【正文】 力 working pressure of mechanical system上表26和27初步確定工作裝置液壓系統(tǒng)工作壓力為16MPa；轉(zhuǎn)向液壓控制系統(tǒng)工作壓力為13MPa。在載荷一定的情況下，工作壓力低勢(shì)必要執(zhí)行元件的尺寸，對(duì)于某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗的經(jīng)濟(jì)性角度也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。 初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類(lèi)型而定。除外載荷FN外，作用于活塞上的載荷F還包括液壓缸密封處的摩擦阻力Fm，由于各種液壓缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為 (66)式中 ηm——液壓缸的機(jī)械效率,～。行走機(jī)械一般取Δv/Δt=～。 Δv——速度變化量，m/s ； Δt——啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s。（2) 導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff對(duì)于水平導(dǎo)軌 (61)式中 G——運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，N；　　　FN——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力，N； μ——摩擦系數(shù),對(duì)于鑄鐵導(dǎo)軌μ=～，滾動(dòng)導(dǎo)軌, μ=～。圖25液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 simple calculational system picture 液壓缸載荷組成作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸上的總負(fù)載由工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封阻力、背壓阻力六部分組成。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。圖24液壓系統(tǒng)原理圖 pressure system picture液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，他們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。 （4) 盡可能使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理，便于維修。特別要注意系統(tǒng)中壓力控制元件的調(diào)節(jié)壓力之間的關(guān)系。根據(jù)以上分析，按以下幾點(diǎn)要求:（1) 盡可能歸并作用相同或相近的液壓元件，力求使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件。擬定液壓系統(tǒng)圖包括兩項(xiàng)內(nèi)容：通過(guò)分析對(duì)比選出合理的液壓回路；把選出的液壓回路組合成液壓系統(tǒng)。這是需要加輔助泵，通過(guò)流量轉(zhuǎn)換閥補(bǔ)入轉(zhuǎn)向泵所減少的流量，以保證轉(zhuǎn)向油路的流量穩(wěn)定。圖22動(dòng)臂動(dòng)作液壓回路 The hydraulic loop of movable arm（3) 轉(zhuǎn)向液壓回路的確定裝載機(jī)作業(yè)周期短，動(dòng)作要靈活，這一特點(diǎn)決定轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要求靈敏。液壓缸的進(jìn)油由雙聯(lián)泵供油，流量最大可達(dá)320L/min。此時(shí)動(dòng)臂隨地面狀態(tài)自由浮動(dòng)，提高作業(yè)效能。圖21轉(zhuǎn)斗動(dòng)作回路 The operative loop of steering bucket（2) 動(dòng)臂動(dòng)作液壓回路確定本機(jī)構(gòu)要求通過(guò)換向閥的控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂油缸的提升、中立、下降、浮動(dòng)四個(gè)工作位置。當(dāng)產(chǎn)生真空時(shí)，可由單向閥從油缸中吸油。此時(shí)換向閥中位，油路不通。轉(zhuǎn)斗油缸的小油腔回路中應(yīng)設(shè)有雙作用安全閥。要求工作可靠，操縱輕便，且要求能夠自動(dòng)限位。各直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均為單活塞桿雙作用液壓缸直接驅(qū)動(dòng)。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 通過(guò)對(duì)比，本系統(tǒng)采用開(kāi)式回路。開(kāi)式回路散熱較方便，但油箱占空間較大；抗污染性較差，采用壓力油箱和慮油器改善；用平衡閥進(jìn)行能耗限速，用制動(dòng)法進(jìn)行能耗制動(dòng)，引起油液發(fā)熱；對(duì)泵的自吸性要求較高。 (2)明確保用期、保用條件。 (4)維護(hù)條件 維護(hù)程度與周期，維護(hù)人員的技術(shù)水平；維護(hù)空間、作業(yè)性、互換性。 2．使用條件 (1)工作時(shí)間。(5)控制方式 操作方式(手動(dòng)、自動(dòng))、信號(hào)處理方式(繼電器、邏輯電路、可編程控制器、微計(jì)算機(jī))。 (3)結(jié)構(gòu) 機(jī)構(gòu)、與被驅(qū)動(dòng)部分的連接條件、安裝上的限制條件等。需要掌握的技術(shù)要求可能有： 1．機(jī)器的特性 (1)用途及工作目的。采用管式聯(lián)接，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小而且要以壓力損失小，震動(dòng)和噪音小為目的。在設(shè)計(jì)中要在滿足工作要求的條件下盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件，以使成本更低更利于維修。 技術(shù)要求液壓工作系統(tǒng)首先要滿足使用要求，好造、好用、好修、具有較高的作業(yè)生產(chǎn)率和較低的使用成本來(lái)衡量的。(6) 液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。(4) 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求都較高，因此它的造價(jià)較貴，而且對(duì)油液的污染比較敏感。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)液壓系統(tǒng)具有如下缺點(diǎn)： (1) 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，這是山液壓油的，可壓縮性和泄漏等因素造成的(2) 液壓傳動(dòng)在上作過(guò)程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄漏損失等)，用作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)更是如此。液壓元件的排列布置也有較大的機(jī)動(dòng)性。液壓元件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命較長(zhǎng)。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動(dòng)控制結(jié)合在一起使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。(3) 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速(調(diào)速范圍可達(dá)1:2000)，還可以在液壓裝置進(jìn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。液壓裝置由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快、易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的12%左右。 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)液壓系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場(chǎng)中的磁力大30～40倍。 液壓傳動(dòng)主要山以下四部分組成：(1) 能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置，最常見(jiàn)的形式就是壓泵它給液壓系統(tǒng)提供壓力油；(2) 執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)；(3) 控制調(diào)節(jié)裝置——對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置，例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開(kāi)停閥等。這時(shí)，液壓缸另一腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。他的工作原理是：液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。計(jì)算得：K=1因此穩(wěn)定性滿足要求。 圖13 穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算圖示K=CL1Ql (513)式中 Q—鏟斗中物料的重量（額定載重量）； l—?jiǎng)颖圩畲笸馍鞎r(shí)，載荷中心離前軸的距離； C—裝載機(jī)的使用質(zhì)量； L1—裝載機(jī)的重心離前軸的距離。在一般情況下K=～。作用在裝載機(jī)上的外力，對(duì)裝載機(jī)可能產(chǎn)生兩種力矩：一種是使裝載機(jī)產(chǎn)生傾翻趨勢(shì)的力矩，稱(chēng)為傾翻力矩M0；另一種是使裝載機(jī)趨于穩(wěn)定的力矩，稱(chēng)為穩(wěn)定力矩Ms。 圖12 ZL50輪式裝載機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)算 裝載機(jī)的穩(wěn)定性是指裝載機(jī)在行駛過(guò)程中，不發(fā)生傾翻和側(cè)滑的的能力。 根據(jù)推薦一般使K0‘=3～4，即滿足前、后橋橋荷力分配。 重載時(shí)，靜止的裝載機(jī)受力如圖（12）所示，此時(shí)橋荷力為 F1b‘=Gs1l1L+G1(1+lL) (511) F2b‘=Gsl1LG1lL (511) 重載時(shí)的橋荷力之比 K0‘=F1b‘F2b‘=GsLl1+G1(L+l)Gsl1G1l 其中，G1=50000N。 計(jì)算得：K0=。令Gs就是整機(jī)的自重力，l1為重心到前橋的水平距離，L為軸距?？蛰d時(shí)，前橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的40%～45%，后橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的60%～65%。為了滿足裝載機(jī)的通過(guò)性、牽引性和穩(wěn)定性的要求，前、后橋的載荷力必須在這個(gè)變化中合理分配。當(dāng)橋荷力分配確定為具體值后，才能進(jìn)行使用性能分析。但轉(zhuǎn)向時(shí)鏟斗準(zhǔn)確性差，由于鏟取作業(yè)和卸載作業(yè)一般不在轉(zhuǎn)向時(shí)進(jìn)行，因此影響不大。 駕駛室布置在后車(chē)架的前懸壁處。 駕駛室布置在后車(chē)架的前部。 駕駛室布置在前車(chē)架的后部。工作裝置的具體布置詳見(jiàn)第四章。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我選取了后橋擺動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)后橋的前后距離，可根據(jù)橋荷分配力進(jìn)行調(diào)整。傳動(dòng)軸布置在裝載機(jī)的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面內(nèi)，且保證水平布置使中間傳動(dòng)軸的中點(diǎn)與車(chē)架的鉸接銷(xiāo)中心線重合。連接前后車(chē)架的鉸接銷(xiāo)有上下兩個(gè)，車(chē)架的外部寬度受輪距限制，內(nèi)部寬度要求考慮安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向油缸的位置，車(chē)架高度是根據(jù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求和支撐件尺寸要求而定.每個(gè)車(chē)架繞鉸接銷(xiāo)的相對(duì)轉(zhuǎn)角為35176。(1)車(chē)架連接和傳動(dòng)軸的的布置我所設(shè)計(jì)的ZL50輪式裝載機(jī)采用一般的鉸接式裝載機(jī)模型。以通過(guò)后橋中心線的垂直面為前后位置的基準(zhǔn)。裝載機(jī)的外形尺寸，可以根據(jù)舉升高度、卸載距離、輪距、軸距、算出整機(jī)的長(zhǎng)、寬、高。參考山特牌ZL50輪式裝載機(jī)，確定本次設(shè)計(jì)的裝載機(jī)的軸距為2760mm，輪距為2200mm。輪距是指兩側(cè)輪胎中線的距離，本次所設(shè)計(jì)的裝載機(jī)，前后橋采用相同的輪距及同類(lèi)輪胎。(10)軸距和輪距裝載機(jī)軸距是指前后橋中心線的距離。(9)最小離地間隙裝載機(jī)最小離地間隙是通過(guò)性的一個(gè)指標(biāo)，它表示裝載機(jī)無(wú)碰撞的越過(guò)石塊、樹(shù)樁等障礙的能力。取后傾角α=45176。裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時(shí)，鏟斗底板與水平面間的夾角為后傾角。(8)鏟斗的卸載角與后傾角鏟斗被舉升到最大高度卸載時(shí)，鏟斗底板與水平面間的夾角為卸載角。查取文獻(xiàn)， 。(7)鏟斗最大卸載高度時(shí)的卸載距離鏟斗最大卸載高度時(shí)的卸載距離，是指鏟斗在最大卸載高度時(shí)，鏟斗斗刃到裝載機(jī)本體最前面一點(diǎn)(包括輪胎和車(chē)架)之間的水平距離。角卸載時(shí)，其斗刃最低點(diǎn)距離地面的高度，露天裝載機(jī)的卸載高度可以根據(jù)配用車(chē)輛車(chē)廂高度確定，即 hmax=hv+?h (57)式中 hmax—最大卸載高度，mm； hv—配用車(chē)輛車(chē)廂高度，mm； ?h—考慮到作業(yè)時(shí)斗刃與車(chē)廂側(cè)板間保留必要的間隙，取?h=300～500mm。 Fz=(～)mrg (56)計(jì)算得：轉(zhuǎn)斗或提升動(dòng)臂時(shí)，單位長(zhǎng)度斗刃上產(chǎn)生的最大掘起力叫做單位斗刃掘起力。如果在舉升或轉(zhuǎn)斗過(guò)程中，引起裝載機(jī)后輪離開(kāi)地面，則垂直作用在鏟斗上使裝載機(jī)后輪離開(kāi)地面的力就是裝載機(jī)的掘起力。裝載機(jī)停在堅(jiān)實(shí)的水平地面上；裝載機(jī)具有標(biāo)準(zhǔn)的使用質(zhì)量；鏟斗斗刃底部平行于地面，且與地平面距離的上下誤差不超過(guò)25mm。比切力是表示裝載機(jī)鏟斗插入料堆能力的指標(biāo)，比切力越大，鏟斗插入料堆的能力越強(qiáng)。對(duì)于鏟裝時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，用推壓油缸使鏟斗插入料堆的裝載機(jī)，插入力取決于推壓油缸的推力，但最大不超過(guò)裝載機(jī)與地面的靜摩擦力。 Fimax=PmaxγVinGsμ (54)式中 Fimax—最大插入力，N； Pmax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大有效功率，W； Vin—插入速度，m/s； γ—傳動(dòng)系統(tǒng)效率； Gs—裝載機(jī)自重力，N； μ—滾動(dòng)阻力系數(shù)。(4)最大插入力最大插入力是裝載機(jī)插入料堆時(shí)在鏟斗斗刃上產(chǎn)生的作用力，其值取決于牽引力，牽引力越大，插入力也越大。平裝容量Vs與額定容量Vr有如下關(guān)系,即 Vs= （54）額定容量與額定載重量有如下關(guān)系，即 Vr=mr/ρ （55）ρ—裝載物料密度，—額定載重量本設(shè)計(jì)應(yīng)該為5000kg，—鏟斗額定容量，kg。(3)裝載機(jī)鏟斗容量裝載機(jī)鏟斗容量分兩種：一種稱(chēng)為額定容量，是指鏟斗四周均以1/2坡度堆積物料時(shí)，由物料坡面與鏟斗內(nèi)廓所形成的容積；另一種稱(chēng)為平裝容量，指鏟斗的平裝容積。額定載重量。根據(jù)多方考慮可取自重=155000N。經(jīng)多方參考本設(shè)計(jì)=18000N。在插入料堆時(shí)，牽引力主要用來(lái)克服插入阻力和運(yùn)行阻力，即 Fd≥Fin+msgμ （51）式中 Fd—裝載機(jī)行走牽引力，N； Fin—鏟斗插入阻力，N； ms—裝載機(jī)整機(jī)質(zhì)量，kg； μ—滾動(dòng)阻力系數(shù)。(1)裝載機(jī)自重力裝載機(jī)的自重力通常指由裝載機(jī)本身的制造裝配質(zhì)量以及發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水、燃料油、潤(rùn)滑油、液壓系統(tǒng)油、隨車(chē)必備工具、駕駛員體重等因素引起的重力。性能參數(shù)包括裝載機(jī)自重力，額定載重量，鏟斗容量，發(fā)動(dòng)機(jī)功率，最大插入力，掘起力，最大卸載高度和卸載距離等。工作裝置動(dòng)臂的一端鉸接在車(chē)架上，一端鉸接著鏟斗，利用轉(zhuǎn)斗油缸4通過(guò)搖臂2和連桿16可使鏟斗翻轉(zhuǎn)，利用動(dòng)臂油缸可使動(dòng)臂繞上鉸接點(diǎn)旋