机械毕业设计1250全液压轮式装载机液压系统的设计-直动式溢流阀的设计

1、 毕 业 论 文 题 目：5全液压轮式装载机液压系统的设计 直动式溢流阀的设计 学 院： 机械与电气工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成时间： 5全液压轮式装载机液压系统的设计直动式溢流阀的设计摘要目前国内外的装载机广泛采用液压技术，可使整个装载机的技术经济指标得到提高。装载机主要用于装卸运作业。本设计的主要内容包括：工作装置液压系统、转向机构液压系统和行走机构液压系统的设计计算；标准液压元件的选择计算；液压系统的验算；非标件直动式溢流阀和动臂液压缸的设计计算。行走机构采用脚踏式操纵，先导控制的液控调速方式，使调速换向更为方便；工作装置采用

2、先导控制，使系统操作更加简便；转向机构采用方向盘转向，运用人机学，使驾驶室的布置更为合理，便于操纵。整个系统平安可靠、结构紧凑和维修方便。关键词：装载机，液压系统，液压缸，直动式溢流阀 AbstractRecently, the loader uses the hydraulic technology widely to make the target of its technological economy improved. The loader is used to do loading and unloading operation. This design includes the

3、following aspects: the calculation of the design of the hydraulic system of equipment, steering gear, and running gear; the calculation of the design of nonstandard direct-acting overflow valve and the moving armed hydraulic cylinder. The running gear uses pedal control and the method of piloted pil

4、ot-operated speed governing to make the speed governing and reversing gear done much easier. The equipment uses the indirect control to make system operation much easier. The steering gear uses the changing direction of steering wheel and ergonomics to make the arrangement of the cab more suitable a

5、nd easier to control. The whole system is more safe and reliable, the structure of which is tighter knit, and it is convenient to maintain.Key words: loader, hydraulic system, hydraulic cylinder, direct-acting overflow valve目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc233001073 摘要I HYPERLINK l _Toc233001074 A

6、bstractII HYPERLINK l _Toc233001075 前 言 PAGEREF _Toc233001075 h 1 HYPERLINK l _Toc233001076 第一章 全液压轮式装载机液压系统的工作原理2 HYPERLINK l _Toc233001077 2 HYPERLINK l _Toc233001078 2 HYPERLINK l _Toc233001079 2 HYPERLINK l _Toc233001080 3 HYPERLINK l _Toc233001081 3 HYPERLINK l _Toc233001082 6 HYPERLINK l _Toc2

7、33001083 8 HYPERLINK l _Toc233001084 第二章 液压系统主要参数确实定10 HYPERLINK l _Toc233001085 10 HYPERLINK l _Toc233001086 10 HYPERLINK l _Toc233001087 11 HYPERLINK l _Toc233001088 12 HYPERLINK l _Toc233001089 12 HYPERLINK l _Toc233001090 15 HYPERLINK l _Toc233001091 16 HYPERLINK l _Toc233001092 17 HYPERLINK l _

8、Toc233001093 17 HYPERLINK l _Toc233001094 19 HYPERLINK l _Toc233001095 20 HYPERLINK l _Toc233001096 20 HYPERLINK l _Toc233001097 21 HYPERLINK l _Toc233001098 第三章 液压元件的计算和选择23 HYPERLINK l _Toc233001099 23 HYPERLINK l _Toc233001100 23 HYPERLINK l _Toc233001101 PAGEREF _Toc233001101 h 25 HYPERLINK l _T

9、oc233001102 25 HYPERLINK l _Toc233001103 25 HYPERLINK l _Toc233001104 27 HYPERLINK l _Toc233001105 29 HYPERLINK l _Toc233001106 第四章 液压系统性能验算31 HYPERLINK l _Toc233001107 PAGEREF _Toc233001107 h 31 HYPERLINK l _Toc233001108 PAGEREF _Toc233001108 h 31 HYPERLINK l _Toc233001109 4.1.2计算油管直径，选择管子 PAGEREF

10、_Toc233001109 h 31 HYPERLINK l _Toc233001110 PAGEREF _Toc233001110 h 33 HYPERLINK l _Toc233001111 PAGEREF _Toc233001111 h 33 HYPERLINK l _Toc233001112 36 HYPERLINK l _Toc233001113 第五章 非标准液压元件的设计38 HYPERLINK l _Toc233001114 38 HYPERLINK l _Toc233001115 38 HYPERLINK l _Toc233001116 5.1.2液压缸的作用能力、作用时间及

11、储油量的计算38 HYPERLINK l _Toc233001117 PAGEREF _Toc233001117 h 40 HYPERLINK l _Toc233001118 40 HYPERLINK l _Toc233001119 42 HYPERLINK l _Toc233001120 45 HYPERLINK l _Toc233001121 45 HYPERLINK l _Toc233001122 45 HYPERLINK l _Toc233001123 47 HYPERLINK l _Toc233001124 48 HYPERLINK l _Toc233001125 第六章 结束语52

12、 HYPERLINK l _Toc233001126 参考文献53 HYPERLINK l _Toc233001127 致谢54 HYPERLINK l _Toc233001128 附录55前 言一、研究或设计的目的和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，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。该课题结合机械设计专业的教学内容和我省工程机械的应用及开展，对装载机液压系统作较深入的分析研究。根据设计依据及要求，完成装载机液压系统的设计直动式溢流阀的设计，进一步掌握液压系统的设计方法和步骤。通过毕业设计，使我

13、们进一步稳固、加深对所学的根底理论、根本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化；使我们获得了从事科研工作的初步训练，培养我们的独立工作、独立思考和综合运用已学知识解决实际问题的能力，尤其注重培养我们独立获取新知识的能力；培养我们在设计方案、设计计算、工程绘图、实验方法、数据处理、文件表达、文献查阅、计算机应用、工具书使用等方面的根本工作实践能力；使我们树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识、善于与他人合作的工作作风。二、研究或设计的国内外现状和开展趋势液压技术式一门先进的技术，特别是计算机技术的开展再次将液压、技术推向前进，

14、开展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术。目前国内外的装载机都采用液压技术，可使整个装载机的技术经济指标得到提高，其开展趋势是开发节能、高效、可靠、环保型产品，并研制无泄漏装载机，微电子及机电液一体化技术将获得越来越广泛的应用，平安性及舒适性是产品开展的重要目标， 大型化与微型化仍是产品系列化的两极方向，技术进步、人才培养和售后效劳将成为企业生存的三大关键内在因素，集团化、社会化与国际化是企业生存与开展的必由之路。三、主要研究或设计内容，需要解决的关键问题和思路主要设计内容包括：设计5全液压轮式装载机液压系统、直动式溢流阀和动臂液压缸的设计、液压系统的设计计算、标准液压组件的选择

15、计算、液压系统的验算、非标准件的设计计算等。需要解决的关键问题是液压系统无极调速回路及液压系统平安保护回路的设计。可以通过综合应用已学的理论知识解决设计中的问题。 第一章 全液压轮式装载机液压系统的工作原理1.1 设计依据1.1.1 全液压轮式装载机液压系统的主要特点1、设计用于露天作业的前端式装载机的液压系统，该装载机的工作装置、转向机构和行走机构均采用液压传动。2、行走机构能实现无级调速。3、工作装置、转向机构和行走机构，采用单独驱动。4、工作装置为反转连杆式。5、行走机构为轮胎式。6、采用柴油机为动力。7、平安可靠、机构紧凑、维修方便。1.1.2 设计参数1、额定斗容5。2、额定载重量1

16、0。3、轴距。4、轮距。5、机重24。6、工作装置1、工作压力1014；2、转斗缸最大推力22；铲斗卸载时间36；转斗时间25；转斗缸行程520；3、动臂缸最大推力20；动臂提升时间69；动臂下降时间36；动臂缸行程560。7、转向机构1、工作压力1014；2、最大转向阻力矩2100；3、最大转向角3040；4、铰接两车架从最左到最右偏转角所需时间为36。8、行走机构1、工作压力1826；2、最大行走速度15；3、工作速度34；4、最大牵引力30；5、轮胎滚动半径680；6、最大爬坡能力30。1.2 全液压轮式装载机液压系统的工作原理轮式装载机液压系统包括行走机构液压系统、工作装置液压系统和转

17、向机构液压系统三个局部，见图。1.2.1 行走机构液压系统行走机构液压系统按其作用分为：主回路、补油和热交换回路、调速和换向回路、主泵回零及制动回路、补油回路和压力保护回路。1、主油路由两个独立的闭式回路组成。如图1.2所示，斜轴式轴向柱塞变量泵5高压油口前轮内曲线径向柱塞马达9后轮内曲线径向柱塞马达10斜轴式轴向柱塞变量泵5低压油口。图1.2 主油路2、补油和热交换回路1、补油回路齿轮泵1分流阀21补油阀6斜轴式轴向柱塞变量泵5的低压侧。2、热交换回路前轮内曲线径向柱塞马达9或后轮内曲线径向柱塞马达10排出的局部热油梭阀 变速阀15为图示位背压阀26过滤器59油箱61。12调压阀11 前轮内

18、曲线径向柱塞马达9或后轮内曲线径向柱塞马达10的壳体过滤器60油箱61。注意：调压阀22的开启压力调压阀11的开启压力，才能实现正常的热交换。3、调速和换向回路a、假设脚踏先导阀17上位工作齿轮泵1分流阀21断流阀20图示位脚踏先导阀17上位液动阀25下端液动阀25阀芯上移，下位工作。先导泵3液动阀25下位变量液压缸24下腔变量液压缸24活塞杆伸出杠杆机构斜轴式轴向柱塞变量泵5的缸体摆角或斜轴式轴向柱塞变量泵5的流量或。假设斜轴式轴向柱塞变量泵5的缸体摆角方向改变，那么斜轴式轴向柱塞变量泵5排油方向改变前轮内曲线径向柱塞马达9或后轮内曲线径向柱塞马达10的转向改变实现装载机的前进或后退。 b、

19、假设脚踏先导阀18上位工作齿轮泵1分流阀21断流阀20脚踏先导阀18上位液动阀25上端液动阀25阀芯下移，上位工作。先导泵3液动阀25上位变量液压缸24上腔变量液压缸24活塞杆缩回杠杆机构斜轴式轴向柱塞变量泵5的缸体摆角或斜轴式轴向柱塞变量泵5的流量或。假设斜轴式轴向柱塞变量泵5的缸体摆角方向改变，那么斜轴式轴向柱塞变量泵5排油方向改变前轮内曲线径向柱塞马达9或后轮内曲线径向柱塞马达10的转向改变实现装载机的后退或前进。 高速档变速阀15图示位c、通过变速阀15，可得两档车速 低速档变速阀15左位低压控制油作用 当前轮内曲线径向柱塞马达9或后轮内曲线径向柱塞马达10为高速工况即变速阀15为图示

20、位 连通阀16左移，即是图示位工作前后轮的油路连通； 当前轮内曲线径向柱塞马达9或后轮内曲线径向柱塞马达10为高速工况即变速阀15为左位连通阀16右移，左位工作前后轮油路不通。4、主泵回零及制动回路调速阀27由离心调速器控制，离心调速器与发动机是用带轮连接。离心调速器作用a、假设外负载F，超过发动机，发动机转速 调速阀27左移，右位工作为图示位；b、液动阀25的控制油交替逆止阀19调速阀27油箱61；c、斜轴式轴向柱塞变量泵5摆角减小直到零位降低泵的输出功率，防止发动机因过载而熄火；图1.1 5立方全液压轮式装载机液压系统图停车时，断流阀20左位工作，那么连通脚踏先导阀17和脚踏先导阀18随动

21、阀25上下端控制油与油箱61相通随动阀25回到中位伺服变量机构斜轴式轴向柱塞变量泵5缸体摆角回零，为零前轮内曲线径向柱塞马达9和后轮内曲线径向柱塞马达10制动。5、补油回路制动及超速吸空时，低压油补油阀13前轮内曲线径向柱塞马达9和后轮内曲线径向柱塞马达10。6、压力保护回路a、主回路高压保护 系统的工作压力过载阀7过载阀7开启溢流。b、低压保护调压阀22控制补油压力。c、油马达背压保护前轮内曲线径向柱塞马达9和后轮内曲线径向柱塞马达10排出的局部热油调压阀14背压阀26过滤器60油箱61当系统长时间不工作时，按下换向阀8将斜轴式轴向柱塞变量泵5吸排油口相通前轮内曲线径向柱塞马达9和后轮内曲线

22、径向柱塞马达10不转动装载机不动。1.2.2 工作装置液压系统1、转斗液压缸52活塞杆伸出1、先导油路将转斗先导阀37的手柄向左按下先导泵3单向阀29转斗先导阀37左上位转斗液压缸多路液动换向阀45左端转斗液压缸多路液动换向阀45左位工作。2、主油路进油路：工作泵2单向阀46转斗液压缸多路液动换向阀45左腔转斗液压缸52活塞腔转斗液压缸52活塞杆向外伸出。回油路：转斗液压缸52活塞杆腔油转斗液压缸多路液动换向阀45左腔过滤器55油箱61。2、转斗液压缸52活塞杆缩回1、先导油路将转斗先导阀37的手柄向右按下先导泵3单向阀29转斗先导阀37右上位转斗液压缸多路液动换向阀45右端转斗液压缸多路液动

23、换向阀45右位工作。2、主油路进油路：工作泵2单向阀46转斗液压缸多路液动换向阀45右腔转斗液压缸52活塞杆腔转斗液压缸52活塞杆缩回。回油路：转斗液压缸52活塞腔油转斗液压缸多路液动换向阀45右腔过滤器55油箱61。3、转斗液压缸52补油和过载保护补油：转斗液压缸52活塞腔或活塞杆腔吸空时，通过补油阀48补油。过载保护：转斗液压缸52活塞腔或活塞杆腔过载时，通过过载阀49开启溢流。4、动臂液压缸53举升1、先导油路将动臂举升先导阀38的手柄向右按下先导泵3单向阀29动臂举升先导阀38右上位动臂举升多路液动换向阀42左端动臂举升多路液动换向阀42左位工作。2、主油路进油路：工作泵2节流阀44单

24、向阀43动臂举升多路液动换向阀42左腔动臂液压缸53活塞腔动臂液压缸53举升。回油路：动臂液压缸53活塞杆腔油动臂举升多路液压换向阀42左腔过滤器55油箱61.5、动臂液压缸53下降1、先导油路将动臂举升先导阀38的手柄向左按下，按到左中位先导泵3单向阀29动臂举升先导阀38左中位动臂举升多路液动换向阀42右端动臂举升多路液动换向阀42右位工作。2、主回路进油路：工作泵2节流阀44单向阀43动臂举升多路液动换向阀42右腔动臂液压缸53活塞杆腔动臂液压缸53下降。回油路：动臂液压缸53活塞腔油动臂举升多路液动换向阀42右腔过滤器55油箱61。6、动臂液压缸53浮动将动臂举升先导阀38的手柄向左按

25、下，按到左上位先导泵3单向阀29动臂举升先导阀38左上位液控单向阀51液压单向阀51的液压油逆向流动动臂液压缸53的活塞杆腔和活塞腔与油箱61相通，进出油都可以。7、动臂液压缸53补油和过载保护补油：动臂液压缸53活塞腔或活塞杆腔吸空时，通过液控单向阀51补油。过载保护：动臂液压缸53活塞腔或活塞杆腔过载时，通过过载阀50开启溢流。8、其他元件的作用调压阀36的作用是调节减压阀式先导操纵阀的操纵油的压力。背压阀39是使液动换向阀51具有背压。当发动机突然熄火时，动臂液压缸53活塞腔的油通过单向阀41和节流阀40向动臂举升先导阀38和转斗先导阀37紧急供给操纵油。9、工作泵主泵2过载保护当转斗液

26、压缸52和动臂液压缸53不工作时，工作泵2油箱61；当转斗液压缸52或动臂液压缸53工作时，系统过载，工作泵2平安阀47油箱61。1.2.3 转向机构液压系统1、直线行驶方向盘不转全液压转向器31处于中位图示位液动主控制阀32处于中位图示位转向液压缸54没有液压油通过装载机直线行驶。转向泵4定差溢流阀33油箱61。2、右转弯1、先导油路顺时针转动方向盘螺杆轴向上移全液压转向器31上移全液压转向器31下位工作。先导泵3全液压转向器31下腔计量马达进口计量马达出口液动主控制阀32左端液压主控制阀左位工作液动主控制阀32中的先导阀口液动主控制阀32的右端全液压转向器31下位过滤器55油箱61。2、主

27、油路进油路：转向泵4液动主控制阀32左腔转向液压缸54A活塞腔和B活塞杆腔装载机向右转弯。回油路：转向液压缸54A活塞杆腔和B活塞腔油液动主控制阀32左腔过滤器55油箱61。3、左转弯1先导油路逆时针转动方向盘螺杆轴向下移全液压转向器31下移全液压转向器31上位工作。先导泵3全液压转向器31上腔计量马达进口计量马达出口液动主控制阀32右端液压主控制阀右位工作液动主控制阀32中的先导阀口液动主控制阀32的左端全液压转向器31上位过滤器55油箱61。2主油路进油路：转向泵4液动主控制阀32右腔转向液压缸54B活塞腔和A活塞杆腔装载机向左转弯。回油路：转向液压缸54B活塞杆腔和A活塞腔油液动主控制阀

28、32右腔过滤器55油箱61。4、其他液压元件的作用液控主控制换向阀32、定差溢流阀33、平安阀34和梭阀35组成流量放大阀。梭阀35把液动主控制阀32的出口压力引至定差溢流阀33的弹簧腔，液动主控制阀32的进口压力作用定差溢流阀33的另一腔，使得液动主控制阀32进出口压力差根本恒定，转向液压缸54的运动速度进取决于液动主控制阀32的阀口面积。5、过载保护领先导泵工作时过载，先导泵3直动式溢流阀28过滤器56油箱61；当工作装置和转向机构不工作时，先导泵3换向阀8右位工作过滤器56油箱61。转向液压缸54的高压油梭阀35平安阀34过滤器55油箱61。 第二章 液压系统主要参数确实定2.1 行走机

29、构液压系统假设干问题1、由设计要求知：最大行走速度=15 =1- 2-1式中： 滑转率，=0.030.05 ，取=0.04。那么： 理论行驶速度=2、理论行驶速度 =2 2-2式中： 驱动轮的滚动半径，；驱动轮转速。那么： =3、最大行驶速度发生在运输工况：最大牵引力产生在装载机以作业速度插入料堆时。4、进行牵引力和扭矩计算时应考虑驱动轮的数目。2.1.1 液压泵参数确实定 = 2-3式中： 液压泵的排量；液压泵吸排油口压力差，由设计要求知其工作压力为1826，取=25，那么；液压泵的转速，取=1000=；最大行驶速度，=15 =； 液压泵与液压马达的总效率，取=0.8； 行走时的最大牵引力，

30、=+= + ； 滚动阻力()； 爬坡阻力()，一般小坡度可取=0.3； 滚动阻力系数，取f=0.03； 装载机重量()，G=240000。 那么 =39600注：由于系统是四轮驱动，采用的2个泵，所以计算时要除以2。液压马达的变速范围，定量马达=1，假设采用变量泵系统，马达的变速范围=1。那么： =液压泵的理论流量：=液压泵的功率：=2.1.2 液压马达的参数液压马达的排量： 2-4式中： 液压马达的最大转速，=；液压马达的机械效率，取=0.92；液压马达的进出口压力差，=25-1=24=24；最大牵引力，采用的是4马达驱动，那么：=19800。那么： =其液压马达的理论流量：=液压马达的扭矩

31、：=19800=134642.2 铰接式车架的计算载荷2.2.1 两缸轴线至铰接点中心距离和行程确定1、假设取铰接点为中心，那么回转力矩为： = 2-5式中： 油液压力； 、为油缸无活塞杆端和活塞杆端面积； 、为两缸轴线在铰接点中心的距离； 转向角。 2-6 2-7转向力矩应与转向主力矩相平衡，最大阻力矩发生在四轮驱动原地转向且转向角最大时。2、行程： 2-8 2-9 2-10 2-11如图2.1：取R=160，S=1200，h=460，那么=由设计要求知：最大转向角=3040，取=40图2.1 铰接式车架示意图 = = =18那么行程：=查表得，取=200又由设计要求知：最大转向力矩为210

32、0，即=21000工作压力为1014，取P=12=12； 转向角，取。 = =由=得出：=21000又知：，；初选时，由于P=12MP7 MP，查表得，+342=7+342=7=7查表得：=125 =125，查表得=80检验：由=125= 又由=80= 那么：=22184.129 21000 ，符合条件即转向液压缸：=125，=80，行程=200。2.2.2 转向泵流量 = 2-12式中： 缸的作用面积，双缸时，=，为缸内径，为活塞杆外径，初选时可取； = 活塞全行程，=20； 两车架从最左到最右偏转所需的时间，由设计要求知其所需的时间为36； 缸的容积效率，取=0.85。即有 = =6119

33、9.216 2.2.3 最小转弯半径假设O为前车架的铰接中心，为轴距，为轮距，为前后轮的转动中心，铰接点O距前桥为，距后桥为。当转向角为时，前外转弯半径： = 2-13 = =+ 2-14 后外轮转弯半径： = 2-15= = =+ 2-16当铰接点在中点，即=时：=+当=时，=，前后轮转弯半径相等，得整体转弯半径的最小值。当转向角为最大，得到最小转弯半径。如图2.2，由设计要求知： ，=2.8 , =3040,取=40 。 那么有： =+=2.3 工作装置液压系统动臂液压缸或转斗液压缸假设采用2个时，那么 2-17 式中： 机械效率，取=0.94;图2.2 计算铰接式装载机转向半径示意图2.

34、3.1 活塞直径和活塞杆直径确实定1、动臂液压缸：采用2个，那么=100000 由设计要求知：工作压力为1014，取=12=1210 背压=1=110由于7， 取 即有： =那么： =查表得：=110；=80。验算： =100000，符合条件那么动臂液压缸活塞直径：=110=11 活塞杆直径： =80=82、转斗液压缸：采用2个，那么=110000由设计要求知：工作压力为1014，取=12=1210 背压=1=110由于7，取 即有 = 那么： =114查表得=125；=90。验算： =110000 符合条件那么转斗液压缸活塞直径：=125 活塞杆直径：=90=92.3.2 液压缸流量的计算活

35、塞杆外伸速度：= 2-18活塞杆缩回速度： 2-19式中： 缸的容积效率；取1、动臂液压缸：提升时间69，下降时间36，行程=560=70 =7 =112即 =铲斗液压缸：铲斗卸载时间36，转斗时间25，行程=520=104=130 =13即 =2.4 原动机功率选择计算2.4.1 运输工况功率 2-20式中： 产生最大速度时的驱动力，=； 额定牵引力，=； 机械的附着重量，四轮驱动为机重，=240000； 额定附着系数，=0.450.55，取=0.5。 滚动阻力，=； 机重，=240000； 滚动阻力系数，取=0.03。=2400000.5+240000=127200 传动系统的总效率，取=

36、0.8；为转向泵空载、工作泵空载消耗功率总和。 = = =+那么 = 7182.4.2 插入工况功率 2-21式中： 装载机插入时的原动机功率；最大插入阻力，最大牵引力=+=198004=79200 装载机自重，=240000； 滚动阻力系数，=0.1； 道路坡度，上坡为正，下坡为负，=10；装载机的插入速度，；考虑其他阻力系数，=1.201.25，取=1.225；泵到马达的总效率，取=0.8。那么 =79200=52800=80850 第三章 液压元件的计算和选择3.1 液压泵和液压马达的选择3.1.1 液压泵的选择1、齿轮泵1的选择该齿轮泵的作用是给两个闭式液压回路补油和为两个脚踏式减压先

37、导阀提供控制油液，其补油量为变量泵流量的，那么流量2=101303。选用CB-B125齿轮泵，该泵的参数如表3.1：表3.1 CB-B125泵参数型号公称排量/额定压力/转速/驱动功率/容积效率/重量/CB-B1251251450952、工作泵2的选择由系统可知转斗液压缸和动臂液压缸不是同时工作，即工作泵只要满足其中耗油量最大的液压缸即可，由计算得出转斗液压缸需要的液压油高于动臂液压缸，按转斗液压缸的需油量来选取。转斗液压缸的流量： 2180考虑系统泄漏： 3-1式中： 系统泄漏系统，一般=1.11.3，现取=1.2.那么 180=216转斗液压缸的工作压力，取系统的压力损失，泵的额定压力1.

38、251.6。选用CBG125齿轮泵，该泵的参数如表3.2： 表3.2 CBG125泵参数型号公称排量/压力/转速/额定功率/容积效率/总效率/重量/额定最高额定最高CBG12512516202000250092833、先导泵3的选择该先导泵向行走机构中的变量机构液压缸、工作装置中的先导阀和转向机构中的全液压转向器提供压力油，其流量70，压力。选用CB-B50齿轮泵，该泵的参数如表3.3：表3.3 CB-B50泵参数型号排量/额定压力/转速/驱动功率/容积效率/重量/CB-B50501450944、转向泵4的选择由计算知转向泵的流量，转向液压缸的工作压力，取系统的压力损失，泵的额定压力1.251

39、.6。选用CB-31.5齿轮泵，该泵的参数如表3.4：表3.4 CB-型号公称排量/压力/转速/驱动功率/容积效率/总效率/额定最高额定最高CB-16202000250091825、斜轴式轴向柱塞变量泵5的选择由计算知变量泵的流量为，工作压力。选用A7V355EP斜轴式轴向柱塞泵，该泵的参数如表3.5：表3.5 A7V355EP泵参数型号压力/排量/最高转速/流量/1450功率/35转矩/35重量/额定最高最大最小A7V35535403550165058534019751653.1.2 液压马达的选择由计算知马达的流量，工作压力，转矩。选用NJM-G6.3内曲线径向柱塞马达，该马达的参数如表3

40、.6：型号排量/压力/最高转速/最大转矩/重量/额定最大253240288495243.2 控制元件的选择3.2.1 行走机构液压系统控制元件的选择以控制元件在该油路中的压力和流量为依据选择控制元件的型号，如表3.7：表3.7 行走机构液压系统控制元件型号和参数编号名称选择依据型号通径/工作压力/流量/备注压力/流量/6补油阀101S20A5201157过载阀25505DB32A3265011调压阀25224DBD-202025013补油阀25505AJ32Y-H650F5032500开启压力=0.4，控制压力表3.7续编号名称选择依据型号通径/工作压力/流量/备注压力/流量/14调压阀252

41、24DBD-252535015变速阀403WMM10A1010017和18脚踏式减压先导阀402TH6R620断流阀803WMM10B1010022调压阀115DBD-202025023调压阀80DBD-101012026背压阀251010AJ-H32b80F80321250开启压力=0.4，控制压力27调速阀802FRM10-21/50-50B1056、58和60过滤器2580ZU-H100X20S32100过滤精度2057过滤器12600ZU-H630X10FS5332630过滤精度10，重量3659过滤器25ZU-H250X20FS3832250过滤精度20，重量2461油箱AB40-3

42、3-/2000S33st工作容量2086，重量590换向阀8的最大压力，最大流量，自行设计；连通阀16的最大压力，最大流量，自行设计；交替逆止阀19的最大压力，最大流量，自行设计；分流阀21的最大压力，最大流量，自行设计。3.2.2 工作装置液压系统控制元件的选择以控制元件在该油路中的压力和流量为依据选择控制元件的型号，如表3.8：表3.8 工作装置液压系统控制元件型号和参数编号名称选择依据型号通径/工作压力/流量/备注压力/流量/293941单向阀22S10A5103036调压阀2YTF3-6B6237转斗先导阀10DXS10最大压力5，最大流量15，质量6238动臂举升先导阀10DXS10

43、最大压力5，最大流量15，质量62表3.8续编号名称选择依据型号通径/工作压力/流量/备注压力/流量/40节流阀1061542动臂举升多路液动换向阀12100D32-OXXT25250质量6243单向阀12100S30A5203026044节流阀12100ALF3-F10B1016100最大工作压力20，重量445转斗液压缸多路液动换向阀12224D32-OXXT25250质量62表3.8续编号名称选择依据型号通径/工作压力/流量/备注压力/流量/46 48单向阀12224S30A5203026047平安阀12224DBD-H20P2025049过载阀12224DBD-H20P2025050过

44、载阀12100DBD-H20P2025051液控单向阀10A1Y-H32b20L2032100开启压力=0.4，控制压力52转斗液压缸12224HSGF-125/90E-481-252055过滤器12350ZU-400X20FS5032400过滤精度20，重量323.2.3 转向机构液压系统控制元件的选择以控制元件在该油路中的压力和流量为依据选择控制元件的型号，如表3.9：表3.9 转向机构液压系统控制元件型号和参数编号名称选择依据型号通径/工作压力/流量/备注压力/流量/30补油阀8S8A581831全液压转向器8BZZ5-E8016排量80，转速100，最大转向扭矩534平安阀1261DB

45、D-H10P102012035梭阀12VSK12054转向液压缸1261HSGF-125/80E-481-2520液动主控制阀32的最大压力，最大流量，自行设计；定差溢流阀33的最大压力，最大流量，自行设计。 第四章 液压系统性能验算4.1 液压辅件4.1.1 计算油箱体积行走机构液压系统为闭式系统，且所需的流量是整个系统中最大的，行走机构液压系统、工作装置液压系统和转向机构液压系统是单独动作，其油箱的容积只要满足行走机构液压系统的流量即可，即为行走液压系统的1.5倍，那么：21520查表选用AB40-33-/2000BS33St型不带支持脚的矩形油箱，其长宽高ab，油面高度为： =油面高与油

46、箱高之比：=4.1.2 计算油管直径，选择管子 系统上一般管道的通径按所连接元件的通经选取，现只计算泵-马达、泵-缸的管子的直径，取管内许用流速为=5。1、行走机构液压系统管子的内径为： 4-1 查表选用：50，材料：20钢；供货状态：冷加工/软R；=451；平安系数=4。验算管子的壁厚： 4-2= 壁厚的选取大于验算值。2、转向机构液压系统管子的内径为： 4-3 查表选用：20，材料：20钢；供货状态：冷加工/软R；=451；平安系数=6。验算管子的壁厚： 4-4= 壁厚的选取大于验算值。3、工作装置液压系统管子的内径为： 4-5 查表选用：40，材料：20钢；供货状态：冷加工/软R；=45

47、1；平安系数=6。验算管子的壁厚： 4-6= 壁厚的选取大于验算值。4.2 验算系统性能4.2.1 验算系统的压力损失 工作介质为L-HM32矿物油型液压油，工作温度下的粘度=30，密度=900。1、行走机构液压系统：管子内径，长=9，通过流量。管内流速： 4-7= 雷诺数： 4-8=7150 因 3000故沿程阻力系数： 4-9沿程压力损失：= 4-10 =局部压力损失： =4290，为紊流，那么=1即有： 4-11= 所以行走机构液压系统总压力损失： 4-12 计算的压力损失小于选取值，符合要求。2、转向机构液压系统：管子内径，长=7，通过流量. 管内流速： 4-13= 雷诺数： 4-14

48、=2167 因 2320故沿程阻力系数： 4-15沿程压力损失：= 4-16 =局部压力损失：查表得：速比，管接头、弯头、相贯孔等的局部压力损失很小，不计算。按此，转向泵到转向液压缸的局部压力损失为： 4-17 所以转向系统总压力损失： 4-18 计算的压力损失小于选取值，符合要求。3、工作装置液压系统：管子内径，长=12，通过流量.管内流速： 4-19= 雷诺数： 4-20=3960 因 3000Re故沿程阻力系数： 4-21沿程压力损失：= 4-22 =局部压力损失：查表得：速比，管接头、弯头、相贯孔等的局部压力损失很小，不计算。按此，转向泵到转向油缸的局部压力损失为： 所以转向系统总压力

49、损失： 4-23 计算的压力损失小于选取值，符合要求。4.2.2 温升验算液压系统的总发热量： =1- 4-24式中：液压系统的实际输入功率，即液压泵的实际输入功率()； 系统的总效率。液压系统所产生的热量，一局部使油液和系统的温度升高，另一局部经过冷却外表，散发到空气中。当系统产生的热量和散热的热量小孩那个灯时，系统到达了热平衡状态，油温不再上升，而稳定在某一温度值上。当产生的热量，全部被冷却外表所散发时，即 = 4-25式中：散热系数,系统采用循环水冷却，取=140； 油箱散热面积，由=2086，得。1、行走机构液压系统 =1-=51382 =查表得：工程机械液压系统允许油温的温升3540

50、3540符合要求。2、转向机构液压系统： =1-=2700 =3540符合要求。3、工作装置液压系统: =1- = =10526 =3540符合要求。第五章 非标准液压元件的设计5.1 动臂液压缸的设计如图5.1所示，为动臂液压缸。当左端进油时活塞杆伸出，动臂举升；当右端进油时，动臂下降；当两端都与油箱连通时，动臂浮动。图5.1 动臂液压缸5.1.1 液压缸的设计计算1、查表选用双作用单活塞杆液压缸，选用尾部耳环式安装方式；2、由于动臂液压缸采用2个，所以=100000；3、系统的工作压力为1014，取系统的工作压力为12，往复速比=2.21，那么取=2，即缸径=100，活塞杆直径=80；4、

51、动臂液压缸的行程为560，速度为：提升时，=7 下降时， 流量为：提升时， 下降时，查表得出供油口的直径：=16。5.1.2 液压缸的作用能力、作用时间及储油量的计算1、如图5.2，当向有杆腔供油时，活塞杆向内收进时的拉力为：图5.2 双作用液压缸 5-1式中：活塞杆直径； 缸内径； 工作压力； 液压缸机械效率，一般取=0.95。=2、液压缸的作用时间油从活塞腔供入时的情况： 5-2式中：缸内径；行程；流量。 =69 ；符合条件。3、液压缸的储油量： = 5-3= 5.1.3 液压缸壁厚的计算 5-4式中：试验压力，额定压力16， 16，；缸内径；缸体材料许用拉应力， 采用无缝钢管，=1001

52、10，取=105。那么 =取=10，=0.091=0.1，为薄壁钢筒。5.1.4 活塞杆的计算1、按强度条件验算活塞杆直径：查表得：=93010=80；当10时的受压柱塞或活塞杆需作压杆稳定性验算即是纵向弯曲极限力计算。2、纵向弯曲极限力计算 液压缸受纵向力以后，产生轴线弯曲，当纵向力到达极限力以后，缸产生纵向弯曲，出现不稳定现象。该极限力与缸的安装方式，活塞杆直径及行程有关。 细长时： 5-5 细长时: 5-6式中： 活塞杆的计算长度，查表得：取两端铰接，=930； 活塞杆横截面积回转半径，=20； 活塞杆横截面积转动惯量，=2021600； 活塞杆横截面积，=5024； 柔性系数，对钢取=

53、85； 端盖安装形式系数，查表得：=1； 材料弹性模数，对钢=206； 材料强度实验值，对钢490； 系数，对钢取。=46.5，=85，即有： =3、纵向弯曲强度验算： 5-7式中：平安系数，一般取=24，取=3； 活塞杆推力，=113982。=1139823=341946=341946，符合条件。5.1.5 液压缸零件的连接计算1、缸体和缸底的焊缝强度计算 缸体与缸底用电焊连接时焊缝应力： 5-8式中：活塞杆推力，=113982； 焊接效率，可取=0.7；焊条材料的抗拉强度，其材料和缸体的抗拉强度差不多，取=105。由图5.3知：=110+210=130=110+10=120图5.3 缸体与

54、缸底焊接即有： =105符合条件。2、缸体与缸盖用法兰连接的螺栓计算 许用应力： 5-9式中：螺栓或拉杆的数量，查表得：=12； 螺栓螺纹局部危险剖面计算面积，查表得：=； 螺纹预紧系数，可取=1.351.6，取=1.4； 液压缸最大推力，=113982；即有： =3、活塞与活塞杆半环连接的计算 活塞杆的拉力： 5-10式中：活塞杆直径； 缸内径；工作压力。即有： =53694活塞杆危险断面处的合成应力考虑近似等于活塞杆退刀槽处的拉应力： 5-11式中：活塞杆拉力； 活塞杆危险断面处的直径，查表得：=49；系数，可取=1.4；许用应力，活塞杆采用调质强度HB=240270的40钢，=400。即

55、有： =符合条件。4、活塞杆与活塞肩部压应力验算 5-12式中： 活塞杆直径，； 活塞上的钻孔直径， 作用于活塞上的工作压力()； 活塞上钻孔的倒角尺寸()，=； 许用压应力()，活塞材料采用耐磨铸铁A3，那么=160。=符合条件。5.2 直动式溢流阀的设计如图5.4所示为滑阀型直动式溢流阀，压力油从进油口进入阀后，经过阻尼孔作用在阀芯底下，阀芯的底面上受到油压的作用形成一个向上的液压力。当液压力小于弹簧力时，阀芯在调压弹簧的预压缩力作用下处于最下端，由底端螺塞限位，阀处于关闭状态；当液压力等于或大于调压弹簧力时，阀芯向上运动，上移封油长度S后阀口开启，进口压力油经阀口流回油箱，此时阀芯处于受

56、力平衡状态。图5.4 直动式溢流阀5.2.1 设计要求1、额定压力；2、额定流量为先导泵的出口流量，其。5.2.2 主要结构尺寸的初步确定1、进出油口直径：按额定流量和允许流速来确定，那么：= 5-13式中： 额定流量()； 允许流速()，一般取=6。即 =取 =162、阀芯的直径：按经验取 0.92 =0.50.8216取 =133、阀芯活塞直径：按经验取 =1.62.3 =1.62.313取 =30对阀的静态特性影响很大，按上式选取时，对额定流量小的阀选较大的值。4、节流孔直径、长度：按经验取 =719取 =2=25节流孔的尺寸和对溢流阀性能有重要影响。如果节流孔太大或太短，那么节流作用不

57、够，将使阀的启闭特性变差，而且工作中会出现较大的压力振摆；反之，如果节流孔太小或太长，那么阀的动作会不稳定，压力超调量也会加大。5、阀芯溢流孔直径和和可根据结构确定，但不要太小，以免产生的压差过大，不利于阀的开启。6、阀体沉割直径、沉割宽度按经验取 =+0.11.5 =30+115 =3145 取 =40按结构确定，应保证进出油口直径的要求。7、调压杆的有效长度应保证阀芯的位移要求，即 式中：阀的最大开度，其大小见静态特性计算。8、直动式溢流阀的其他尺寸按结构要求定。5.2.3 静态特性计算静态特性计算主要内容是根据要求的定压精度和卸荷压力确定弹簧及阀口开度等主要参数。1、额定开度计算 5-1

58、4式中： 额定压力； 阀芯直径； 油液密度； 阀口流量系数，=0.78。即有 =2、按开启比率确定弹簧的预压缩量溢流阀的开启比率： 5-15故弹簧的预压缩量： 5-16式中： 阀口处液流的射出角， =69； 一般在计算中可取=0.90.95。即有 =3、确定弹簧的刚度因 5-17故 =应该注意，这里的预压缩量是指阀口刚关闭时的数值，故包括了滑阀的封油产度。4、按要求的卸荷压力值，计算滑阀的最大开口量 5-18式中： 卸荷压力，通常取=0.150.35，取。即有 =5.2.4 弹簧的设计计算1、选择材料和许用切应力根据弹簧的工作条件，属类载荷弹簧，选用碳素弹簧钢丝。初步假定钢丝的直径，中径=16

59、，查表得其抗拉强度=1710。查表得其许用切应力1710=855。查表得其切变模量=79。2、弹簧钢丝直径由弹簧直径和弹簧中经计算其旋绕比 =查得其曲度系数=1.23。计算材料的直径 5-19式中： 弹簧的工作载荷，=； 许用切应力； 曲度系数，=1.23； 旋绕比，=6.4。即有 =根据GB135，取,与原假设吻合。3、弹簧有效圈数 圈 5-20式中： 切变模量； 弹簧中径； 旋绕比，=6.4； 弹簧刚度。那么 =取有效圈数=11.5圈，取支承圈=2.5圈，那么总圈数 =14圈弹簧的几何参数总结在表5.1：表5.1 弹簧的几何尺寸名称代号单位计算方法或公式及其结果材料直径弹簧中径16弹簧内径弹簧外径有效圈数压缩弹簧的支承圈数总圈数=11.5+2.5=14节距=0.280.5=4.488，取=6间距自有高度=611.5+22.5=74压缩弹簧高径比=螺旋角=弹簧材料的展开长度4、压缩弹簧稳定性验算高径比拟大的压缩弹簧，轴向载荷到达一定值就会产生侧向弯曲而失去稳定性。为保证稳定性，高径比3.7=4.6255.3，采用两端固定。5、弹簧工作图，如图5.5：图5.5 弹簧工作图 第六章 结束语装载机是一种作业效率高，机动灵活，用途广泛的工程机械，主要用于装卸运作业和地面平整工