【導讀】裝載機是一種用途非常廣泛的鏟土運輸機械。它不僅用來對松散的堆積物料進行鏟、挖、裝、運、卸等作業(yè)，還可以鏟裝爆破后的礦石，也可用來平裝場地，及對硬土進行輕度挖掘。裝、破碎等作業(yè)、在缺乏牽引車輛的場合，裝載機還可用作牽引動力。建筑、礦山、公路、鐵路、水電、港口、國防、農田等基本建設的工程中。不可缺少的裝備。按行走機構可分為輪胎式和履帶式兩種。輪式裝載機的優(yōu)點是：質量輕，行走速度快，機動靈活，作業(yè)循環(huán)時間短，作業(yè)效率高，維修方便迅速，機器停工時間短，作業(yè)及維修費用低，行走時不破壞路面。大，作業(yè)地點較為分散，轉移頻繁的場合。目前應用比較廣泛的是輪式裝載機。工作裝置，便于操作，多見于小型全液壓驅動裝載機。高卸載裝載機對工作裝置作了一定改進，增加的兩。駕駛室逐步具備FOPS和ROPS功能，通過國際安全要求的。手柄上,使操縱更加省力、輕便,換檔更加平穩(wěn),可大幅度提高生產率。

　　

【正文】 第 30 頁 230 sin sinD E Cy y P a P a? ? ? ?? 式 （ ） 連桿 受力 分析 圖 連桿受力 因連桿為二力構件，所以 FE PP? （受拉力） 式 （ ） 動臂分析及強度校核 圖 動臂受力簡圖 得到： 6 7 5 76 4 5 40 c o s s inD G D GAH y l y l x h x hMP h a l a? ? ?? ? ? ?? 式 （ ） 二 OO 九 屆 機械設計制造 及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 第 31 頁 40 c o sA H D Gx x P a x x? ? ? ? ?? 式 （ ） 40 sinA D G Hy y y y P a? ? ? ? ?? 式 （ ） 如圖： 動臂可看作是支承在車架 A 點和動臂油缸上鉸接點 H 的雙支點懸臂變截面曲梁。為了簡化計算，將動臂主軸線分成 GI、 IH、 HA 等折線段，求出每段的內力 Q、 N、 M 值 ， 如GI 段和 HA 段 ： 軸向力： c os sini G i G iN x a y a?? 式 （ ） 剪力： sin c o si G i G iQ x a y a?? 式 （ ） 彎矩： ? ?sin c o si G i G i iM x a y a l?? 式 （ ） 式中： ia ——動臂各段折線與水平方向的夾角； il ——動臂各折線段長度。 （ 1） 確定危險斷面 圖 動臂內力 計算簡圖 根據所求得各段內力即可進行危險斷面的強度校核。在動臂的工作過程中，受力時刻都在變化，并且不穩(wěn)定，因此必須對其進行強度校核。校核動臂的強度時，根據其受力分析知：當裝載機同時具有最大牽引力和最大掘起力的工作狀態(tài)時，動臂具有受力最大、工作面最危險的情況。 2 噸小型液壓裝載機工作裝置設計 第 32 頁 動臂上有三個鉸接點： （ 1） 動臂與鏟斗的鉸接點 G ； （ 2） 動臂與舉升油缸之間的鉸接點 H ； （ 3） 動臂與車架之間的鉸接點 A 。 G 點和 A 點的受力直接影響鉸銷的強度是否滿足工作要求， H 點的受力直接影響動臂的穩(wěn)定性和強度要求，經分析知斷面 mm?39。 是危險斷面 。 如圖 圖 動臂內力分析圖 a—軸力圖； b—剪力圖； c—彎矩圖 斷面上作用有彎曲應力、正應力和剪應力，以其合成應力所表示的強度條件為： ? ?H H AZNMNWA? ? ? ?? ? ? ? ? 式 （ ） ? ?m a x 1 .5 HAQA???? 式 （ ） 式中： HM ——計算斷面 39。mm? 處對 z 軸的彎矩； HAN ——計算斷面 39。mm? 處的軸向力； A——側動臂斷面 39。mm? 處截面積， HA i?? ? ； W——計算斷面 39。mm? 處對 z 軸的抗彎斷面系數， 26iHW ??? ； i? ——側動臂斷面 39。mm? 處的鋼板厚度； H ——斷面 39。mm? 的高度。 （ 2） 強度校核 由 鏟斗受力計算得知 ： 二 OO 九 屆 機械設計制造 及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 第 33 頁 KNxG ?? ， KNyG 5210 ?? 動臂各段折線 的長度由上述可得 L=1178mm， ? =170 。 KNN HA i n517c o ??????? KNQ HA o s517s i ??????? mKNM HA ???? 6 323????????ANWM HAH? = 強度計算中所用的許用應力 ??? 按下式選取，即： ? ? sn?? ? 式 （ ） 式中： s? — 為材料的屈服極限， 由于 國內裝載機工作裝置的動臂常用 Mn16 鋼，M Pas 3 6 0~3 3 0?? ，搖 臂材料常用 235Q 鋼， MPas 240~210?? ； N— 安全系數 ，設計手冊給出 n=~，考慮工程機械工作繁重，作業(yè)條件惡劣及計算上的誤差，一般取 n=2. ? ? MP ans 1152330 ??? ?? 由此可見： ? ? M P aM P a ??? ?? ，強度滿足要求。 對于塑性材料： ? ? ? ? M P ?? ?? MP aAQ HA 3m a x ?? ????? ? ? M P aM P a a x ??? ?? 很明顯 強度滿足要求。 同理可對 I 點的截面進行校核，結果也合理。 搖臂的強度校核 搖臂的危險斷面在支座 D 點附近，在此斷面上作用有彎曲應力和正應力，計算方法與動臂相同。 2 噸小型液壓裝載機工作裝置設計 第 34 頁 連桿 連桿在裝載機作業(yè)過程中，連桿有時受拉，有時受壓，需要同時進行強度計算和壓桿穩(wěn)定性驗算。其計算方式采用有限元計算方法進行。 銷軸分析和強度校核 驗算彎曲強度和擠壓強度，如圖 ： 圖 銷軸受力分析 1 圖 銷軸受力分析 2 二 OO 九 屆 機械設計制造 及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 第 35 頁 銷軸的彎曲應力： ? ?12W PLW???? 式 （ ） 式中： 1P ——計算載荷，為鉸接點所受載荷的一半； 2L ——銷軸的計算長度，且 daLL2121 12 ???， （見圖 2） W——銷軸的抗彎斷面系數， 3321 dW ?? 銷軸支座的擠壓應力為： ? ??? ??dLPm 111 式 （ ） 軸銷套的擠壓應力為： ? ??? ??dLPm 312 式 （ ） 式中： L3為軸套的支承長度 ， m。 對于鉸銷， G 點處受到的力為： KNyxF GGG 222 ????? 根據尺寸比例： mmL 221 ? ,d=40mm, a=2mm, mmdaLL 332202022 12 ??????? 得到 M P aWLF GW 16213323 ????????? ?? 銷軸的材料是 Cr40 ， MPas 800?? ? ? MP aMP ans 4002800 ??? ?? 可知： ? ? M P aM P aW 4 0 2 2 ??? ?? 銷軸支座的擠壓應力為： MP adLF Gm 311 ???????? 銷軸套的擠壓應力為： 2 噸小型液壓裝載機工作裝置設計 第 36 頁 MP adLF Gm 332 ????????? 有上述校核中可知： ? ? MPa115?? 可知 ? ? MPam 1151 ?? ?? ， ? ? M Pam 1152 ?? ?? ，滿足要求。 經 校核 可知：動臂、軸銷、軸套和銷軸支座均能滿足設計要求。 二 OO 九 屆 機械設計制造 及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 第 37 頁 第 5 章 液壓系統(tǒng)設計 輪式裝載機的整個液壓系統(tǒng)由液力機械傳動系統(tǒng)，轉向液壓系統(tǒng)，工作裝置液壓系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)四部 分油路組成。 主要元件包括： （ 1） 動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。葉片泵運行平穩(wěn)、噪聲小、容積效率高，但其工作壓力低，吸油能力差，對液壓油的污染比較敏感，僅用在小型裝載機上。柱塞泵由于工作壓力較高，轉速高和容積效率較高，在結構上容易實現變量等優(yōu)點，在大型裝載機上得到應用。齒輪泵成本低、體積小、工作可靠、對液壓油的污染不太敏感，廣泛應用在各種類型的裝載機上。 （ 2） 執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達）的作 用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載直線往復運動或回轉運動。裝載機在作業(yè)時塵土大，油缸往復動作頻繁，油缸活塞桿暴露在外面，并直接承受沖擊，故對油缸的耐壓、耐磨、耐熱和密封都有較高的要求。另外還要求油缸的內、外泄漏要少。外部泄漏是工作裝置動作遲緩，并且容易使塵土侵入；內部泄漏則造成工作裝置軟弱無力、鏟斗位置自動傾斜，特別是裝載機在滿載運輸時，由于動臂油缸內部泄漏使動臂下落，造成鏟斗中物料的撒落。 （ 3） 控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓 力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調整閥、分流節(jié)流閥等；方向控制閥包括單向閥、控制單向閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 （ 4） 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及油管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。由于裝載機本身的振動大，經常連續(xù)作業(yè)，液壓系統(tǒng)油溫比較高，尖峰壓力大，所以對油管和接頭提出耐熱、耐壓、耐振的要求。 （ 5） 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化 液和合成型液壓油等幾大類。 裝載機的工作裝置多數是裝在機架上的六連桿機構，它和轉向機構同為液壓傳動。所以裝載機的整個液壓系統(tǒng)，一般有工作裝置、液壓轉向和動力換擋變速箱操縱三部分油路組成。如圖 2 噸小型液壓裝載機工作裝置設計 第 38 頁 圖 裝載機液壓系統(tǒng) 1—濾油器； 2—轉斗滑閥； 3—發(fā) 動機； 4—工作油泵； 5—輔助油泵； 6—轉向油泵； 7—油箱； 8—穩(wěn)流閥； 9—溢流閥； 10—轉向閥； 11—轉向油缸； 1