ZL50裝載機(jī)工作裝置及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

ZL50裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一.課題名稱

ZL50裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二.課題背景及現(xiàn)狀：

自90年代以來，國內(nèi)外工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，工程機(jī)械產(chǎn)品以信息技術(shù)為先導(dǎo)，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒與電控、液壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)操縱、可視化駕駛、精確定位與作業(yè)、故障診斷與監(jiān)控、節(jié)能與環(huán)保等方面，進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)出許多新結(jié)構(gòu)（或系統(tǒng)）和新產(chǎn)品，提高了工程機(jī)械的高科技含量，促進(jìn)了工程機(jī)械的發(fā)展。

裝載機(jī)是一種作業(yè)效率高，用途廣泛的工程機(jī)械，它不僅對松散的堆積物料可進(jìn)行裝運(yùn)、卸作業(yè)，還可以對巖石、硬土進(jìn)行輕度鏟掘工作，并能用來清理、刮平場地及牽引作業(yè)。因此它被廣泛用于建筑、礦山、道路、水電和國防建設(shè)等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。在裝載機(jī)作業(yè)過程中，升降動(dòng)臂，轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗，整機(jī)轉(zhuǎn)向和換向變速等動(dòng)作一般都采用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，因此液壓系統(tǒng)性能的優(yōu)劣對裝載機(jī)的生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和使用壽命有很大的影響，必須充分重視。工作裝置液壓系統(tǒng)是裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的一部分，本設(shè)計(jì)針對裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)的液壓缸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對液壓附件進(jìn)行了選取，在此基礎(chǔ)上對液壓系統(tǒng)的安裝與維護(hù)作了簡單的分析。我國裝載機(jī)行業(yè)起步于50年代末1958年，上海港口機(jī)械廠首先測繪并試制了67KW(90hp)。斗容量為1m3的裝載機(jī)，這是我國自己制造的第一臺(tái)裝載機(jī)。該機(jī)采用單橋驅(qū)動(dòng).滑動(dòng)齒輪變速。1964年天津工程機(jī)械研究所和廈門工程機(jī)械廠測繪并試制了功率為100.57KW(135hP)斗容量為1.7m3的Z435型裝載機(jī)。1962年國外出現(xiàn)鉸接式裝載機(jī)后，天津工程機(jī)械化研究所與天津交通局于1965年聯(lián)合設(shè)計(jì)了Z425型鉸接式裝載機(jī)。柳州工程機(jī)械廠和天津工程機(jī)械研究所合作.在參考國外樣機(jī)的基礎(chǔ)上，于1970年設(shè)計(jì)試制了功率為163.9KW(220hp)，斗容量為3m3的ZL50型裝載機(jī)。該機(jī)采用雙渦輪變矩器。動(dòng)力換擋行星變速箱的液力機(jī)械傳動(dòng)方式。Z形連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置及鉸接轉(zhuǎn)抽，并自行設(shè)計(jì)了“三合一”的機(jī)構(gòu)，以解決液力機(jī)械化傳動(dòng)式裝載機(jī)的拖啟動(dòng).熄火轉(zhuǎn)向及排氣制動(dòng)問題。ZL50型裝載機(jī)經(jīng)過幾年的實(shí)踐考核證明性能良好結(jié)構(gòu)先進(jìn)為后來我國ZL系列裝載機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。通過近40年的發(fā)展，我國裝載機(jī)從無到有，產(chǎn)品種類及產(chǎn)量均有較大幅度的提高，已經(jīng)形成獨(dú)立的系列產(chǎn)品和行業(yè)門類。為了提高裝載機(jī)的作業(yè)生產(chǎn)率，自90年代以來，各生產(chǎn)廠商在廣泛采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的同時(shí)，經(jīng)過不懈地努力，相繼研制出許多超強(qiáng)功能的系統(tǒng)?，F(xiàn)列舉如下：1）行駛平穩(wěn)性控制系統(tǒng)——在動(dòng)臂舉升油缸液壓回路中增加一個(gè)蓄能器，以衰減工作裝置在機(jī)器行駛過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，減少裝載機(jī)的顛簸。2）附著力控制系統(tǒng)——在每個(gè)車輪上安裝一個(gè)速度傳感器，自動(dòng)將所需的制動(dòng)力施加到車輪上，并將扭矩傳給與之緊密相連的車輪，便于裝載機(jī)直線行駛及轉(zhuǎn)向。3）動(dòng)力電子控制／管理系統(tǒng)——根據(jù)傳動(dòng)裝置及液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，以滿足不同作業(yè)工況的需要，提高燃料的經(jīng)濟(jì)性。4）發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)——當(dāng)裝載機(jī)處于非作業(yè)工況時(shí)，自動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少燃料消耗及發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。5）關(guān)鍵信息顯示／管理系統(tǒng)——采用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，在辦公室的控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控裝載機(jī)的作業(yè)狀態(tài)，據(jù)此向司機(jī)提供基于文字提示的精確的故障診斷信息。6）轉(zhuǎn)向變速集成控制系統(tǒng)——取消傳統(tǒng)的方向盤和變速桿，將轉(zhuǎn)向與變速操縱裝置集成為一個(gè)操縱手柄，并采用簡單的觸發(fā)式方向控制開發(fā)和選擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節(jié)的自然動(dòng)作左右扳動(dòng)操縱桿，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；利用大拇指選擇按鈕，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)與后退、加速與減速行駛。7）銷軸潤滑系統(tǒng)——能為工作裝置上的所有銷軸提供為期200h的潤滑服務(wù)，并使銷軸的潤滑作業(yè)易于完成。8）舒適驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)——其目的是提高司機(jī)的舒適性，幫助長時(shí)間進(jìn)行作業(yè)的司機(jī)減輕勞累，保持作業(yè)效率。9）負(fù)載感應(yīng)變速系統(tǒng)——根據(jù)負(fù)載狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)車速及發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪扭矩，實(shí)現(xiàn)高速、小扭矩或低速、大扭矩的動(dòng)力輸出。

三.本課題的研究內(nèi)容、方法（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容為：

1.確定ZL50裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，并闡述裝載機(jī)的適用范圍與功能優(yōu)勢.

2.確定裝載機(jī)總體參數(shù)、工作裝置主要參數(shù)，了解各零部件的加工方案。

3.對系統(tǒng)中各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,確定個(gè)零部件的尺寸.

4.對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

5.裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)計(jì)算

6.繪制出其裝配圖及若干零件

（2）設(shè)計(jì)方法：

本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法——比較法，即國內(nèi)外已有得同類型機(jī)種得參數(shù)尺寸，結(jié)合我們要設(shè)計(jì)機(jī)型得具體要求，參照確定其參數(shù)尺寸。

本次設(shè)計(jì)主要是通過調(diào)查分析、方案擬定、技術(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、修改完善等幾個(gè)環(huán)節(jié)完成設(shè)計(jì)。

通過調(diào)研，收集到了目前國內(nèi)裝載機(jī)的一些資料，并了解了這類設(shè)備的使用情況。

下面是柳工生產(chǎn)的ZL50C型裝載機(jī)。

ZL50C簡單介紹：標(biāo)準(zhǔn)斗容3m3

，發(fā)動(dòng)機(jī)功率162kw，工作質(zhì)量16500kg

產(chǎn)品概述：具有整體視野開闊，可靠性好及作業(yè)效率高、操作舒適、維修方便，油耗低，噪音小、排放低等顯著優(yōu)點(diǎn)。

1.高剛性鋼梁結(jié)構(gòu)采用機(jī)器人自動(dòng)焊接，抗過載能力強(qiáng)、抗扭系數(shù)高。世界先進(jìn)技術(shù)的工作機(jī)構(gòu)，采用加強(qiáng)型設(shè)計(jì)，耐沖擊、穩(wěn)定性好，載重能力強(qiáng)，歷經(jīng)多種惡劣工況的重重考驗(yàn)。

2.鉸接式車架結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎半徑小。

3.工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。

4.整體式密封減振駕駛室，視野開闊，安全舒適，可選配冷暖空調(diào)。

5.采用全液壓流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向輕便快捷。

6.單管路氣頂油行車制動(dòng)系統(tǒng)加緊急制動(dòng)系統(tǒng)，安全可靠。

7.動(dòng)力換檔，操作輕便靈活。

8.提供多種高性能柴油機(jī)供用戶選擇。

9.有裝卸叉、側(cè)卸斗、除雪等工作裝置供選

技術(shù)參數(shù)：

操作質(zhì)量：

16500±200kg

斗容范圍：

1.8～4.5m3

最大牽引力：

160±5kN

轉(zhuǎn)向角度：

左右各35±1°

提升時(shí)間：

≤6.5s

爬坡能力：

≤30°

輪胎規(guī)格：

23.5-25

整機(jī)長度：

8034±100mm

整機(jī)高度：

3483±50mm

卸載矩離：

1200±50mm

運(yùn)輸位置收斗角：

46°

額定功率/轉(zhuǎn)速：

2200r/min

額定載荷：

5000kg

最大掘起力：

167±5kN

后橋擺動(dòng)角度：

±11°

三項(xiàng)合時(shí)間

≤11.5s

整機(jī)寬度：

2976±30mm

普通卸載高度：

2970±50mm

加長卸載高度：

3365±50mm

下挖深度：

60mm

最小轉(zhuǎn)彎半徑：

鏟斗外側(cè)7720mm

輪胎外側(cè)6750mm

行車速度：

檔位

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

前進(jìn)km/h

10

34

后退km/h

13

四.課題重點(diǎn)和難點(diǎn)及所用到的知識(shí)和技能：設(shè)計(jì)工作結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算并分析確定其液壓系統(tǒng)的工作原理和工作過程。繪制裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)原理圖，并完成各部分零部件圖的繪制，按要求編制總體設(shè)計(jì)說明書。完成上述要求要用到機(jī)械設(shè)計(jì)及原理、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制造、液動(dòng)控制及液壓傳動(dòng)和熟練運(yùn)用相關(guān)軟件等知識(shí)。五.課題發(fā)展趨勢

1．系列化、特大型化

系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。所謂特大型工程機(jī)械，是指其裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率超過1000HP，主要用于大型露天礦山或大型水電工程工地。產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長，投資大市場容量有限，市場競爭主要集中少數(shù)幾家公司。以裝載機(jī)為例，目前僅有馬拉松?勒圖爾勒、卡特彼勒和小松—德雷塞這三家公司能夠生產(chǎn)特大型裝載機(jī)。

2．多用途、微型化

為了全方位地滿足不同用戶的需求，國外工程機(jī)械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時(shí)，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。推動(dòng)這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā)展———通過對液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，使得工作裝置能夠完成多種作業(yè)功能；其次，快速可更換聯(lián)接裝置的誕生———安裝在工作裝置上的液壓快速可更換聯(lián)接器，能在作業(yè)現(xiàn)場完成各種附屬作業(yè)裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動(dòng)聯(lián)接，使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在司機(jī)室通過操縱手柄即可快速完成。一方面，工作機(jī)械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)替代人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機(jī)械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場，各生產(chǎn)廠商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機(jī)械。如卡特彼勒公司生產(chǎn)的IT系列綜合多用機(jī)、克拉克公司生產(chǎn)的“山貓”等。3．不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝載機(jī)的工作裝置已不再采用單一的“Z型”連桿機(jī)構(gòu)，繼出現(xiàn)了八桿平行結(jié)構(gòu)和TP連桿機(jī)構(gòu)之后，卡特彼勒公司于1996年首次在礦用大型裝載機(jī)上采用了單動(dòng)臂鑄鋼結(jié)構(gòu)的特殊工作裝置，即所謂的“VersaLink機(jī)構(gòu)”。這種機(jī)構(gòu)替代綜合多用機(jī)上的八桿平行舉升機(jī)構(gòu)和傳統(tǒng)的“Z型”連桿機(jī)構(gòu)，可承受極大的扭矩載荷和具有卓越的可靠性（耐用性），駕駛室前端視野開闊。O＆K公司研制的創(chuàng)新LEAR連桿機(jī)構(gòu)，專為小型裝載機(jī)而設(shè)計(jì)。Schaeff公司于2000年3月在Intermat展覽會(huì)上展出的高卸位式SKL873型輪式裝載機(jī)的可折疊式創(chuàng)新連桿機(jī)構(gòu)工作裝置，進(jìn)一步增加了輪式裝載機(jī)的工作裝置的種類。

六、工作計(jì)劃：

1．調(diào)研、收集資料及開題報(bào)告

2011.2.20——2011.3.11

2．?dāng)M訂研究方案

2011.3.13——2011.3.29

3．研究方案具體實(shí)施

2011.4.1——2011.5.2

4．撰寫計(jì)算說明書、完成圖紙繪制

2011.5.4——2011.5.21

5．準(zhǔn)備畢業(yè)答辯

2011.5.23——2011.5.30

6．畢業(yè)答辯

2011.6.1——2011.6.8

七.參考文獻(xiàn):1.濮良貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì).7版.北京：高等教育出版社，2001.2.成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.3.孫恒，陳作模.機(jī)械原理[M].6版