùn)動(dòng)速度盡量提高，同時(shí)應(yīng)考慮柱塞的加工等因素。 3.1.2 確定轉(zhuǎn)向液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)已知裝載機(jī)在工進(jìn)階段的負(fù)載是最大負(fù)載 F=20KN。 由千采用單活塞桿液壓缸， 無(wú)桿腔為工作腔時(shí)， p1 A1 - p2 A2 = F 圖 3-1.單桿活塞液壓缸 第 30 頁(yè) 共 38 頁(yè) = 4F ′ -3 =0.05m 1 D p ′p 10 根據(jù)實(shí)際情況與圓整法，取 D = 70mm， 查《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》知活塞桿在受壓工作時(shí)，一般取 d D  =0.5~0.7 取 d =0.707，有 d=0.707D=49.49mm D 圓整法取 d=50 mm  π D2  3.14 ′(0.07)2  -3 2 無(wú)桿腔面積 A1 = 4 = = 3.8′10 m 4 有桿腔面積 A = A -π d 2 = 3.8′10-3 -1.9 ′10-3 = 1.9 ′10-3 m2 2 1 4 當(dāng)無(wú)桿腔為工作腔時(shí)，工作負(fù)載和有桿腔工作時(shí)負(fù)載相同，按照有桿腔為工作腔時(shí)計(jì)算出來(lái)的液壓缸的尺寸，可以完全滿足無(wú)桿腔為工作腔的工作。 3.1.3 計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率 1） 計(jì)算工作壓力 工進(jìn)時(shí)選取 Pb=0.8Mpa,快速回升時(shí) Pb=0.5Mpa 工作進(jìn)給階段： 1 p = F + A2 p A1 A1 4 ′104 b 1.9 ′10 -3 6 = 3.8′10-3 + 3.8′10-3 ′ 0.8′10 =10.9Mpa 快速進(jìn)給階段：  1 b p = F + A1 p A2 A2 = 0 + 2 ′ 0.5Mpa = 1Mpa 2） 計(jì)算液壓缸輸入流量 1 因快進(jìn)速度和快速回升的速度相同 v1=0 4m/s 故轉(zhuǎn)向液壓缸在工作時(shí)需要的輸入流量為： q1 3） 計(jì)算液壓缸的輸出功率 = A ′ v = 3.8′10-3 ′ 0.4 = 1.52 L min 工進(jìn)階段： p = p q =10.9 ′106 ′ 0.25′10-4W = 272.5W = 0.27KW 1 1 快速進(jìn)給階段： p = p1q1 = 1′106 ′ 0.25′10-4W = 25W = 0.025KW 將以上計(jì)算的壓力、流量和功率值列千表 3.2： 3.2 轉(zhuǎn)向液壓缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進(jìn)階段 10.9 1.52 0.27 快速進(jìn)給階段 1 1.52 0.025 3.2 鏟斗液壓缸 3.2.1 確定鏟斗液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)：轉(zhuǎn)斗缸最大總負(fù)載 80KN，行程 500mm，速度 0 6m/min； 故同理可以計(jì)算出無(wú)桿腔作用時(shí) = 4F ′ -3 =0.0714(m） 1 D p ′p 10 查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè) GB/T2348-1993 按圓整法取 D=80(mm) 取 d =0.707，有 d=0.707D=56.56mm D 圓整法取 d=63 mm π D2 無(wú)桿腔面積 A1 = 4 =  3.14 ′(0.08)2 = ′ 5.024 10 4  -3 (m2 ) 有桿腔面積 A = A -π d 2 = 5.024 ′10-3 - 3.116 ′10-3 = 1.908′10-3 (m2 ) 2 1 4 3.2.2 計(jì)算鏟斗液壓缸的工作壓力、流量和功率 1）計(jì)算工作壓力 工進(jìn)時(shí)選取 Pb=0.8Mpa,快速回升時(shí) Pb=0.5Mpa 工作進(jìn)給階段： 1 p = F + A2 p A1 A1 8′104 b 1.908′10 -3 6 快速進(jìn)給階段： = 5.024 ′10-3 + 5.024 ′10-3 ′ 0.8′10 =16.2Mpa 1 b p = F + A1 p A2 A2 = 0 + 2.633′ 0.5Mpa = 1.316Mpa 2）計(jì)算液壓缸輸入流量 因快進(jìn)速度和快速回升的速度相同 v=0 6m/s 故鏟斗液壓缸在工作時(shí)需要的輸入流量為： 1 1 q = A ′ v = 5.024′10-3 ′ 0.6 = 3.014 L min 3）計(jì)算液壓缸的輸出功率工進(jìn)階段： 1 1 p = p q =16.2 ′106 ′ 0.5′10-4W = 810W = 0.81KW 快速進(jìn)給階段： p = p1q1 = 1.3′106 ′ 0.5′10-4W = 65W = 0.065KW 將以上計(jì)算的壓力、流量和功率值列千表 3.3： 表 3.3 鏟斗液壓缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進(jìn)階段 16.2 3.0 0.81 快速進(jìn)給階段 1.3 3.0 0.065 3.3 動(dòng)臂液壓缸 3.3.1 確定動(dòng)臂液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)：動(dòng)臂缸最大總負(fù)載 150KN，行程 900mm，速度 0 8m/min； 故同理可以計(jì)算出無(wú)桿腔作用時(shí) 4F -3 1 D = p ′p′10 =0.098(m） 查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè) GB/T2348-1993 按圓整法取 D=100(mm) 取 d =0.707，有 d=0.707D=70mm D 圓整法取 d=70 mm 無(wú)桿腔面積 A1 = π D2 4 = 3.14 ′(0.1)2 4 = 7.85′10-3  (m2 ) 有桿腔面積 A = A -π d 2 = 7.85′10-3 - 3.84 ′10-3 = 4.01′10-3 (m2 ) 2 1 4 3.2.2 計(jì)算鏟斗液壓缸的工作壓力、流量和功率 1） 計(jì)算工作壓力 工進(jìn)時(shí)選取 Pb=0.8Mpa,快速回升時(shí) Pb=0.5Mpa 工作進(jìn)給階段： 1 p = F + A2 p A1 A1 15′104 b + 4.01′10 -3 ′ ′ 6 = 7.85′10-3 =19.5Mpa 7.85′10-3 0.8 10 快速進(jìn)給階段： p = F + A1 p 1 b A2 A2 2） 計(jì)算液壓缸輸入流量 = 0 +1.96 ′ 0.5Mpa = 0.98Mpa 因快進(jìn)速度和快速回升的速度相同 v=0 8m/s 故動(dòng)臂液壓缸在工作時(shí)需要的輸入流量為： 1 1 q = A ′ v = 7.85′10-3 ′ 0.8 = 6.28 L min 3） 計(jì)算液壓缸的輸出功率 工進(jìn)階段： p = p q =19.5′106 ′1.04 ′10-4W = 2028W = 2.028KW 1 1 快速進(jìn)給階段： p = p1q1 = 0.98′106 ′1.04 ′10-4W = 101.9W = 0.1019KW 將以上計(jì)算的壓力、流量和功率值列千表 3.4： 表 3.2 鏟斗液壓缸在各階段的壓力、流量和功率 液壓缸工作階段 工作壓力 p1 /Mpa 輸入流量q1 /(L/min) 輸入功率 P/kw 工進(jìn)階段 19.5 6.28 2.028 快速進(jìn)給階段 0.98 6.28 0.1019 4.1 擬訂原理圖的步驟 4．原理圖的擬訂 系統(tǒng)原理圖是詮釋液壓系統(tǒng)的組成和工作原理的圖紙。系統(tǒng)原理圖的合理性對(duì)系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性及設(shè)計(jì)方案的合理、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的作用，它是系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可或缺的部分。 擬訂系統(tǒng)原理圖是整個(gè)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中核心的環(huán)節(jié)。從原理圖油路的結(jié)構(gòu)路徑上能直觀體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的各項(xiàng)性能要求預(yù)期。系統(tǒng)原理圖的擬訂涉及面較廣，要考慮到減少浪費(fèi)，提高效率，減少發(fā)熱，并使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單一些，動(dòng)作可靠以及經(jīng)濟(jì)性等諸多方面因素。 擬訂系統(tǒng)原理圖包括以下兩項(xiàng)內(nèi)容：一是分析、對(duì)比選擇合理的液壓回路；二是將選出的回路組成液壓系統(tǒng)。 對(duì)千 ZL-100 裝載機(jī)其液壓系統(tǒng)涉及三個(gè)工作液壓回路，分別是：轉(zhuǎn)向液壓回路， 鏟斗液壓回路，動(dòng)臂液壓回路。 4.1.1 轉(zhuǎn)向液壓回路的確定 裝載機(jī)作業(yè)周期比較短，動(dòng)作要求要靈活，這就要求轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要靈敏，靈活。裝載機(jī)需要有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向速度，也就是要求進(jìn)入轉(zhuǎn)向液壓缸的油液流量恒定，而轉(zhuǎn)向液壓缸的油液主要有轉(zhuǎn)向泵提供，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)受其他負(fù)載影響轉(zhuǎn)速下降時(shí)，我們依靠預(yù)設(shè)的輔助泵通過(guò)流量控制閥來(lái)補(bǔ)充流量，以保證轉(zhuǎn)向回路的穩(wěn)定性。 4.1.2 鏟斗液壓回路的確定 轉(zhuǎn)斗液壓工作機(jī)構(gòu)動(dòng)作主要是通過(guò)換向閥的有機(jī)結(jié)合來(lái)完成其工作要求，鏟斗的前傾與收起等動(dòng)作。工作性質(zhì)要求其工作可靠，操作輕便，并且要能夠自動(dòng)限位。換向閥的右位、中位、左位分別能夠?qū)崿F(xiàn)鏟斗的收起、鎖緊和前傾。 圖 4-1 轉(zhuǎn)向液壓回路 圖 4-2 鏟斗動(dòng)作回路 注解：轉(zhuǎn)向液壓回路工作時(shí)，由液壓泵 C 提供液壓油，液壓油通過(guò) 4(三位四通手動(dòng)換向閥）由閥 4 調(diào)節(jié)控制液壓油流向閥 2(兩位四通流量閥）從而控制轉(zhuǎn)向液壓缸的活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向。 鏟斗液壓回路工作時(shí)，由液壓泵 A 工作提供該回路所需要的液壓油，液壓油通過(guò)管路輸送到閥 7(三位四通手動(dòng)換向閥）此時(shí)閥 6(三位六通換向閥）處千關(guān)閉閥位， 所有液壓油通過(guò)閥 7 的控制流向鏟斗液壓缸，以提供鏟斗液壓缸工作所需的動(dòng)力。 4.1.3 動(dòng)臂液壓回路的確定 動(dòng)臂動(dòng)作機(jī)構(gòu)中要求通過(guò)換向閥的控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂液壓缸的提升、中立、下降、浮動(dòng)四個(gè)工作動(dòng)作。 換向閥處千中位時(shí)，動(dòng)臂液壓缸處千浮動(dòng)狀態(tài)，以便在地面上鏟取物料或者推鏟作業(yè)。 圖 4-3 動(dòng)臂液壓回路 注解：動(dòng)臂液壓回路工作時(shí)，工作所需的液壓能由主泵 A 和輔助液壓泵 B 同時(shí)工作來(lái)提供能量，此時(shí)油路中閥 7 處千關(guān)閉狀態(tài)，而閥六(三位六通手動(dòng)換向閥）處千工作狀態(tài)推動(dòng)動(dòng)臂液壓缸工作以實(shí)現(xiàn)對(duì)鏟斗的舉升動(dòng)作。 4.2 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 根據(jù)以上對(duì)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的分析，擬定了如下系統(tǒng)原理圖4-4。 圖 4-4 液壓系統(tǒng)原理圖 5.1 動(dòng)力元件的選型 5、液壓元件的選擇 液壓系統(tǒng)中提供動(dòng)力的是泵站，它向系統(tǒng)提供一定壓力、流量和清潔度的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。液壓泵站由泵組、油箱組件、控溫組件、蓄能器組件及過(guò)濾器組件這五個(gè)獨(dú)立部分組成。設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)不同要求進(jìn)行合理的取舍，設(shè)計(jì)出工況理想合適的液壓泵站。 5.1.1 轉(zhuǎn)斗液壓泵的選擇 根據(jù)前面基本參數(shù)的計(jì)算可知工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大，轉(zhuǎn)斗液壓缸的工作壓力 P=16.2Mpa 工作流量 q=3.0L/min 考慮到液壓油路的壓力損失： ?6 p =0.5Mpa ， 則液壓泵做高工作壓力 P = P1 + ?6 p =16.2+0.5=16.7Mpa 再考慮到一定的壓力儲(chǔ)備，所以轉(zhuǎn)斗液壓泵的額定壓力 pe 為： pe = p ′(1+ 25%) = 20.875(Mpa) 確定轉(zhuǎn)斗液壓泵的最大工作做流量： qp = k1 ? qmax =1.1*3.0=3.3L/min 式中：k1——系統(tǒng)的漏洞修正參數(shù)，一般取 k1=1.1~1.3； qmax ——同時(shí)動(dòng)作各元件所需的流量之和的最大值。 根據(jù)以上所求得的 pe 和qp 值，綜合查詢(xún)《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取轉(zhuǎn)斗液壓泵的型號(hào)如下：2.5MCY14-1B 型齒輪泵。具體參數(shù)如下表： 表 5.1 2.5MCY14—1B 型齒輪參數(shù) 理論排量 額定壓力 轉(zhuǎn)速 容積效率 驅(qū)動(dòng)功率 2.5ml/r 31.5Mpa 1500r/min 3 92% 6kw 5.1.2 輔助液壓泵的選擇 根據(jù)裝載機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖分析工作回路的運(yùn)轉(zhuǎn)情況可知，當(dāng)動(dòng)臂液壓回路運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，僅有工作泵(轉(zhuǎn)向液壓泵）提供動(dòng)力，這無(wú)法滿足動(dòng)臂液壓回路工作時(shí)所需的壓力和流量要求，結(jié)合節(jié)約成本，減少浪費(fèi)的原則所以設(shè)計(jì)一個(gè)小一點(diǎn)的輔助泵來(lái)補(bǔ)充， 從而使動(dòng)臂液壓回路安全正常的工作。 計(jì)算得知，動(dòng)臂液壓缸在工作時(shí)所需的工作壓力 P=19.5Mpa ，q=6.28L/min。 由此可根據(jù)壓力差算出動(dòng)臂液壓回路在工作泵供壓時(shí)需要補(bǔ)充的差壓 6p 6p = p動(dòng) - p轉(zhuǎn) = 19.5 -16.2 = 3.3(Mpa) 6q = q動(dòng) - q轉(zhuǎn) = 6.28 - 3.0 = 3.2(8 L / min） 同理依據(jù)選定轉(zhuǎn)向液壓泵(工作泵）是的方法，查詢(xún)《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》 選取輔助泵的型號(hào)如下：CPA 2 —6 ，其參數(shù)如下表： 表 5.2 CPA2-6 參數(shù) 理論排量 額定壓力 轉(zhuǎn)速 驅(qū)動(dòng)功率 6.9ml/r 10Mpa 最大：3000r/min 最低：600r/min 3.2kw 5.1.3 轉(zhuǎn)向液壓泵的確定 根據(jù)初步參數(shù) P=10.9Mpa q=1.52L/min 有上訴方式求得： p e = 14 . 25 Mpa q p = 1 . 67 L / min 故查手冊(cè)選取轉(zhuǎn)向液壓泵型號(hào)如下：CBK0—0.8 其基本參數(shù)如下表： 表 5.3 CBK0—0.8 泵參數(shù) 型號(hào) 理論排量 額定壓力 轉(zhuǎn)速 CBK0—0.8 0.82ml/r 20—30Mpa 3500—4000r/min 5.2 閥類(lèi)元件的選型 閥類(lèi)元件的依據(jù)是：系統(tǒng)的最大壓力 P 和通過(guò)閥的實(shí)際流量 Q 以及閥的操縱、安裝方式等。選擇液壓閥時(shí)要注意的問(wèn)題是： (1）確定通過(guò)該液壓閥的實(shí)際流量； (2）注意單活塞桿液壓缸兩腔回油的差異； (3）控制閥的使用壓力、流量，不要超過(guò)其額定壓力與流量； (4）注意單向閥開(kāi)啟壓力的合理選用； (5）注意合理選用液控單向閥的泄壓方式； (6）注意電磁換向閥和電液換向閥的應(yīng)用場(chǎng)合； (7）要注意先導(dǎo)式減壓閥的泄漏油比其他控制閥大的情況； (8）注意節(jié)流閥，調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量符合要求； (9）注意卸荷溢流閥與外控順序閥作卸荷閥的區(qū)別； (10）注意滑閥的過(guò)渡狀態(tài)機(jī)能。 根據(jù)所擬訂的液壓系統(tǒng)原理圖，與通過(guò)計(jì)算分析各液壓閥油液的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號(hào)規(guī)格，列表千 5.4 中： 表 5.4 液壓元件型號(hào)及規(guī)格 5.3 液壓油路的管件選擇 在液壓系統(tǒng)中所有的元件，包括動(dòng)力元件與輔助元件在內(nèi)，都是靠管件和管自己接頭連城。他們分布千整個(gè)液壓系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中任何一根管件或者一個(gè)接頭損壞， 都可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。 對(duì)千本次課題 ZL—100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)，我們盡量采用硬管，因?yàn)樗透邏?、壓力損失小、相同條件下體積小，成本低。無(wú)縫鋼管耐高溫，變形小、耐油、抗腐蝕性好。安裝時(shí)不易彎曲，一旦轉(zhuǎn)配好后就能保待布局原型。 液壓系統(tǒng)常用的管道有鋼管、銅管、橡膠軟管、尼龍管等等。依據(jù)其系統(tǒng)的工作壓力、工作環(huán)境和液壓裝置的總體布局以及經(jīng)濟(jì)效簡(jiǎn)等進(jìn)行選擇。 管道尺寸的確定一般根據(jù)所通過(guò)的最大流量和允許的壓力來(lái)確定。 管道內(nèi)徑： d 3 = 1130 式中 q——通過(guò)管道的最大流量； v ——管道內(nèi)徑允許流速； d——管道內(nèi)徑。 表 5.5 金屬管內(nèi)油液的流速推薦值 金屬管內(nèi)油液的流速推薦值 吸油口管道 v ￡ 0.5 ~ 2m/s 壓力高時(shí)取大值，壓力低或者管道長(zhǎng)時(shí)取小值；粘度大時(shí)取小值； 壓油管道 v ￡ 2.5 ~ 6m/s 短管道及局部收縮處 v ￡ 5 ~ 10m/s 回油管路 v ￡ 5 ~ 10m/s 泄漏管路 v ￡ 1m/s 5.3.1 對(duì)于轉(zhuǎn)向液壓回路 根據(jù)d =3 = 1130 1） 吸油管道，取 v=0.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 11.0(mm) 2） 壓油管道，取 v=2m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 5.5(mm) 3） 回油管道，取 v=2.5m/s 可得 d 3 = 1130 = 1130 = 4.9(mm) 根據(jù)以上計(jì)算所得查詢(xún)《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取轉(zhuǎn)向回路部分管件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如下表： 5.6 管件的規(guī)格 名稱(chēng) 內(nèi)徑 外徑 吸油管 12mm 18mm 壓油管 6mm 10mm 回油管 5mm 10mm 5.3.2 對(duì)于轉(zhuǎn)斗液壓回路根據(jù)上述方法可算出， 吸油管： d 3 12.6 ； 壓油管： d 3 6.3 ； 回油管： d 3 5.65 。 所以選取的管件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如下表： 5.7 管件的規(guī)格 名稱(chēng) 內(nèi)徑 外徑 吸油管 15mm 22mm 壓油管 8mm 14mm 回油管 6mm 10mm 5.3.3 對(duì)于動(dòng)臂液壓回路 經(jīng)過(guò)計(jì)算得出管道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格列表如下： 5.3.3 管件的規(guī)格 名稱(chēng) 內(nèi)徑 外徑 吸油管 32mm 42mm 壓油管 24mm 24mm 回油管 22mm 24mm 5.3.4 油箱的設(shè)計(jì) 1、油箱設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)： 油箱在系統(tǒng)中的作用，主要是儲(chǔ)油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉定污物的作用，所以根據(jù)系統(tǒng)的具體條件，選用油箱的容積，形式和附件，以使油箱充分法發(fā)揮作用；本系統(tǒng)中共有三套電機(jī)泵組，兩用一備，由千其質(zhì)量較大，所以采用旁置式，下面對(duì)油箱進(jìn)行分析設(shè)計(jì)： a、油箱必須有足夠大的容積，以保證系統(tǒng)工作時(shí)能夠保待一定的液位高度滿足散熱的要求，在機(jī)器停止工作時(shí)也能夠滿足容納回流到油箱中工作介質(zhì)的要求。在通常情況下選擇油箱體積為泵的流量的 3~7 倍。對(duì)千固定設(shè)備，以及空間、面積不受限制的設(shè)備，應(yīng)采取較大的容量，在裝載機(jī)械液壓系統(tǒng)中的油箱通常取泵的每分鐘流量的7~10 倍。 b、吸油管道和回油管道應(yīng)插入最低液面以下，避免吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般大千直徑的三倍，且管口制成 45°的斜角，以增大吸油和出油的截面?；赜凸芸谝鼻谐?45 度并面向箱壁，利千散熱。 c、吸油管和回油管之間應(yīng)盡可能的離的遠(yuǎn)一些，在兩管之間設(shè)置隔板，隔板高度為油液高度的 2/3 到 3/4，以加大液流循環(huán)，跳高散熱效率，分離油液中的空氣及沉淀雜質(zhì)。 d、為便千注油及通氣在油箱面板上設(shè)置空氣濾清器，在箱底設(shè)置放油閥，以利 千換油。在油箱側(cè)面設(shè)置人孔，以便千到油箱內(nèi)部清洗。 e、對(duì)油箱內(nèi)表面進(jìn)行防腐處理，不但要顧及與介質(zhì)的相溶性，還要考慮到處理后的可加工性和經(jīng)濟(jì)性。 2、油箱體積的計(jì)算： 按下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定油箱的容量： V =aq 式中： V—油箱容量(L） q—液壓泵的總額定流量(L/min） a—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，這里取a = 1.8 所以，V =aq =386 (L） 查手冊(cè)選 V=400 L 由千該系統(tǒng)在高溫條件下，而且一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油液不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可靠充滿油時(shí)，油箱的油位不低千限度。所以設(shè)計(jì)油箱的容積確定為 L；設(shè)油箱中油面高度達(dá)油箱高度的 0 8。因此，可取油箱的長(zhǎng)、兒、高為：1280mm、 800mm、 720mm。 5.4 管接頭的選擇 在選擇管接頭時(shí)，必須讓它滿足回路液壓油的通流能力和具有較小的壓力損失。還要滿足裝卸方便、連接精密、密封可靠、外形緊湊。液壓系統(tǒng)回路中采用一些管接頭引出液壓油液，結(jié)合到工作壓力和減少成本兩方個(gè)的因素，在系統(tǒng)中使用焊接式管接頭，接頭體與接管之間用 O 型密封圈進(jìn)行端面密封。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、對(duì)管子的尺寸精度要求不算太高。工作壓力可達(dá)到 31.5Mpa， 工作溫度在-25~80C，適合千以油為介質(zhì)的管路系統(tǒng)，不足之處就是焊接式管接頭 對(duì)焊接質(zhì)量要求較高，且拆裝不方便。 6．系統(tǒng)驗(yàn)算 由千本次設(shè)計(jì) ZL—100 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)在初步設(shè)計(jì)時(shí)涉及到的某些參數(shù)都是評(píng)估得來(lái)的。當(dāng)各回路形式，液壓元件以及連接管路等確認(rèn)后，我們應(yīng)該針對(duì)實(shí)際情況對(duì)自己所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)分析。 對(duì)千裝載機(jī)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們將進(jìn)一步確切的計(jì)算液壓回路各階段的壓力損失，系統(tǒng)效率，發(fā)熱升溫等情況。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)涉及中不合理的地方， 進(jìn)行修改調(diào)整或其他措施。 6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括在管路中的沿途損失，過(guò)路的拒不損失和閥類(lèi)的局部損失，分別標(biāo) 記為： Dp1 、 Dp2 、Dp3 。 所以總壓力損失為：  Dp = Dp1 + Dp2 + Dp3 D l v2 p1 = l* d * 2 r D v2 p2 = x 2 r 式子中 1——管道長(zhǎng)度，1=5m ； d——管道內(nèi)徑； V——液流平均速度 r——液壓油密度 取值 928 kg / m 3 l——沿程阻力系數(shù) x——局部阻力系數(shù) 通過(guò)計(jì)算得壓力損失 Dp1 = 0.04Mpa DP3  = DP  ( Q )2 Q n n 其中 Qn ——閥的額定流量 Q ——通過(guò)閥的實(shí)際流量 Dpn ——閥的額定壓力損失 管路局部壓力損失比較千閥的局部損失小得多，所以只計(jì)算通過(guò)閥的局部損失。 根據(jù)選擇計(jì)算得到 Dp3 = 1.5Mpa 。 對(duì)千泵到執(zhí)行元件間的壓力損失，計(jì)算得出的Dp 如果比估計(jì)的壓力損失大得多， 就應(yīng)該從新調(diào)整泵跟其他相關(guān)元件規(guī)格。 因?yàn)橄到y(tǒng)的調(diào)整壓力： pr 3 p1 + Dp =1 5Mpa 因?yàn)轭~定壓力還有一定富裕度，所以繃得選這是合理的。 6.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升計(jì)算 對(duì)系統(tǒng)較為復(fù)雜的熱量進(jìn)行估算如下： PDr = Pr - pc 式子中 Pr 是液壓系統(tǒng)的總輸入功率， pc 是輸出的有效功率。 ? p = 1 n r T piQiti n i i=1 pi ? p = 1 n c T Fwi Si i 式子中： Ti — —工作周期 i=1 z、n — —分別是液壓泵、液壓缸的數(shù)量 pi、Qi、n pi — —分別是第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率 ti — —第i臺(tái)泵的工作時(shí)間 Fwi、Si — —液壓缸外載荷及此載荷時(shí)的行程 根據(jù)前面對(duì)泵的選定時(shí)所得到的參數(shù)，以及 z=2，n=3， 計(jì)算得出 P=9.8kW。 又因?yàn)椋? DT = Pr KA 根據(jù)表 6.1，綜合考慮，給系統(tǒng)裝上一個(gè)冷卻器！ 表 6.1 溫度情況分析表 冷卻條件 kw / m2 ·C 通風(fēng)條件很差 8——9 通風(fēng)條件良好 15——17 用風(fēng)扇冷卻 23 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻 110——170 6.3 液壓油的選用 液壓傳動(dòng)設(shè)備中液壓油既是傳動(dòng)中介，又兼作潤(rùn)滑劑，因此比一般潤(rùn)滑油有更高的要求，對(duì)液壓油的要求表述如下： 1 良好的化學(xué)穩(wěn)定性。這里指的是在高溫下、與空氣長(zhǎng)期接觸以及在高速通過(guò)縫隙或小孔后仍能保待其原有化學(xué)成分不氧化，不變質(zhì)的化學(xué)特性； 2 良好的潤(rùn)滑能力，以減在小元件中相對(duì)管道表面的損耗； 3 質(zhì)地純凈，不含或含有極少的雜質(zhì)； 4 適當(dāng)?shù)恼扯?，良好的粘溫特性? 5 凝固點(diǎn)和流動(dòng)溫度較低，以保證油液能在較低溫度下也能夠正常使用； 6 有較快地排出油中游離空氣（消泡性)和較好地與油中水分分離（抗乳化性)的能力； 7 沒(méi)有腐蝕性，防銹性能好，有良好的相容性（對(duì)密封橡膠和涂料等無(wú)溶解作用)。綜上，因?yàn)橄到y(tǒng)處千高壓，本系統(tǒng)的傳動(dòng)介質(zhì)選用 L-HV 型液壓油。 結(jié) 語(yǔ) 此次本頁(yè)設(shè)計(jì)是以液壓系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象，以 ZL—100 裝載機(jī)作為載體。裝載機(jī)大家都不陌生，而 ZL—100 型的在市場(chǎng)上還是沒(méi)有的，所以我們參考的是市面已有的裝載機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在設(shè)計(jì)中學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的東西，更進(jìn)一步鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)。 在鄧?yán)蠋煹木闹笇?dǎo)下，我對(duì)系統(tǒng)各個(gè)回路進(jìn)行了分析，這對(duì)理解，弄清，弄透液壓傳動(dòng)類(lèi)型及液壓傳動(dòng)的工作原理以及液壓中的基本回路有著很大的幫助。運(yùn)用液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算選擇了液壓元件的參數(shù)和型號(hào)，對(duì)其進(jìn)行了深入的分析計(jì)算和探討，做出了更加合理的設(shè)計(jì)方案。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)生大學(xué)四年在校學(xué)習(xí)的總結(jié)和考察，對(duì)我們已掌握的科學(xué)知識(shí)水平的評(píng)估，幫助我們提高綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行分析研究的水平和獨(dú)立完成工程液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)能力與知識(shí)的深化和加強(qiáng)，提升創(chuàng)新和發(fā)明能力，培養(yǎng)我們嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)，為走入社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)和各方面的綜合能力。 這一次裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想就是在滿足其正常工作要求的前提下，盡可能的達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作方便、安全可靠、發(fā)熱和噪聲低、結(jié)構(gòu)合理美觀的要求。 致 謝 大學(xué)四年的學(xué)習(xí)結(jié)束在即，在大四迎來(lái)了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)大半個(gè)學(xué)期的不懈努力和認(rèn)真實(shí)習(xí)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下，完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 論文的每一個(gè)章節(jié)都傾注了鄧?yán)蠋煹男难?。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備的過(guò)程中，鄧?yán)蠋煂?duì)我的影響還是很重要的，他的高要求，高起點(diǎn)和敏銳的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度都將是我終生受簡(jiǎn)。每次在畢