3t装载机液压系统的设计(转斗油缸设计)

3t装载机液压系统的设计——转斗油缸设计

摘要

装载机是一种应用广泛的工程机械。其工作装置的结构和性能直接影响工程机械整机的工作尺寸和性能参数，工作装置的合理性直接影响整机的工作效率、生产负荷、动力与运动特性、不同工况下的作业效果、工作循环的时间、外形尺寸和发动机功率等。装载机在国内外不论是品种或是在产量方面都得到迅速发展，成为工程机械的主要品种之一。而合理的工作装置结构更能起到事半功倍之成效，通过研究设计使装载机的工作装置结构更加合理，从而达到提高装载机作业生产率的目的。本设计的主要内容：装载机工作装置包括铲斗，动臂，摇臂及它们相对应的油缸，连杆，并对它们进行设计计算。

关键词：装载机工程机械工作装置设计

3t loader Hydraulic system design -turn fights oil

cylinder design

Abstract

Loader is a kind of engineer machine that is widely applied in engineer project. Device structure and performance of work directly affects the work of construction machinery machine size and performance parameters, the reasonableness of the work machine direct impact on equipment efficiency, production capacity, power and motion characteristics, effects of different conditions of operation, duty cycle time, such as dimensions and engine power.Loader at home and abroad in the yield of varieties or whether it is rapidly developing, become one of the main types of the engineering machinery. And the more reasonable equipment structure can have the effectiveness of the half, through the study design of loader working device structure more reasonable, so as to improve the productivity of the loader purpose Homework . The design of the main content，Working mechanism of loader, including bucket loaders, boom, arm and their corresponding cylinders, connecting rods, and their design calculations.

Keywords:Loader, Engineering machinery，Working mechanism，design

目录

前言 (5)

第一章装载机液压系统设计概述 (6)

1.1研究或设计的目的和意义 (6)

1.2 研究或设计的国内外现状和发展趋势 (6)

1.3 主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路 (8)

1.4 完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决办法 (9)

第二章装载机液压系统参数计算 (10)

2.1 转斗液压缸参数计算 (10)

2.1.1 确定转斗液压缸的作用力 (10)

2.1.2 确定转斗液压缸内径和活塞杆直径 (12)

2.1.3 确定转斗液压缸活塞杆动作速度 (14)

2.1.4 转斗液压缸动作所需流量 (15)

2.2 动臂液压缸参数计算 (16)

2.2.1 确定动臂液压缸的作用力 (16)

2.2.2 确定动臂液压缸内径和活塞杆直径 (17)

2.2.3 确定动臂液压缸活塞杆动作速度 (19)

2.2.4 动臂液压缸动作所需流量 (20)

第三章装载机液压系统工作原理 (23)

3.1初拟液压系统原理图 (23)

3.2 方案一液压系统工作原理 (24)

3.3 对比方案二液压系统原理图的拟定 (32)

3.4 对比方案二液压系统工作原理 (33)

第四章液压系统标准元件的选型 (35)

4.1液压泵的选择 (35)

4.1.1 主泵和辅助泵的选择 (35)

4.1.2 转向泵的选择 (36)

4.2 阀类元件的选择 (36)

4.2.1 流量转换阀的确定 (37)

4.2.2 溢流阀的确定 (37)

4.2.3 换向阀的确定 (37)

4.2.4 减压阀的确定 (38)

4.2.5 先导阀的确定 (38)

4.3 管路的选择 (38)

4.3.1 主进油管路 (39)

4.3.2 先导控制部分进回油管路 (39)

4.3.3 转向和转斗部分回油管路 (40)

4.3.4 动臂部分回油管路 (40)

4.4 冷却装置的选择 (41)

4.5 滤油器的选择 (42)

4.6 邮箱的选择 (42)

4.7 系统的验算 (43)

4.8 绘制正式液压系统原理图 (43)

第五章非标准件转斗液压缸的设计计算 (46)

5.1 转斗液压缸缸筒外径和壁厚的计算 (46)

5.2 转斗液压缸活塞杆的设计计算 (47)

5.2.1 活塞杆材料的确定 (47)

5.2.2 活塞杆外端连接结构及尺寸 (47)

5.2.3 活塞杆与活塞连接的方法 (48)

5.3 转斗液压缸活塞及其组件的确定 (48)

5.3.1 活塞结构的确定 (48)

5.3.2 耐磨支承环结构尺寸的确定 (49)

5.3.3 Y型橡胶圈密封活塞的结构尺寸 (50)

5.4 转斗液压缸缸底和缸盖的设计计算 (50)

5.4.1 缸底厚度的计算 (50)

5.4.2 缸盖厚度的计算 (51)

5.5 最小导向长度的确定 (51)

5.6 密封圈和防尘圈的选择 (52)

5.6.1 密封圈的选择 (52)

5.6.2 防尘圈的选择 (53)

5.7 螺栓、垫圈和螺母的选择 (53)

5.7.1 缸盖部分 (53)

5.7.2 活塞杆部分 (53)

5.8 作转斗液压缸装配图及零件图 (53)

总结 (57)

参考文献 (58)

致谢 (59)

附录 (60)

前言

装载机是一个技术含量非常高的产品，是世界工业发达国家在20世纪中叶发展起来的产品。装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。

装载机的传动形式有液力-机械传动、液力传动和电力传动。本设计所要设计的装载机采用液压传动。装载机采用液压传动的主要优点为：功率密度大，结构紧凑，重量轻；能无级调速，调速范围大；快速性能好；操纵方便、省力；液压元件易实现标准化、系列化和通用化，便于组织专业性大批量生产，从而提高生产率，提高产品质量，降低成本。

另一方面，液压传动也存在一些缺点，使它的应用受到一些限制，其主要缺点在于：液压传动效率较低，这是因为压力损失和泄漏较大；工作时受油温影响较大，影响工作性能；制造工艺水平要求较高，价格较贵，且液压系统的故障排除比较困难，使用和维护需要较高的技术水平。

第一章装载机液压系统设计概述

1.1研究或设计的目的和意义

装载机是一种用途十分广泛得工程机械，它可以用来铲装、搬运、卸载、平整散装物料，也可以对岩石硬土等进行轻度的铲掘工作，因此，它被广泛应用于建筑、公路、铁路、水电、港口、矿山及国防等工程中，对加快工程建设速度、减轻劳动强度、提高工程质量、降低工程成本具有重要作用，所以装载机在国内外不论是品种或是在产量方面都得到迅速发展，成为工程机械的主要品种之一。而合理的工作装置结构更能起到事半功倍之成效，通过研究设计使装载机的工作装置结构更加合理，从而达到提高装载机作业生产率的目的。

本次毕业设计的主要目的是熟悉机械设计的一般过程，提高自身理论知识和实践知识的综合运用能力。在做设计的过程中，培养形成独立动手能力，多方位获取资料能力和团队协作共同进步的精神。最终得到一套符合自己的学习或研究方法，对毕业后工作特别是从事设计工作将会有很大帮助。

1.2 研究或设计的国内外现状和发展趋势

自90年代以来，国内外工程机械进入了一个新的发展时期，工程机械产品以信息技术为先导，在发动机燃料燃烧与电控、液压控制系统、自动操纵、可视化驾驶、精确定位与作业、故障诊断与监控、节能与环保等方面，进行了大量的研究，开发出许多新结构（或系统）和新产品，提高了工程机械的高科技含量，促进了工程机械的发展。

在国内，各生产厂家没有自己的拳头产品，没有自身的关键技术及强有力的技术创新队伍，主导产品档次低，企业负担重，生产成本高。3t以下产品主要以ZL10、ZL15、ZL16为代表，还有一些利用拖拉机底盘改装的小型装载机，主要与日益增多的农用运输车辆配套使用。主要零部件均采用一般性能及质量的发动机、驱动桥、变速箱、液压件。技术较先进的静液压传动产品，液压件国内不易配套，产品成本居高不下，制约了该类产品在国内的发展。但是其发展趋势表现良好，国产装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断

进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。具体表现在以下几个方面：

1.大型和小型轮式装载机，在近几年的发展过程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。

2.根据各生产厂家的实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度及刚度，使整机可靠性得到大步提高。

3.细化系统结构。如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计等。

4.利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率、节约能源、降低装载机作业成本。

5.提高安全性、舒适性。驾驶室逐步具备FOPS&ROPS功能，驾驶室内环境将向汽车方向靠拢，方向盘、座椅、各操纵手柄都能调节，使操作者处于最佳位置工作。

6.降低噪声和排放，强化环保指标。

7.广泛利用新材料、新工艺、新技术，特别是机、电、液一体化技术，提高产品的寿命和可靠性。

8.最大限度地简化维修尽量减少保养次数和维修时间，增大维修空间，普遍采用电子监视及监控技术，进一步改善故障诊断系统，提供司机排除问题的方法。

在国外，系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。所谓特大型工程机械，是指其装备的发动机额定功率超过1000H P，主要用于大型露天矿山或大型水电工程工地。产品特点是科技含量高，研制与生产周期较长，投资大市场容量有限，市场竞争主要集中少数几家公司。以装载机为例，目前仅有马拉松?勒图尔勒、卡特彼勒和小松—德雷塞这三家公司能够生产特大型装载机。

为了全方位地满足不同用户的需求，国外工程机械在朝着系列化、特大型化方向发展的同时，已进入多用途、微型化发展阶段。推动这一发展的因素首先源于液压技术的发展———通过对液压系统的合理设计，使得工作装置能够完成多

种作业功能；其次，快速可更换联接装置的诞生———安装在工作装置上的液压快速可更换联接器，能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动联接，使得更换附属作业装置的工作在司机室通过操纵手柄即可快速完成。一方面，工作机械通用性的提高，可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机器作业替代人力劳动，提高生产效率，适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求，小型及微型工程机械有了用武之地，并得到了较快的发展。为占领这一市场，各生产厂商都相继推出了多用途、小型和微型工程机械。如卡特彼勒公司生产的IT系列综合多用机、克拉克公司生产的“山猫”等。

装载机的工作装置已不再采用单一的“Z型”连杆机构，继出现了八杆平行结构和TP连杆机构之后，卡特彼勒公司于1996年首次在矿用大型装载机上采用了单动臂铸钢结构的特殊工作装置，即所谓的“VersaLink机构”。这种机构替代综合多用机上的八杆平行举升机构和传统的“Z型” 连杆机构，可承受极大的扭矩载荷和具有卓越的可靠性（耐用性），驾驶室前端视野开阔。特雷克斯旗下的O＆K公司研制的创新LEAR连杆机构，专为小型装载机而设计。德国雪浮公司于2000年3月在Intermat展览会上展出的高卸位式SK L873型轮式装载机的可折叠式创新连杆机构工作装置，进一步增加了轮式装载机的工作装置的种类。

1.3 主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路

设计内容：

1.明确设计的依据和要求，了解装载机液压系统的设计目的和意义。

2.收集数据，整理资料。

通过图书馆借阅，网络查询以及小组讨论获取所需要的资料。

3.正规设计：

（1）装载机工作装置、转向装置、行走装置的工作原理和特点。

（2）装载机工作装置、转向装置、行走装置液压系统的工作原理和特点。

（3）按设计依据及要求拟定装载机液压系统方案。

（4）按设计依据及要求进行装载机液压系统设计计算。