ZL120型整体动臂装载机设计【毕业设计装载机设计】【含CAD图纸】
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毕业设计装载机设计
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zl120
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轮式装载机 译 文工业中应用的重载机械，一般都带有大型工作设备，使其适用于采煤操作等。而小型机器则不能用于料堆工作和其它作业。如今，开采露天煤矿以及重型挖掘和装载用的设备主要是在电铲、液压挖掘机和轮式装载机中进行选择。轮式装载机能够装载其有效工作重量的18-21%的物料，而电铲则只能装5-7%，液压挖掘机为8-11%。通过使铲斗适合于装载车，轮式装载机的设计者们设计出一个非常良好的工作有效载荷与重力比，这在矿产作业中允许有一定的变动。用相同大小的铲斗，电铲的重量是轮式装载机的四倍，而液压挖掘机在相同铲斗容量情况下重量可能约是轮式装载机的两倍。电铲的预期经济寿命可达75,000至100,000小时，标定长期工作成本在0.06-0.095美元每吨。一般认为，液压挖掘机和轮式装载机的经济寿命在30,000-60,000小时范围内。它们的工作条件范围比较广，因此其工作成本在一个较大的范围变动，为0.008-0.14美元每吨。必须注意，这些对照数据是在假设成本涵盖在机器的整个寿命期间中的前提下得出的。同样应该谨记，购买轮式装载机和液压挖掘机通常可认为是一种逆向选择。在它们工作寿命期间的任何时期，都可以很轻易地再转卖而不会有很大的成本损失。这对电铲来说是不可能的。在实践中，矿用机械不会是在轮式装载机和电铲中进行选择，而更有可能是在液压挖掘机和轮式装载机中进行选择。在这两者中进行选择，这对机器的维护成本具有较大的影响。例如，向卡车里卸载物料就具有重要影响。向一个空载的卡车里卸载重而大的石头就会对卡车造成损坏。但是，一个配有活底卸料铲斗的液压挖掘机能够保证卸载一定量的重物到卡车中。它先将铲斗小口张开，让较小的石头先卸载，从而为较大的、重的石块卸载形成一个缓冲。卸载距离和卸载高度对机器的维修成本也有重要影响。大卸载距离的机器能极大地减小甚至消除对轮胎面的损坏。此外，卸载工具的卸载高度与卡车越适宜，那么其对卡车侧架损坏的危险就越小。对轮式装载机而言，采用大的卸载高度能在一定程度上弥补对侧架的损伤。但是，轮式装载机在卸载时，实质上总是离卡车更近。多功能性以及灵活性是另外需要考虑的重要事项。在一分钟内，电铲能运动约21米，液压挖掘机能运动约37米，而轮式装载机则能运动约370米。在选择装载机时，特别是选择大型新型、装载效率在3000-5000吨每小时或者更多的装载机时，灵活性是一个十分关键的因素。由于装载机的灵活性，它能很好地完成混合、多样的作业。然而，装载机灵活性带来的缺点是要求在相对光滑、平坦的地面工作，以此来延长轮胎寿命及保证整机稳定性。无论如何，在装载点光滑、平坦的地面是需要保证的，除非矿厂准备支付昂贵的轮胎磨损费用。对这三种机器（电铲、轮式装载机和液压挖掘机）而言，挖掘的方法是不同的。电铲铲斗在挖掘时，刀刃并不改变角度，而是通过扫过一段长圆弧来完成装填。液压挖掘机则是结合悬臂力，粘力和铲斗力来插入料堆，而轮式装载机则结合传动系，铲斗力来工作。液压挖掘机被认为是一种可选性的挖掘工具，而轮式装载机则是一种装载工具。这是因为，由于几何原因，液压挖掘机能够将其挖掘力施加于超出其所在面内，而轮式装载机的挖掘点低从底平面到铲斗所在高度。在装载石块时，如果运用得当，轮式装载机能得到较好的填充系数。液压挖掘机、轮式装载机和液压锄耕机都应达到100%（一些轮式装载机更高），而电铲为90-100%，液压正铲为80-85%。20世纪90年代，卡特彼勒公司对中型轮式装载机做了一项调查，得出一些对购买装载机时考虑因素的一些有趣的见解。这些因素列出如下，按降序排列： 能很好地完成作业 能平稳运动 操作简便 维护方便 寿命长 操作舒适 价格实惠 修理费用低 多功能性 转卖价值高 耗油量小 运输方便 外形美观如今，油的价格上涨，我们应该将耗油量小这一条放在更高的位置。在选择轮式装载机时，操作条件也应在考虑范围内。 灵活性 多功能性 低的堆积高度 光滑地面 平坦地面 装载和运输 厂家维护总结一下，如果选择轮式装载机作为主要的装载工具，那么每台机器都应当能在3-4个过程内装满一辆卡车。每个过程的周期时间应当在30秒到35秒之间。同时，装载散石时，装载机铲斗装满系数应达到75-85%；而装载混泥土时应达100%或者更高。要达到这些性能标准，所选机器的性能受装载机工作特征的影响。重要的是要确保装载机具有较大的最大负载能力，大的掘起力及快的液压周期。卸载高度和卸载距离应当和卡车转向架高度及其车体宽度进行比较确定。轮式装载机移动性好，非常适用于选择性开采的需要以及装载机和拖运卡车在不同装载点运动的场合。但是，需要记住装载机的轮胎会成为一项高成本项目，因此，要尽可能小心地保护好轮胎。轮式装载机在装载点，在需要的时候能够自己提供清洁支持。大吨位轮式装载机也不是新鲜事物了，LeTourneau公司已经研制这种装载机多年。早在1982年，在美国维加斯举行的矿业大会上，Marathon公司展出了由柴油机驱动的L-100及由电缆带动的TCL-1000型轮式装载机。这两种装载机都带有斗容为13立方米的铲斗。Clark Michigan公司，现在是沃尔沃施工设备组织的一部分，也在多年前就供给大容量的装载机了。最近，卡特彼勒和小松公司又推出了新型号特殊产品。卡特彼勒公司是这方面的佼佼者，它提供所有型式的装载机，而电驱动装载机是R.G.LeTourneau 于1923年首次提出来的。1950年后，这种技术被证实可行。牵引配合可减小车轮的滑动，而给各车轮分配动力则可减小轮胎磨损，它们的应用使得这种技术更加成熟。LeTourneau 声称，四轮驱动可增强稳定性和提高操作的舒适性，而他们公司仍是这种轮式装载机的唯一生产者。长期以来，LeTourneau一直在研究大型轮式装载机，其中一个原因可能是卡特彼勒的发展让这种大型轮式装载机被用户广泛地接受。1990年后期，卡特推出994型装载机，这是一个很重要的里程碑，也是由于它使得大型轮式装载机的应用更加普遍。这在卡特发展大型矿用机械项目上也是一个很有意义的里程碑。卡特的实践证明，矿产业中很看中大型轮式装载机。它的第一辆994型轮式装载机于1992年11月在亚利桑那州的塞浦路斯露天铜矿厂投入使用。随后，有50多辆这种型式的装载机售出，而前12辆至今已工作了超过100000小时。1992年在美国维加斯举行的矿业大会上，卡特矿业车辆中心经理霍普金斯先生公布了这些数据，并承认这销售数量比预计的要高。那第一辆994型装载机是一个高举升模型，它配有16立方米斗容的铲斗，尽管根据需求超过31立方米斗容的铲斗也能获得。994型装载机从而成为了世界上最大的机动轮式装载机。而最大的电动轮式装载机则是LeTourneau公司的。但是今天，最大的机动轮式装载机则是小松公司的WA1200-3型轮式装载机。轮式装载机的灵活性很好，使得它在大型露天矿厂的次要装载作业中得以应用。它们在小型施工作业中也被广泛地应用，如美国东部的煤矿厂及小型金矿厂。然而大型轮式装载机也发展起来了，大批大型轮式装载机投入到重型装载作业中使用，特别是在美国北部、澳大利亚、拉丁美洲的一些地区以及其它地方。斗容量为10至15立方米的小型装载机只用于装载小型卡车，而像小松的WA1200，卡特的994以更大的LeTourneau适用于大型卡车。至今仍有一些大型矿厂完全依赖于这些大型轮式装载机。然而，好几百辆这种大型装载机正在取替电铲和液压铲工作。在卡特的销售达到220994，占世界大型轮式装载机销售的60%时，它又推出了994SD型轮式装载机。在最新的技术中重要的是卡特的操作传动综合控制系统。这个系统将档数选择和操纵控制手柄结合起来，这样操作轻松，转换方便。卡特声称这个系统可将生产率提高10%。在994推出之前，一些老式的机器也开始翻新，并在试验中也使生产率提高了7%到12%。现在应用的994型装载机也可以改进翻新。用左踏板控制轮边推力也是非常重要的。这使得操作者可以根据工况匹配轮边推力，以提高轮胎寿命、载荷率及控制性能。操作舒适性变得越来越重要。994D型装载机的空气弹簧座椅使操作者可精确地调节座椅至合适位置，并使移动最优化，使司机不易疲劳。标准型号的994D装载机的有效载荷达到34.5吨，而高举升型则为31吨。铲斗容量在14至31立方米范围内。994D型每小时应该能够装载2800-3000吨，轮胎寿命为5000-6000小时。LeTourneau的设计者们最近挺忙。首先公司于99年公布L-350型轮式装载机，并于2000年交货。然后在维加斯会议上，LeTourneau 又推出了L-2350。L-2350装载机的功率为1120kW，斗容量为20立方米，卸载高度为6.6米，卸载距离为2.9米。它采用49/75-51型号轮胎，它经过特殊设计来满足136到181吨容量的卡车，以减少装载成本。其主要成分组合在一起可以形成其它形式的装载机，这已经得到证明。在它亮相的时候，LeTourneau 声称，L-1350装载机的应用将巩固其在高性能，低成本上的领头者的地位。LeTourneau公司新的L-2350型装载机，其功率为1715kW，标准斗容量为40.5立方米，卸载高度7.3米，卸载距离3.8米，现在明显是世界上最大的轮式装载机了。和L-1350装载机一样，L-2350装载机也采用卡特的综合网络控制系统来控制和监控，这使得操作智能化和计算机化。它提供的信息包括铲斗重量，周期时间，保养维护数据，自诊断及更多。综合网络控制系统通过控制系统管理器及集成遥控模块的交互作用来管理所有系统（包括液压系统，电系统，牵引和发动机系统）。控制系统管理器通过奔腾腾处理器在驾驶室就可以控制整个系统。集成遥控模块则分布在装载机的各个部分，它为MCM控制和监控机器收集信息，提供数据。控制管理器安放于驾驶室内。它有350多个输入输出接口，并且能够存储多于一个月的操作及生产信息数据。集成遥控模块运用一个30位的高速处理器，并且直接与传感器、动力输出、操作控制部分相连。它们安放于密封设施中，以使其能承受高压热水冲击，及浸湿于任何一种机器用液体。它还有其它一些特征，包括连接可靠，电路系统短，不区分正负极。根据位置的需要，这些模块可以自动运行。因此，它们在程序中可快速拔出和插入。第二个减速齿轮用位于它和中间小齿轮之间的花键铰接在两轴承之间。这种设计可以载荷更均匀地分布在中间小齿轮和中间轴上的第三个减速齿轮上。较好的载荷分布可以减小轴和齿轮的应力。中间小齿轮可以在花键上移动，因此，即使发动机坏了，装载机也能继续运动。另外，当另一传动齿轮工况良好时，中间小齿轮可以被取代。这些操作都无须将主动轮从机器上拆除。LeTourneau的锥形锁设计及其独特的调速的方法可进一步保证受载均匀。传动比可以减小所需的发动机扭矩，同时也可以减小中间轴上小齿轮的冲击载荷。在L-2350推出之前，LeTourneau公司的L-1800型是世界上最大的轮式装载机，装载量为454吨，能够为270吨位甚至更大的卡车装载。L-1800型配有1342kW或者1491kW的发动机，为了与长的工作间隔相适应，其自带的KLENZ空气过滤系统降低了维护费用，提高了可靠性。它可以举升50吨重的载荷。还有其它一些特点，包括在后传动单元中的螺旋齿轮传动，操作更舒适及可见度更好的驾驶室，其倾斜设计可提供更好的后视。位于怀俄明州江河流域（现今大部分重型推土机的产地）的诺斯罗谢尔煤矿（开采于1998年12月）在其早期发展阶段就使用过L-1800装载机。其狭窄的空间要求较好的灵活性，而L-1800装载机凭借其举升时13.4米的转弯半径可满足这一点。矿厂购买这种装载机的原因之一就是看中其灵活性，另外就是其装载容量。对煤矿而言，铲斗容量可高达42立方米，诺斯罗谢尔矿厂选用一个34立方米容量的铲斗来装载煤矿。其7.3米的卸载高度使其可轻松地装载一218吨容量的卡车。当今世界上最大的装载机小松WA1200-3，采用小松公司的SDA16V160电控发动机驱动。它的标准斗容为16.3立方米，只需六次就可装满一载重216吨的卡车。其离合系统提供可调的行驶速度，牵引力及轮胎规格，使其适用于更多场合。精确的转盘行驶速度控制装置使司机改变行驶速度，降低周期时间，提高挖掘能力及轮胎寿命。牵引控制设施可使牵引力从20%变化到100%，以适用不同的装载情况。轮胎保护装置控制轮胎打滑，防止磨损，延长轮胎寿命。WA1200-3装载机的一特点是具有远程位置调节器。这使得司机可调整铲斗的最大和最小位置，促进平稳运动，防止溢出。可变输出液压系统是一个自调节液压系统，它能减小耗油量，提高牵引力，节约燃烧。另外，65/65-67-62PR超宽轮胎能增加空气体积，提高承载能力。像任何一台好的重型推土机一样，WA1200-3装载机容易维修和保养。为了减小维修停机时间，机器配有车辆状况监控系统。这是一个综合维护系统，它能够自诊断，定期检修程序及机器使用状况。1997年卡特彼勒推出992G轮式装载机，这在轮式装载机设计上带来了一个重大的变革。992长期以来被用为矿工业的主要设备，并广泛用于库存操作。992
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