车辆工程专业毕业论文—轮胎式装载机工作原理装置液压系统设计15912.doc
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1、汽车液压与气压传动技术课程设计 轮胎式装载机工作原理装置液压系统设计班 级:车辆10-1班目录前言.31.装载机的简介.7 1.1、装载机的应用.71.2、装载机液压传动系统特点.71.3、装载机液压系统的设计方法与要求.72.液压回路设计及功能的实现.93.液压传动系统工况分析.133.1.动臂液压缸工作回路.133.2.转斗液压缸工作回路.133.3.自动限位装置.133.4.转向液压缸工作回路.134.液压系统主要参数.154.1.液压系统参数.154.2.铲斗液压分析.164.3.转向液压缸液压分析.195.选择液压元件及油路分析.215.1.装载机工作装置液压系统组成及作用.225.
2、2.液压系统的油路分析.225.2.1.铲斗收起与前倾.225.2.2.动臂升降.225.2.3.折腰转向.236.液压元件的选择.247.液压传动技术的应用.25参考文献.26前言社会需求永远是推动技术发展的动力,降低能耗,提高效率,适应环保需求,机电一体化,高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标,也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。为了适应这些目标和满足用户的需要,液压技术广泛应用了高技术成果,如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料,使传统技术有了新的发展,也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此,走向二十一世纪的液压技术不
3、可能有惊人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见,其主要的发展趋势将集中在以下几个方面: 1减少能耗,充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面,已取得很大进展,但一直存在能量损耗,主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用,则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失,必须解决下面几个问题: 减少元件和系统的内部压力损失,以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。减少或消除系统的节流损失,尽量减少非安全需
4、要的溢流量,避免采用节流系统来调节流量和压力。 采用静压技术,新型密封材料,减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能,采用负荷传感系统,二次调节系统和采用蓄能器回路。日本小松、日立、川崎、德国Rexroth,Linde,美国Eiton-Vickers,Parker都采用负荷传感系统,可节省功率20-30%。 为及时维护液压系统,防止污染对系统寿命和可靠性造成影响,必须发展新的污染检测方法,对污染进行在线测量,要及时调整,不允许滞后,以免由于处理不及时而造成损失。 2主动维护 液压系统维护已从过去简单的故障拆修,发展到故障预测,即发
5、现故障苗头时,预先进行维修,清除故障隐患,避免设备恶性事故的发展。要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究,当前,凭有经验的维修技术人员的感宫和经验,通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展,必须使液压系统故障诊断现代化,加强专家系统的研究,要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库,并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识,用推理机中存在的推理方法,推算出引出故障的原因,提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件,对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。另外,还应开发液压系统自补偿系统,包括自调
6、整、自润滑、自校正,在故障发生之前,进市补偿,这是液压行业努力的方向。3.机电一体化 电子技术和液压传动技术相结合,使传统的液压传协与控制技术增加了活力,扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性,实现液压系统柔性化、智能化,改变液压系统效率低,漏油、维修性差等缺点,充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下: (1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。(2)发展和计算机直接接口的功耗为
7、5mA以下电磁阀,以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 (3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化,特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电子直接控制元件将得到广泛采用,如电子直接控制液压泵,采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题,液压产品机电一体化现状及发展。 液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展;向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展;开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型
8、微型液压元件;积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展,开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展,开发液力减速器,提高产品可靠性和平均无故障工作时间;液力变矩器要开发大功率的产品,提高零部件的制造工艺技术,提高可靠性,推广计算机辅助技术,开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术;液粘调速离合器应提高产品质量,形成批量,向大功率和高转速方向发展。在我国液压气动计算机应用技术不断发展的基础上,必将迅速地推动我国液压气动新产品的开发和产品结构调整。力争“十五”末,使我国液压气动元件和系列产品的品种规格,在现有基础上增加一倍以上。近年来取得
9、的成绩 : 液压、气动、密封行业现已形成一个门类比较齐全、有相当竞争实力、初具生产规模的工业体系。据统计,主要企业约400余个,其中35家重点企业产值和产量占全行业的65%以上。1998年全国液压行业总产值28亿元(含液力2.35亿元), 产量450万件(含液力6.2万件/套); 气动行业总产值6亿元,产量300多万件。机械系统密封件总产值8.92亿元。按1996年国际同行业统计,我国液压行业总产值占世界第六位。气动行业总产值占世界第十位。改革开放以来,液压气动密封行业迅速发展,先后引进了60余项国外先进技术,其中液压40余项,气动5项,经消化吸收和技术改造,现均已批量生产,并成为行业的主导产
10、品。近年来,行业加大了技术改造力度,19911998年,国家、地方和企业自筹资金总投入共约20多亿元,其中液压16亿多元。经过技术改造和技术攻关,一批主要企业技术水平进一步提高,工艺装备得到很大改善,为形成高起点、专业化、批量生产打下良好基础。近几年,在国家多种所有制共同发展的方针指引下,不同所有制的中小企业迅猛崛起,呈现着勃勃生机。随着国家的进一步扩大开放,三资企业迅速发展,为行业提高水平,并扩大出口起着重要作用。目前我国已和美国、日本、德国等国家的著名厂商建立了柱塞泵/马达、行星减速机、转向器、液压控制阀、液压系统、静液压传动装置、液压件铸造、气动控制阀、气缸、气源处理三联件、机械密封、橡
11、胶塑密封等类产品生产的合资企业或独资企业50多家,引进外资5亿多美元。第1章 装载机的简介1.1.装载机的应用装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施式机械,它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料,也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。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
12、之一,同时也成为工程机械中发展最快、产销量及市场需求最大的机种之一。1.2.装载机液压传动系统特点液压传动:以液体为工作介质靠液体的压力能来传递动力的传动。工作原理特点:1.具有一定压力的液体传动;2.传动过程经过两次能量转换;3.传动必须在密闭容器内进行,而且容积要发生变化。液压传动的优点:1.功率体积比大; 2.可在实现无级调速; 3.容易实现自动化; 4.平稳,寿命长; 5.易于实现过载保护;6.布置灵活液压传动的缺点: 1石油资源有限,可燃; 2不能保证严格的传动比; 3易对环境造成污染; 4液压传动系统成本高; 5要求有单独的能源,使用不方便; 6故障不易检查排除;1.3.装载机液压
13、系统的设计方法与要求液压系统的设计基本包括四个步骤:明确设计依据,进行工况分析;确定液压系统方案,拟定液压系统图;液压系统的计算和液压元件的选择;液压系统的验算和绘制工作图、编制技术文件。在设计过程中不一定要严格按照这些步骤进行,有时可以交替进行,甚至要反复多次。对某些关键性的参数和性能难以确定时,要先经过试验,才能把设计方案确定下来。由于装载机是在露天情况下工作,因而对系统有如下地要求:(1)、工作性能好。应保证具有较高的生产率和工作平稳性;(2)、寿命长,可靠性(3)、操作性能好;(4)、便于维修和保养。第2章 液压回路设计及功能的实现流量转换阀工作原理:当发动机转速不高时,转向泵和辅助泵
14、流量都很少,流经两个节流孔德压差很小,不足以使阀芯克服弹簧力移动,阀芯位于左端,辅助泵和转向泵的流量全部流入专项回路。当发动机转速增大时,流经两节流孔的流量增加,使两个节流孔德前后压差增加,阀芯克服弹簧力,略向右移,此时辅助泵的油液分为两部分,分别为转向右路和工作装置右路供油。当发动机转速进一步增大时,当阀芯移向右端极限位置时,则阻断辅助泵流向转向油路,辅助泵油液全部进入工作装置油路,可使工作装置作业速度提高。锁紧阀及单向阀工作原理:当方向盘不动时,路面引起的干扰力不能使前支架摆动。单向节流阀的设置使得锁紧阀的打开时动作迅速,切断时比较缓慢,有利于防止液压冲击。溢流阀作用:当机构发生故障或者液
15、压缸故障时,系统压力升高,为保护系统不受损坏,在工作装置主油路上设置溢流阀,起溢流保护作用。双溢流阀作用:溢流阀调定压力以后,对转斗液压缸起缓冲补油作用,当动臂升降时,如果铲斗已翻到到极限位置,铲斗液压缸必须随动以避免别劲,这时可通过双作用安全阀阀补油。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3.0m发动机总功率154.4KM最大卸载高度2.85m最大卸载距离1.60m最大牵引力117.6KN机重16.8t外形尺寸长6.70m宽2.94m高3.25m爬坡能力30最大行驶速度35KM/h轴距2760轮距2250工作装置循环时间举升时间8s卸载时间3s下降时间4.5s三项
16、和时间15.5s工作特点工作装置动作包括臂升降和铲斗翻转,两者构成单动顺序回路,它的特点是液压泵在同一时间内只能先后顺序向同一个机构共有,各机构和进油通路按前后顺序排列,前面的转斗操纵阀动作,后面的动臂操纵阀进油通路切断,只有前面阀位于中位时,才能搬动后面的阀使之动作。第3章 液压传动系统工况分析3.1.动臂液压缸工作回路动臂液压缸的进油路由工作液压泵和辅助液压泵供油。流量总和最大可达320升/分。分配阀采用传并联油路的多种阀,其中控制动臂的阀为四位阀。当四位阀处于图示中位时,液压缸锁紧而液压泵卸荷。此外,还能实现空斗迅速下降,甚至在发动机熄火的情况下也能将下铲斗。回路工作压力由分配阀中的安全
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