装载机的液压系统设计Word文档下载推荐.docx

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装载机概述

国内外装载机液压系统的研究现状

我国装载机液压系统的发展现状

国外装载机液压系统的发展现状

1.2.4设计任务和要求

课题的研究内容和主要工作

课题的理论意义和应用价值

2液压系统的设计

概述

2.1.1液压系统

2.1.2装载机对液压元件性能的要求

2.2工作装置液压系统设计

2.2.1拟定液压原理图

2.2.2工作装置液压系统计算。

2.3装载机液压转向回路

2.3.1概述

2.3.2转向液压系统计算

2.4液压附件的选取

2.5液压传动系统的安装与维护

2.5.1各种液压元件的安装

2.5.2液压元件的维护

2.6本章小结

结论

参考文献

致谢

正文

1绪论

概述

装载机概述

轮式装载机有两种基本形式：

一种是整体式，多数具有推压机构，前桥驱动，后轮转向；

另一种是铰接式的，普遍采用双桥驱动，八字油缸前后桥转向。

后一种是目前大、中型装载机的发展方向。

目前大部分轮式装载机的行走机构都采用液力机械传动，液压操纵的变速箱得到了越来越广泛的应用。

但是液压传动地盘在中、小型装载机也有所采用，并逐渐表现出它的优越性。

图1.1轮式装载机

装载机的工作装置多数是装在机架上的四连杆机构，它和转向机构同为液压传动。

所以装载机的整个液压系统，一般有工作装置、液压转向和动力换挡变速箱操纵三部分油路组成。

如采用液压驱动行走机构的全液压装载机，则由四部分油路组成。

轮式装载机液压系统设计与其他液压传动系统一样，都是为了满足作业负载对液压执行机构所提出的各种性能要求（主要是力和运动方面的工作要求），必须设计相应的由各种液压元件组成的、能满足执行机构性能的液压系统。

这个液压系统由液压执行部分、控制部分、能源部分和辅助部分组成，而各部分之间由各种油管连接。

1.液压系统的组成：

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

①动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。

液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

叶片泵运动平稳、噪声小、容积效率高，但其工作压力低，吸油能力差，对液压油的污染比较敏感，仅用在小型装载机上。

柱塞泵由于工作压力较高，转速高和容积效率较高，在结构上容易实现变量等优点，在大型装载机上得到应用。

齿轮泵成本低、体积小、工作可靠、对液压油的污染不太敏感，广泛应用在各种类型的装载机上。

随着科技水平的提高，齿轮泵向高压化发展，在国外其最高工作压力已达到21~25Mpa,预计它的应用还将进一步扩大。

②执行元件（如液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载做往复直线运动或回转运动。

装载机在工作时尘土大，油缸往复动作频繁，油缸活塞杆暴露在外面，并直接承受冲击，故对油缸的耐压、耐磨、耐热和密封都有较高的要求。

另外还要求油缸的内、外泄露要少。

外部泄露使工作装置动作迟缓，并且容易使尘土侵入；

内部泄露则造成工作装置软弱无力、铲斗位置自动倾斜，特别是装载机满载运输时，由于动臂油缸内部泄露使动臂下落，造成铲斗中物料的撒落。

③控制元件（即各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。

根据控制功能的不同，液压阀可以分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。

压力控制阀又分为溢流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；

流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流节流阀等；

方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、换向阀等。

根据控制方式不同，液压阀可分为开关控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

④辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温表等。

由于装载机本身的振动大，经常连续作业，液压系统油温比较高，尖峰压力大，所以对油管和接头提出耐热、耐压、耐振的要求。

据国外资料介绍，装载机用油管需以1.5倍的工作压力作为尖峰压力做100万次脉冲试验，并且具有承受最高工作压力3倍以上的耐压强度才算合格。

⑤液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

2.液压系统的类型：

从不同的角度出发，可把液压系统分成不同的形式。

①按油液的循环方式，液压系统可分为开式系统和闭式系统。

开式系统是指液压泵从油箱吸油，油经各种控制阀后，驱动液压执行元件，回油再经过换向阀回油箱。

这种系统结构较为简单，可以发挥油箱的散热、沉淀杂质作用，但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统导致机构运动不平稳等后果。

开式系统油箱大，油泵自吸性能好。

闭式系统中液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。

其结构紧凑，与空气接触机会少，空气不易渗入系统，故传动较平稳。

工作机构的变速和换向靠调节泵和马达的变量机构实现，避免了开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。

但闭式系统较开式系统复杂，因无油箱，油液的散热和过滤条件较差。

为补偿系统中的泄漏，通常需要一个小流量的补油泵和油箱。

由于单杆双作用油缸大小腔流量不等，在工作过程中会使功率利用下降，所以闭式系统中的执行元件一般为液压马达。

②按系统中液压泵的数目，可分为单泵系统和多泵系统。

单泵系统由一个液压泵供油给动力转向和工作装置。

该系统有一定的功率损失，仅适用与小型装载机上使用。

多泵系统有两个或两个以上液压泵供油给动力转向和工作装置。

大、中型装载机为了更合理地利用功率，缩短作业循环时间，提高生产率，目前多采用多泵系统。

一般由工作装置液压泵、转向泵和辅助泵组成两个液压回路：

工作装置液压回路和转向液压回路。

而这两个回路是通过辅助泵联系起来的，它通过流量控制阀把油液分配给转向或工作油路。

③按所用液压泵形式的不同，可分为定量泵系统和变量泵系统。

变量泵的优点是在调节范围之内，可以充分利用发动机的功率，但其结构和制造工艺复杂，成本高，可分为手动变量、伺服变量、压力补偿变量、恒压变量、液压变量等多种方式。

④按向执行元件供油方式的不同，可分为串联系统和并联系统。

串联系统中，上一个执行元件的回油路即为下一个执行元件的进油，每通过一个执行元件压力就要降低一次。

在串联系统中，当主泵向多路阀控制的各执行元件供油时只要液压泵的出口压力足够，便可以实现各执行元件的运动的复合。

但由于执行机构的压力是叠加的，所以克服外载荷能力将随执行元件数量的增加而降低。

并联系统中，当一台液压泵向一组执行元件供油时，进入各执行元件的流量只是液压泵输出流量的一部分。

流量的分配随各件上外载荷的不同而变化，首先进入外载荷较小的执行元件，只有当各执行元件上外载荷相等时，才能实现同时动作。

3.工作装置液压系统

装载机主要用来对散装物料进行铲装、搬运、卸载及平整场地等作业，也可用来进行轻度铲掘工作，是使用十分广泛的一种工程机械。

其主要工作装置是动臂与铲斗。

轮式装载机的基本动作是：

将铲斗插入物料，向后翻转铲斗，保持载荷，提升物料到一定的高度，将载荷运输到卸荷的地点，倾卸，然后再回到装料处，如此循环作业。

装载机工作装置应能有效地完成物料的提升和铲斗的翻转。

4.装载机液压转向回路

装载机的特点是灵活、作业周期短，这一特点就决定了它转向频繁。

同时，随着装载机日趋大型化，完全依靠人的体力转向是很困难的，甚至是无法实现的。

为了改善作业时的劳动强度，提高生产率，目前轮式装载机基本上都采用液压转向。

它具有质量轻，结构紧凑，对地面冲击起缓冲作用，动作迅速等优点。

5.转向机构布置

ZL50型装载机都是铰接式车架，利用八字油缸伸缩使前后车架曲折实现转向。

图

1-前车架；

2-后车架；

3-铰接中心；

4-前桥；

5-后桥；

6-后桥摆动轴；

7、8-左右转向油缸；

9-随动阀；

10-转向杆；

11-转向垂臂；

12-随动杆

转向液压系统图

所示的转向机构，由转向盘到转向阀的连杆是安装在前车架，而转向阀则固定在后车架。

当把转向盘向右旋转时，连杆沿箭头方向运动，拉出转向滑阀，压力油流入A腔、从B腔回油进入油箱，于是前、后车架以中心销为轴向右偏转，其结果转向阀体向阀芯被拉出的方向移动，当移动的距离和阀芯被拉出的距离相等时，则转向阀恢复中位。

使阀体跟随阀芯始终要保持中位状态，前、后车架偏转至转向阀芯恢复中位时为止。

此时车架转角为转向盘转动停止时的相应角度。

6.转向油路分析

转向液压系统可分为常流系统和常压系统。

转向系统中供油量不变的称常流系统。

常流系统中，如果液压泵输出的流量超过转向所需要的流量，则多余油经溢流阀返回油箱，这时有功率损失。

当转向阀处于中位时，液压泵输出的油通过转向阀回油箱卸荷。

常流系统的特点是结构简单，成本低，如果合理设计可使功率损失减小，并能获得良好的转向性能，是工程机械上广泛采用的一种形式。

与常流系统对应的还有常压系统，即液压系统压力为恒定值，可用变量泵获得常压，但结构复杂，成本高。

一般可采用定量泵-蓄能器系统获得常压，由于采用了蓄能器，价格比常流系统要高，蓄能器在整车布置上也困难，使用中还要隔一定时间充一次氮气，也比较麻烦。

所以常压系统不如常流系统应用广泛。

常流转向系统，不管转向条件如何变化，液压转向机构应具有稳定的动力特性和速度特性。

转向液压缸行程与转向盘转角要成比例。

另外还要保证转向速度恒定，为此要求供油量也应恒定。

轮式装载机上液压转向系统多采用定量泵供油，而驱动液压泵的发动机转速在工作过程中变化很大（600~1600r/min），因此液压泵的输出流量也随之变化。

如果在发动机低转速时保证足够的供油量，则在高转速时将造成供油量过大。

为解决这个矛盾，保证有较稳定的转向速度，在液压转向系统中可设置稳流阀。

它的作用是保证齿轮泵工作过程中供给转向系统的流量能保持一定，即转向系统获得的流量不因发动机的转速或道路阻力的变化而变化。

转向系统首先要求具有稳定的转向速度，也就是进入转向油缸的压力油必须流量稳定。

ZL50型轮式装载机转向油缸的压力油主要来自CB-46转向齿轮油泵。

定量油泵只有在发动机一定转速下才能获得最理想的转向速度。

但在实际上做不到这一点，发动机总是在怠速到最高转速间经常变化。

所以，为了得到转向流量不随发动机转速变化而变化的方法有两个。

一个是采用流量大的转向油泵，使发动机在怠速时，也能供应转向所需的流量，以获得稳定的转向速度，而改善转向性能。

但是，这样能量损耗太大，发动机转速增高时多余压力油通过流量控制阀流回油箱，而构成主要的功率损失，造成系统发热。

所以这种方式在中、小型装载机中采用较多。

另一个是组合油路，这种组合油路中将常规的工作装置油泵分成两个油泵，保持两个油泵输出的流量总和，仍能在发动机高转速下满足工作装置的要求。

如ZL50型装载机原来工作装置一个油泵供油量为320L/min。

所谓组合油路，就是通过辅助油泵和流量控制阀将工作油路和转向油路联系起来。

从辅助油泵输出的流量根据发动机的转速由流量控制阀自动控制流向转向回路或工作回路。

低速