ZL50装载机总体与工作装置设计开题报告

二二 一一 五五 届届毕毕业业设设计计 开题报告开题报告 学学 院 院 机械学院机械学院 专专 业 业 姓姓 名 名 学学 号 号 指导教师 指导教师 完成时间 完成时间 2 长安大学毕业设计 论文 开题报告表 课题名称ZL50 轮式装载机总体与工作装置设计 课题来源自选项目课题类型工程设计指导教师 学生姓名学 号专 业 一 一 课题的背景 目的和意义课题的背景 目的和意义 1 课题背景课题背景 我国基础建设投资的正在持续高速增长 公路 铁路 建筑 水电 港口 矿山等建设工程的土石方施工都涉及到了装载机 其中轮式装载机国内需求量 持续稳定地保持在 2 万台左右 其中 ZL50 装载机国内年需求量持续稳定地保 持在 8000 台左右 ZL50 装载机是中型装载机的代表产品 主要装载机生产厂 家均拥有该产品 到目前为止中国轮式装载机已经发展到了第四代 但最基本 的结构仍然是由柳工 ZL50 型为基型的中国 ZL 轮式装载机系列标准 截止今日 第四代产品是在第三代的基础上 进一步优化整机的性能及配置 电控箱 湿 式制动器等新技术得到应用 并形成了各企业的专有技术及专利技术 使产品 以崭新的面目推向市场 与其他类型的装载机相比 ZL50 型装载机的技术更加 的成熟 这是由于起点比别的更高 除了技术上的先进外 其功能上优点使得 ZL50 型装载机在国民经济建设中十分的受欢迎 采矿业 基础建设 水利建设 港口建设 房地产业都是 ZL50 装载机的潜在市场 ZL50 型装载机主要用来装 卸土壤 砂石 石灰 煤炭散状物料 也可对矿石 硬土做轻度的铲挖作业 作业效率高 速度快 机动性好 操作轻便并且作业要求的空间较小 土石方 工程中对小型装载机的需求部分被中型所替代 国家加强了资源及环境保护 整顿煤炭工业结构 限制小煤矿开采 影响煤矿系统对小型装载机的需求 对 ZL50 中型装载机的需求增加 各货站 港口散装物料的周转 装卸作业更趋于 向中型 自动化发展 近年来特别是道路工程中路基的填挖 抢险救灾 城镇 基础建设在这种特殊的环境下都需要工作效率突出适应性强的 ZL50 中型装载 机 因此 ZL50 型装载机在未来几年的需求会逐渐的增加 而高质量 中价位 经济实用型高功率将是 ZL50 装载机的主要发展方向 2 课题的目的课题的目的 截止目前 我国 ZL50 装载机已发展到第四代 是轮式装载机中技术积累最 长的一类 现在市场上的 ZL50 装载机主要用于装卸土壤 砂石 石灰 煤炭散 状物料 工作效率对装载机在未来的市场竞争中非常重要 其中工作装置的合 理设计又是提高装载机工作效率的重要途径 它可直接影响装载机的生产效率 工作负荷 动力和运动特性 及不同工况下的作业效果工作循环时间 因此从 ZL50 装载机的工作装置结构优化入手在现有的技术条件下对装载机的工作装置 进行深入的研究 从而设计一台工作效率较高 价格适中 适应性强的 ZL50 装载机是非常有市场价值的 此外毕业设计是学生理论联系实际的重要课题 是学生综合运用 巩固基础理论 专业技术和专业知识的机会 通过毕业设计 巩固和扩大我们在校期间所学的基础知识和专业知识 训练我们综合运用所学 知识分析和解决问题的能力 培养我们独立思考 刻苦钻研 有所创造的分析 3 解决技术问题的能力 检查学生对所学知识掌握的程度 能够提高学生解决实 际问题的能力和独立工作的能力 并掌握机械设计的一般方法和步骤 是学生 获得知识的重要环节 因此 要求设计者在设计过程中必须端正态度 严格认 真 尽可能多的查阅有关书籍 搜索资料 刻苦钻研 对比分析 取长补短 大胆创新 对以后的发展有很好的帮助作用 3 课题的意义课题的意义 装载机是一种广泛用于公路 铁路 建筑 水电 港口 矿山等建设工程的 土石方施工机械 其在我国工程机械行业市场中 装载机市场是一个发展最为 成熟 也是一个发展最为与众不同的分支市场 其市场销量最大 这是由于装 载机的各种功能决定的 其中中型 ZL50 装载机主要用来装卸土壤 砂石 石灰 煤炭散状物料 由于本身机重 功率等条件的限制使得其工作效率 因此从工 作装置的结构优化入手在成本投资没有大的提高下设计一台工作效率突出且性 价比高的 ZL50 中型装载机是非常有潜在价值的 他不仅可以提高现在 ZL50 装 载机的工作效率 使得 ZL50 型装载机对工作环境的适应性能更强 性价比更 加的高 在未来 ZL50 装载机激烈的市场中占据先机 二 国内外发展状况二 国内外发展状况 1 国内研究现状 国内研究现状 目前国内 ZL50 装载机的主要研究生产厂家及产品 柳工的 ZL50C 厦工的 ZL50CII 徐工的 ZL50GL 山工的 ZL50D 成工的 ZL50B 柳工 ZL50C 的特点 ZL50C 装载机是柳工借鉴了卡特彼勒技术结合国内的工作 环境而研制成的产品 它采用了机器人自动焊接 抗过载能力强 抗扭系数高 工作装置采用了加强型设计 耐冲击稳定性好 载重能力强 可以再恶劣的条 件下工作 ZL50C 的传动部件以可靠著称 使用寿命长 ZL50C 的工作装置可以有 效的抵御大负荷冲击和分散应力 大流量液压系统 提高了各部位动作反应速 度 降低了动作循环时间 工作效率明显提高 良好的散热能力提高了部件的 寿命和工作效率 厦工 ZL50I 的特点 功率强大的六缸四冲程发动机 燃油效率高 双涡轮液 力变矩器减少了档位 使得操作更加的简单 四轮双管钳盘式制动 安全可靠 机械隧洞转向系统恒流开式回路高低速转向一致 卸载高度卸载距离大转弯半 径小 作业灵活适应各种场地作业要求 铲斗性能好 强度高耐磨 大大的提 高了寿命操作更加轻便灵活的 徐工 ZL50GL 装载机的特点 徐工 ZL50GL 装载机采用中国第三代装载机的最 杰出代表 ZL50G 平台设计开发 高起点 高技术 高性能 高质量 低能耗 低转速发动机 大能容变矩器 超强重载 较普通型装载机功率更高采用单手 柄比例先导控制液压系统 控制精准 操作轻便 操纵力仅为普通产品的 1 3 液压系统采用双泵分合流技术 减少液压功率损失 减轻发动机的负荷 提高 液压元件可靠性 提升工作系统效率 转向系统采用先导泵输送的低压小流量 油液推动流量放大阀阀芯的运动来控制通往转向油缸的高压大流量油液 操纵 力小 轻松 舒适 转向限位为液压柔性和机械刚性双重限位 液控限位优先 于机械限位 无冲击 无破坏 动力系统采用双向减振技术 全方位弹性悬挂 4 有效克服动力系统与车架之间的共振 降低噪音及动力系统的疲劳破坏 铲斗 角度电感控制 可实现任意位置自动放平 再次铲装时无需调整铲斗角度 简 化司机操作 提升工作效率 全新造型 等同汽车制造水平的豪华空调驾驶室 内部空间大 内饰美观 视野宽阔 多窗立体送风 既快速除霜 又能满足操 作者对冷暖需要 座椅和方向器随意可调 徐工防滑地板 防滑台架 注塑仪 表盘及操纵箱布局科学 配前后雨刮器 处处体现 以人为本 的设计理念 给操作者最舒适的工作环境 2 2 国外研究现状 国外研究现状 目前国外的 ZL50 装载机的主要研究生产厂家 美国卡特彼勒的 950B 日本 小松的 WA380 韩国大宇重工业公司的 ZL50C 美国卡特彼勒 950B 的特点 提出了了装有无级变速传动系统的装载机 引 起行业的广泛 关注 国际知名的传动系统供应商也纷纷投入巨资研发并推出相 应的产品 无级变速传动系统技术在汽车领域已经有成熟的应用 克服了专业 化生产薄弱 品种不全 三化程度较低 质量不够稳定 机械寿命短的问题 卡特彼勒 950B 轮式装载机转向液压系统用负荷传感式溢流间 使液压泵 在负载压力下溢流 降低系统压力 提高了液压元件寿命 工作装置液压 系统采用举升限位装置和下放自动定位装置 避免了机械限位时液压缸行 程终了产生高压和冲击 装设的蓄能器能吸收冲击载荷 并对整机的纵向 摇摆起阻尼作用 液压缸导向套处有三重密封 防止泄漏和防尘 日本小松 WA380 的特点 用新型集中式结构的驱动桥 它将主传动 制 动器和行星轮式终传动都集中在桥的中部 桥壳断面变化连续 平缓 内 应力分布合理 从根本上防止因传统结构桥壳在轮边支承轴段应力集中断 裂 轮端采用浮动密封结构 安装简便 有自动补偿功能 密封性能良好 该结构设计合理 基本零 件少 工艺性好 性能好 可靠性高 此外 WA380 装载机采用自动控制换档的变速箱 可按装载机运转工况自动选择 最佳档位 用微机控制离合器 从而简化操作 提高作业效率 减少冲击 实现平稳换档 电子控制装置 传感器等使用可靠 一旦控制系统发生故 障 可用手动换档 不影响工作 3 3 目前国内外 目前国内外 ZL50ZL50 装载机技术参数对比装载机技术参数对比 生产厂家生产厂家单单柳工柳工厦工厦工徐工徐工山工山工 CATCAT 小松小松课设课设 产品型号产品型号位位 ZL50CZL50CZL50IZL50IZL50GLZL50GLZL50DZL50D950B950BWA380WA380 额定斗容额定斗容 3 33 33 33 33 13 13 33 3 额定载荷额定载荷 kgkg50005000500050005000500050005000500050005000500050005000 柴油机型号柴油机型号 6135k6135k 9a 9a 6135k6135k 9a 9a 6135k 6135k 9a9a 6135k6135k 9a 9a CAT31CAT31 26DTT26DTT 小松小松 s6d11s6d11 6135k6135k 9a 9a 飞轮功率飞轮功率 kwkw154 5154 5154 5154 5154154154 5154 5134134146146154 5154 5 额定转速额定转速 22002200220022002200220022002200220022002200220022002200 最大崛起力最大崛起力 knkn160160145145163163179179146146166166160160 最大牵引力最大牵引力 knkn146146140140145145124124147147140140 整机重量整机重量 kgkg1750017500163001630016700167001700017000177821778216360163601750017500 5 卸载高度卸载高度 mmmm29002900295029502950295029502950289028902900290029002900 卸载距离卸载距离 mmmm10501050129012901100110013251325127012701170117011201120 轴距轴距 mmmm34273427276027603200320032003200320032003200320032003200 轮距轮距 mmmm21502150224022402200220022502250214021402160216022002200 离地间隙离地间隙 mmmm485485470470450450450450455455455455450450 转向角转向角 3535353535353535404040404040 转弯半径转弯半径 mmmm645064505670567062506250635663565475547564506450 整机长整机长 mmmm79397939731073107800780079157915802680267965796579397939 机高机高 mmmm29562956229022902950295030703070293029302780278029562956 机宽机宽 mmmm34103410248024803200320032003200338033803380338034103410 三相和时间三相和时间 s s121212 312 311 511 513 813 810 710 711111212 轮胎型号轮胎型号 23 5 23 5 2525 23 5 23 5 2525 23 5 23 5 2525 23 5 23 5 2525 23 5 23 5 2525 23 5 23 5 2525 23 5 23 5 2525 三三 课题的研究内容 方法课题的研究内容 方法 1 内容 内容 1 总体设计 装载机整机性能的确定 包括发动机功率 斗容 载重量 最大牵引力 崛 起力 车速 最大爬坡度 最小转弯半径 卸载高度和卸载距离等 装载机的选型及各总成部件的选择 包括装载机整机结构形式的选择 传动 形式的选择 发动机与变矩器的合理匹配 变速箱的选型 驱动桥的选型 转 动系的选型 制动系的选型 轮胎的选型 工作装置的选型 装载机总体参数的计算与确定 包括载重量 额定斗容量 装载机的自重 装载机的行驶速度 发动机功率的计算 轴距的选择 轮距的选择 铲斗最大 卸载高度 卸载距离 铲斗后倾角及卸载角 动臂提升下降及铲斗前倾时间 桥荷分配 最小离地间隙 2 工作装置设计 包括结构形式与参数的确定 确定铲斗的结构参数和铲斗容量的计算 铲斗 结构形式的选择 铲斗基本参数的确定 铲斗容量的计算 确定动臂长度 形 状及车架的绞接位置 连杆机构的设计 确定连杆机构中的构件尺寸及绞接点 位置 工作装置的强度计算 确定工作装置的计算位置 选取工作装置受力最大的典 型工况 确定外载荷 工作装置的受力分析 工作装置的强度校核 3 液压系统设计 液力机械传动系统 转向液压系统 工作装置液压系统的设计 2 方法 方法 为了完成本次设计 我们首先通过参观 对装载机的工作原理和构造有了一 定的了解和认识 其次去了西安三桥对国内两种 ZL50 装载机进行照相并测绘在 电脑上做 CAD 同时对装载机的各个系统进行拍照了解接着查阅国内外装载机 生产企业的相关的设计资料 通过研究 了解相关企业的生产工艺和过程 以 及施工单位装载机的使用情况 借阅机械设计手册 矿上机械相关资料加深对 装载机工作装置的设计的了解 通过比较法 确定 ZL50 装载机工作装置的结构 6 方案 确定其总体参数 然后对系统中的各个零件进行设计计算 确定尺寸 然后进行强度计算 最后画图 研究思路是 首先 大体了解 ZL50 装载机的国 内外状况 包括市场 类型 厂家 技术发展状况 对 ZL50 装载机有答题的了 解 然后 找出两种市场上广泛应用的 ZL50 装载机 并对他们的研究过程 生 产工艺 技术参数 特点进行了解 对照出自己的类型及特点 其次 就是按 照别人的研究流程进行设计 四四 研究生产条件及可能存在的问题 研究生产条件及可能存在的问题 1 设计的产品价格过高 机械的性能达不到预期的 动力系统无法满足设计 时所要求的 自己通过类比得出的装载机的参数不合理 计算时发现参数设置 的不对 2 结构不合理 兼并 重组 联合已有较大进展 也形成了一批规模较大的 集团企业 但同时 由于行业火爆 又冒出了不少主机生产的小企业 大量私 营企业组装厦工机型 低价进入市场 更加剧了市场恶性竞争和价格火并 市 场的不规范化是装载机行业呈现技术差 结构配合不合理 3 ZL50 装载机的发展