【導(dǎo)讀】裝載機(jī)是一種用途非常廣泛的鏟土運(yùn)輸機(jī)械。它不僅用來對松散的堆積物料進(jìn)行鏟、挖、裝、運(yùn)、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(jìn)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(jī)還可用作牽引動(dòng)力。建筑、礦山、公路、鐵路、水電、港口、國防、農(nóng)田等基本建設(shè)的工程中。不可缺少的裝備。按行走機(jī)構(gòu)可分為輪胎式和履帶式兩種。輪式裝載機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，行走速度快，機(jī)動(dòng)靈活，作業(yè)循環(huán)時(shí)間短，作業(yè)效率高，維修方便迅速，機(jī)器停工時(shí)間短，作業(yè)及維修費(fèi)用低，行走時(shí)不破壞路面。大，作業(yè)地點(diǎn)較為分散，轉(zhuǎn)移頻繁的場合。目前應(yīng)用比較廣泛的是輪式裝載機(jī)。工作裝置，便于操作，多見于小型全液壓驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)。高卸載裝載機(jī)對工作裝置作了一定改進(jìn)，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(chǎn)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(gòu)件，所以 FE PP? （受拉力） 式 （ ） 動(dòng)臂分析及強(qiáng)度校核 圖 動(dòng)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(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(dòng)臂可看作是支承在車架 A 點(diǎn)和動(dòng)臂油缸上鉸接點(diǎn) H 的雙支點(diǎn)懸臂變截面曲梁。為了簡化計(jì)算，將動(dòng)臂主軸線分成 GI、 IH、 HA 等折線段，求出每段的內(nèi)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 ——?jiǎng)颖鄹鞫握劬€與水平方向的夾角； il ——?jiǎng)颖鄹髡劬€段長度。 （ 1） 確定危險(xiǎn)斷面 圖 動(dòng)臂內(nèi)力 計(jì)算簡圖 根據(jù)所求得各段內(nèi)力即可進(jìn)行危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度校核。在動(dòng)臂的工作過程中，受力時(shí)刻都在變化，并且不穩(wěn)定，因此必須對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。校核動(dòng)臂的強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)其受力分析知：當(dāng)裝載機(jī)同時(shí)具有最大牽引力和最大掘起力的工作狀態(tài)時(shí)，動(dòng)臂具有受力最大、工作面最危險(xiǎn)的情況。 2 噸小型液壓裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 第 32 頁 動(dòng)臂上有三個(gè)鉸接點(diǎn)： （ 1） 動(dòng)臂與鏟斗的鉸接點(diǎn) G ； （ 2） 動(dòng)臂與舉升油缸之間的鉸接點(diǎn) H ； （ 3） 動(dòng)臂與車架之間的鉸接點(diǎn) A 。 G 點(diǎn)和 A 點(diǎn)的受力直接影響鉸銷的強(qiáng)度是否滿足工作要求， H 點(diǎn)的受力直接影響動(dòng)臂的穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求，經(jīng)分析知斷面 mm?39。 是危險(xiǎn)斷面 。 如圖 圖 動(dòng)臂內(nèi)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(yīng)力、正應(yīng)力和剪應(yīng)力，以其合成應(yīng)力所表示的強(qiáng)度條件為： ? ?H H AZNMNWA? ? ? ?? ? ? ? ? 式 （ ） ? ?m a x 1 .5 HAQA???? 式 （ ） 式中： HM ——計(jì)算斷面 39。mm? 處對 z 軸的彎矩； HAN ——計(jì)算斷面 39。mm? 處的軸向力； A——側(cè)動(dòng)臂斷面 39。mm? 處截面積， HA i?? ? ； W——計(jì)算斷面 39。mm? 處對 z 軸的抗彎斷面系數(shù)， 26iHW ??? ； i? ——側(cè)動(dòng)臂斷面 39。mm? 處的鋼板厚度； H ——斷面 39。mm? 的高度。 （ 2） 強(qiáng)度校核 由 鏟斗受力計(jì)算得知 ： 二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 KNxG ?? ， KNyG 5210 ?? 動(dòng)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(qiáng)度計(jì)算中所用的許用應(yīng)力 ??? 按下式選取，即： ? ? sn?? ? 式 （ ） 式中： s? — 為材料的屈服極限， 由于 國內(nèi)裝載機(jī)工作裝置的動(dòng)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(shù) ，設(shè)計(jì)手冊給出 n=~，考慮工程機(jī)械工作繁重，作業(yè)條件惡劣及計(jì)算上的誤差，一般取 n=2. ? ? MP ans 1152330 ??? ?? 由此可見： ? ? M P aM P a ??? ?? ，強(qiáng)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(qiáng)度滿足要求。 同理可對 I 點(diǎn)的截面進(jìn)行校核，結(jié)果也合理。 搖臂的強(qiáng)度校核 搖臂的危險(xiǎn)斷面在支座 D 點(diǎn)附近，在此斷面上作用有彎曲應(yīng)力和正應(yīng)力，計(jì)算方法與動(dòng)臂相同。 2 噸小型液壓裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 第 34 頁 連桿 連桿在裝載機(jī)作業(yè)過程中，連桿有時(shí)受拉，有時(shí)受壓，需要同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。其計(jì)算方式采用有限元計(jì)算方法進(jìn)行。 銷軸分析和強(qiáng)度校核 驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，如圖 ： 圖 銷軸受力分析 1 圖 銷軸受力分析 2 二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 銷軸的彎曲應(yīng)力： ? ?12W PLW???? 式 （ ） 式中： 1P ——計(jì)算載荷，為鉸接點(diǎn)所受載荷的一半； 2L ——銷軸的計(jì)算長度，且 daLL2121 12 ???， （見圖 2） W——銷軸的抗彎斷面系數(shù)， 3321 dW ?? 銷軸支座的擠壓應(yīng)力為： ? ??? ??dLPm 111 式 （ ） 軸銷套的擠壓應(yīng)力為： ? ??? ??dLPm 312 式 （ ） 式中： L3為軸套的支承長度 ， m。 對于鉸銷， G 點(diǎn)處受到的力為： KNyxF GGG 222 ????? 根據(jù)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(yīng)力為： MP adLF Gm 311 ???????? 銷軸套的擠壓應(yīng)力為： 2 噸小型液壓裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 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(jīng) 校核 可知：動(dòng)臂、軸銷、軸套和銷軸支座均能滿足設(shè)計(jì)要求。 二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 第 5 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 輪式裝載機(jī)的整個(gè)液壓系統(tǒng)由液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，工作裝置液壓系統(tǒng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)四部 分油路組成。 主要元件包括： （ 1） 動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。葉片泵運(yùn)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(jī)上。柱塞泵由于工作壓力較高，轉(zhuǎn)速高和容積效率較高，在結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)，在大型裝載機(jī)上得到應(yīng)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(yīng)用在各種類型的裝載機(jī)上。 （ 2） 執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作 用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)塵土大，油缸往復(fù)動(dòng)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(nèi)、外泄漏要少。外部泄漏是工作裝置動(dòng)作遲緩，并且容易使塵土侵入；內(nèi)部泄漏則造成工作裝置軟弱無力、鏟斗位置自動(dòng)傾斜，特別是裝載機(jī)在滿載運(yùn)輸時(shí)，由于動(dòng)臂油缸內(nèi)部泄漏使動(dòng)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(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)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(diào)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(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)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(jì)等。由于裝載機(jī)本身的振動(dòng)大，經(jīng)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(zhì)，有各種礦物油、乳化 液和合成型液壓油等幾大類。 裝載機(jī)的工作裝置多數(shù)是裝在機(jī)架上的六連桿機(jī)構(gòu)，它和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)同為液壓傳動(dòng)。所以裝載機(jī)的整個(gè)液壓系統(tǒng)，一般有工作裝置、液壓轉(zhuǎn)向和動(dòng)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(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 第 38 頁 圖 裝載機(jī)液壓系統(tǒng) 1—濾油器； 2—轉(zhuǎn)斗滑閥； 3—發(fā) 動(dòng)機(jī)； 4—工作油泵； 5—輔助油泵； 6—轉(zhuǎn)向油泵； 7—油箱； 8—穩(wěn)流閥； 9—溢流閥； 10—轉(zhuǎn)向閥； 11—轉(zhuǎn)向油缸； 1