装载机工作装置液压系统设计及其故障分析排除

目录1.装载机简介......................................................................22.工作装置的组成及功用...................................................43.工作装置液压系统的组成及原理分析..........................54.工作装置液压系统的调整和保养.....................................75.装载机工作装置液压系统故障的排除.............................86.装载机工作装置设计.........................................................117.工作装置液压系统原理图.................................................27摘要在现代化建设工程中，日新月异的进展之下，在工程机械那个范围中，装载机关于土方工程来讲可谓必不可少，其重要性无法比拟的，也是其他工程机械所无法代替的，它在工程领域发挥着举足轻重的作用，针关于装载机，本文第一对装载机做了一个整体的简介，然后对其工作装置的液压系统作了详细的介绍，然后对其组成工作装置的各个部份元件及其功能也作了简要的介绍，由于本文重点是介绍装载机工作装置的液压系统，因此对液压模块重点介绍，而组成模块只是简要的介绍，不仅如此，本文也介绍了装载机工作装置液压系统的常见故障，且对这些常见故障所会发生的现象作了详细的说明，并给出了解决的方法及其方案，不仅如此，了解了液压的常见故障只是属于维修的范围，而本文也给出了装载机工作装置液压系统的如何调整和保养以更好的爱惜装载机，延长其利用的年限。关键字：工作装置，工作装置液压系统，液压系统常见故障，液压系统调整与保养装载机简介装载机基础知识介绍：一、用途装载机又叫铲车，是一种普遍用于公路、铁路、建筑、水电、口岸、矿山等建设工程的土石方施式机械，它要紧用于铲装土壤、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。若是换不同的工作装置，还能够完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中要紧用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优势，因此进展专门快，成为土石方施工中的要紧机械。二、分类经常使用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方式的不同进行分类。 一、发动机功率： (1)功率小于74kw为小型装载机；(2)功率在74～147kw为中型装载机；(3)功率在147～515kw为大型装载机；(4)功率大于515kw为特大型装载机。二、传动形式：(1)液力—机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调剂， 一样在中大型装载机多采纳； (2)液力传动：可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一样仅在小型装载机上采纳；(3)电力传动：无级调速、工作靠得住、维修简单、费用较高，一样在大型装载机上采纳。3、行走结构：(1)轮胎式：质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面、接地比压大、通过性差、 但被普遍应用；(2)履带式：接地比压小，通过性好、重心低、稳固性好、附着力强、牵引力大、比切入力 大、速度低、灵活性相对差、本钱高、行走时易损坏路面。4、装卸方式：(1)前卸式：结构简单、工作靠得住、视野好，适合于各类作业场地，应用较广；(2)回转式：工作装置安装在可回转360度的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、本钱高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地；(3)后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的平安性不好。三、选用原那么一、机型的选择：要紧依据作业场合和用途进行选择和确信。一样在采石场和软基地进行作 业，多项选择用履带式装载机；二、动力的选择：一样多采纳工程机械用柴油发动机，在特殊地域作业，如海拔高于3000m 的地址，应采纳特殊的高原型柴油发动机；3、传动型式的选择：一样选用液力—机械传动。其中关键部件是变矩器形式的选择。目前 我国生产的装载机多项选择用双涡轮、单级两相液力度矩器；4、在选用装载机时，还要充分考虑装载机的制动性能，包括多个在制动、停车制动和紧急 制动三种。制动器有蹄式、钳盘式和湿式多片式三种。制动器的驱动机构一样采纳加力装 置，其动力源有紧缩空气，气顶油和液压式三种。目前经常使用的是气顶油制动系统，一样采 用双回路制动系统，以提高行驶的平安性。2.工作装置的组成及功用工作装置的组成工作装置是装载机的重要组成部份,装载机的铲装、提升、翻斗及卸料等都是通过工作装置的有关运动来实现的。在一样情形下,装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂、连杆、转斗油缸、动臂油缸等组成如图1。铲斗是装载物料的容器,具有两个铰点,一个与动臂铰接,另一个通过连杆、摇臂与转斗油缸连接,操纵转斗油缸即可使铲斗翻转或卸料。动臂与车架铰接,操纵动臂油缸即可举升或降落动臂与铲斗。工作装置的功用在装载机上进行作业时,工作装置应保证当转斗油缸闭锁时,操纵动臂油缸使动臂举升或降落时连杆机构能使铲斗上下平动或接近平动,其摆动的角度必需在许诺的范围之内,以免装满物料的铲斗由于不平行移动或倾斜而撒落物料而当动臂处在任何位置,操纵转斗油缸使铲斗绕动臂铰点转动以进行卸料时,其卸料角不小于45度，而且在最高位置卸料后,当动臂下降,又能使铲斗自动放平,以减少驾驶员的劳动强度,提高生产效率。3.工作装置液压系统的组成及原理分析工作装置对其液压系统的要求装载机工作装置液压系统应保证工作装置能完成铲掘、提升、维持、翻斗等动作。如此动臂油缸操纵阀必需具有提升、中立、下降、浮动四个位置,而转斗油缸操纵阀必需具有后倾、维持、前倾三个位置,这是最大体的要求,再配置其它的液压元件就组成了装载机的工作液压系统。因此工作装置对其液压系统的工作有以下四点要求:a.工作靠得住,寿命长。必需保证系统设计合理,有平安爱惜方法,液压元件工作靠得住,不出故障以减少停车维修时刻,提高效率。b.容易拆装。选用标准件,便于维修保管减少维修时刻。c.良好的工作性能。保证工作装置工作平稳,操作灵活、轻便,以减少司机的劳动强度。d.本钱低、元件少,检修方便。工作装置液压系统的组成及各部件的功用装载机工作装置液压系统的组成如下图。它包括油箱、油泵、工作分派阀,转斗油缸、动臂油缸、油管等部件组成。油泵采纳CBG160型齿轮泵川,工作压力为,流量为350L/min而,额定转速为2200rpm,油泵与变速泵连接在一路,固定在变速箱上,由发动机驱动齿轮副带动。分派阀型号为DF一32型图,由二联换向阀和平安阀组成。铲斗换向阀是三位阀、动臂换向阀是四位阀,两换向阀间采纳串并联连接油路,阀杆中心孔装有单向阀,保证在换向进程中由于转斗和动臂油缸在工作装置自重作用下油液不倒流,幸免铲斗和动臂的“点头”现象。转斗阀杆能自动复位,动臂阀杆是机械定位手动复位。动臂油缸、转斗油缸均为单级双作用单杆活塞杆,由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封圈、支承环等组成。油缸是把油泵的液压能转换为工作装置的机械能的执行元件。油缸的两腔密封是靠密封圈保证的,支承环起支承活塞作用,不起密封作用。工作装置液压系统的原理分析工作装置的液压系统是用来操纵铲斗的动作的。当工作装置不工作时,来自油泵的液压油输人到工作分派阀的回油腔流回油箱。当需要铲斗挖掘或卸料时,操纵转斗操纵杆,后拉或前推,来自油泵的工作油通过度派阀进人转斗油缸的后腔或前腔,来实现铲斗的上翻或下转。当需要动臂提升或下降时,操纵动臂操纵杆,后拉或前推,来自油泵的工作油经分派阀进人动臂油缸的下腔或上腔,使动臂和铲斗提升或下降。当外负荷超过系统提升或上翻能力时,或动臂油缸活塞抵达油缸端部,系统压力升高达到系统调定压力时,压力油顶开平安阀溢流卸载经分派阀流回油箱。转斗油缸前腔油压超过前腔溢流阀调定压力时,压力油顶开溢流阀卸载进人转斗油缸后腔经分派阀回油箱。当铲斗用于装卸散装物料而需要上下浮动时,操纵动臂操纵杆前推二档,来自油泵的工作油经分派阀可进人动臂油缸上下腔,同时与油箱接通,油缸上下腔工作油处于低压状态,铲斗在自重作用下处于自由浮动状态,铲斗贴着地面工作。4.工作装置液压系统的调整和保养油压的调整分派阀工作压力若是超过或低于, 时,必需进行调整。调整方式可拧下分派阀的螺塞,接上压力表,再启动发动机,并操纵转速在1800r/min左右,然后将转斗滑阀放在中间位置,动臂提升至极限位置,这时调整丝杆,使压力表的读数为,.自然况降检查自然况降检查能够较快地反映出分派阀或油缸的工作情形。具体的操作方式是铲斗内荷重50kN,将动臂提升至极限位置,动力机熄火,维持巧15分钟后,检查活塞的下降量。假设活塞下降量不超过,说明分派阀、油缸的工作情形良好,假设活塞下降量超过10mm,可能是分派阀、油缸有内漏,应及时进行检查并改换相应的液压元件。工作油液应维持清洁每台装载机在利用1000--1200h,应将工作油液改换新油,具体的方式如下应在油温未降低前改换油液,以便把尘埃和沉淀物一路放出操纵转斗上转和提升动臂到最高位臂关闭动力机,然后利用自重下翻铲斗和下降动臂,使油缸完全排油加人新油后,应持续操纵动臂数次提升、下降和铲斗下翻、下转数次,以便排出系统内的空气所利用的油液必需是机体上所标注的油液,不得随意改换。5.装载机工作装置液压系统故障的排除 装载机工作装置的液压系统原理如附图所示,工作中常见的故障如下。 1.铲斗的提升速度缓慢且无力，总的缘故是高压油路压力不足,具体情形有以下几种:油箱油位太低,使泵吸空、吸油不足或回油滤清器堵塞,使液压泵供油不足,造成压力低,液压推力减小。应将油箱加足液压油清洗滤清器,维持其清洁。该机采纳双联齿轮泵,假设液压泵本身有泄漏,会使泵的容积效率达不到92%要求。对其进行调整、研磨修复或改换密封圈。将吸油口误以为是排油口,致使齿轮泵转向错误,因此造成压力不足。应更正其转向。4）管密封不良,有空气进人油管内,造成压力不足。应检查、拧紧管接头避免系统中各点压力低于大气压,常常检查进油管途经滤器是不是堵塞,以避免吸油口压力太低、空气侵人,造成压力降低。先导式平安阀开启压力太低小于规定值。现在不能盲目地调紧总平安阀的调压螺杆,应拆检平安阀,看先导阀弹簧是不是断裂、导阀密封是不是良好、主阀芯是不是卡死,及主阀芯阻尼孔是不是堵塞。若是以上均无问题,那么应调整平安阀的开启压力。其调整方式为先拧下分派阀上的螺塞,接上压力表,再起动柴油机并将其转速操纵在1800r/min左右,然后将转斗滑阀置于中位、动臂提升到极限位置,使系统憋压,这时调整调压螺钉,直至压力表读数为即可。假设分派阀的形密封圈老化、变形或磨损,阀杆外露部份锈蚀,使密封面遭破坏,那么都会造成份配阀外泄漏。现在应改换形圈若是阀杆端头锈蚀较严峻,可将锈蚀部份磨掉,然后进行铜焊,使之恢复到原有直径并打磨滑腻即可。假设分派阀的阀芯和阀套磨损严峻,那么会造成内泄漏大。现在应改换分派阀假设条件许诺,也可在阀芯表面镀铬,然后与阀套配对研磨,使其配合间隙达到且无卡滞现象为宜。动臂缸活塞密封环损坏造成内泄漏。 检查时可将动臂缸活塞缩到底,然后拆下无杆腔油管,使动臂缸有杆腔继续充油,若是无杆腔油口有大量的工作油泄出正常泄漏量应小于0mL/min,说明活塞密封已损,应当即改换。2.转斗、提升时有抖动具体故障缘故及排除方式如下：1）油量不足,使工作压力不稳固。应加足液压油。 吸油管接口密封不严,空气进人系统中使工作压力不稳固。应检查密封性。3）油液中混人了空气,由于油液中有很多微小气泡,使混有空气的油液成为可紧缩物体。应排除低压油路中密封不严处,再将混有空气的油液排除掉。液压缸活塞杆的锁紧螺母松动,致使活塞杆在液压缸中窜动。应将液压缸拆开,将紧螺母拧紧。总平安阀开启压力不稳,使高压油压力发生转变,引颤栗动。应检查阀的调压弹簧调整开启压力。两转斗缸和两动臂缸由于泄漏量不等,造成流量波动,引颤栗动。应按上述1.（7）项方式检查,若是无问题,可进行下述处置若是活塞杆大面积拉毛,应将其拆下,在外圆磨床上进行磨削,再镀上的硬铬,若是杆径有所减小约1mm,那么可适当增加导向套的厚度来解决。动臂工作正常,但铲斗翻转缓慢无力要紧原因是转斗缸两过载阀的调定压力不正常。转斗缸无杆腔和有杆腔两过载阀的调定压力应别离和10Mpa。压力的检测进程为在测压处接压力表,将转斗操纵阀置于中位,使动臂提升或下放,当连杆过死点时,转斗缸的有杆腔或无杆腔应成立压力。转斗缸活塞杆动作时压力表所示压力即为过载阀的调定压力。若是压力低于出厂时的调定压力,其缘故可能有：转斗缸有内泄漏。排除方式同动臂缸。转斗缸过载阀主阀芯有杂质颗粒,将主阀芯卡死,使过载阀处于常开状态。应清除杂质,同时应检查弹簧是不是折断、失效,密封圈是不是老化,阀杆与阀体的配合间隙是不是适合（正常配合间隙为一）。操作系统有故障该机工作装置液压系统的操纵元件是DF-32型分派阀,是由两联换向阀和平安阀组成。铲斗换向阀为三位阀,动臂换向阀为四位阀。铲斗换向阀能自动复位,动臂阀是机械定位,手动复位。6.装载机工作装置设计引言：装载机是工程机械的要紧机种之一。普遍用于建筑、矿山、口岸、铁路、公路、国防等国民经济各个部门。在港口要紧用来装卸散状物料、喂料、堆积和短距离搬运,在改换相应的工作装置后,还可以用来装卸圆木等多种作业。因此,在国内外,装载机的产量和品种进展的都专门快。最近几年来,国内随着装载机向大型化进展,已愈来愈多地和自卸汽车配合,用在港口装卸矿石、煤炭、砂粒等等。由于单斗车灵活机动,生产效率高,又可作短距离搬运,因此,在某些方面显示了大型装卸机械所不能比拟的优势。目前,利用最普遍的是液力机械传动轮胎式前卸装载机,它要紧由内燃机、底盘和工作装置三大部份组成,工作装置安放最前端,要紧由铲斗、动臂、连杆机构、摇臂、动臂油缸和转斗油缸等组成。铲斗的设计1.设计要求.减小作业时的切削阻力,提高作业效率。.具有足够的强度和刚度、耐磨。2.大体参数的确信铲斗的回转半径指斗刃至铲斗与动臂铰接点B之间的距离。铲斗各大体参数如图1所示上式中：：几何斗容量：铲斗内侧宽度：铲斗斗底长度系数：后斗臂长度系数：档板高度系数：斗底和后斗臂直线间的圆弧半径系数：档板与后斗臂间的夹角：斗底与后斗臂间的夹角由此计算得出：.斗底长度后斗壁长度：指由斗臂上缘到斗底相交点的距离档板高度铲斗底部圆弧半径铲斗与动臂铰接点距斗底的高度3.动臂铰接点位置及动臂长度的确信动臂铰接点位置两动臂铰接点A在横向平面内的距离,可依照装载机的轮距,并考虑动臂油缸的外形尺寸确信,现定为1250mm如图2所示动臂铰接点A在纵向平面内的位置可由前轮的中心距离及上下两极限位置确信。当动臂长度一按时、的大小阻碍装载机的卸载距离。在知足卸载距离的情形下,从调整对整机的作使劲矩动身,和不使工作位置过于突出,一样希望大些,使A点水平位置尽可能靠近装载机的重心。如图3所示,当动臂在最低位置时,动臂与铲斗的铰接点应尽可能靠近轮胎,当铲斗处于上翻位置时,使铲斗与轮胎有必然的间隙。当动臂在最高提开位置时,动臂与铲斗的铰接点可由最大卸载高度、及现在的卸载距离S确信。A点通过作图法已求出,如图3量得动臂长度的确信上面依照给定的最大卸载高度。及最大卸载高度时的卸载矩离S作图确信动臂铰点同时也确信了动臂的长度,如图4所示,利用图4所示的几何关系从△中可求出LAB。动臂油缸铰接位置及行程的确信动臂油缸及动臂铰接点H一样选在约为动臂长度的处且在动臂与车架和铰斗的铲接点的连线上,以便能安装铰点支座。动臂油缸与车架铰接点m,除应考虑油缸的行程外,还要使其到地面的距离知足装载机离地间隙的要求。动臂油缸的行程在选定其铰接点的位置后,即可用作图法求出,如图5所示(比例1：40).4.连杆机构的设计为知足机械铲掘,装卸作业的需要,合理的连杆机构的设计,第一应能保证在油缸闭锁条件下用动臂油缸单独提升铲斗时,使铲斗在提升进程中维持平行移动,幸免物料撒落,即要求铰接点与C在提升进程中平行移动；第二,为保证在动臂提升高度范围内的任意位置都能卸净物料,要求转斗油缸有足够的行程,在任意位置都能使铲斗的前倾角。转斗油缸的铰接点位置和工作行程可用作图法来确信,依照已选定的动臂、连杆、摇臂的几何参数,按必然比例作图,画出铲斗位于地面后倾角为时的位置、及连杆与摇臂的铰点B,C及连杆与摇臂的铰点F摇臂与转斗油缸的铰点的相应位置,相同的方式确信出铲斗在卸载高度范围内的不同位置时的铰点的各相应位置,连各点可得出曲线,并可作出曲线的外包络圆弧曲线那么圆弧曲线的圆心,即为转斗油缸与车架的铰接点,而的半径即为转斗油缸活塞外伸的最大安装长度。转斗油缸的行程可依照铲斗在任意位置都能卸净物料的条件来确信,从铲斗前倾角在任意位置均要大于或等于这一条件动身,可确信出在不同位置及其相对应的转斗油缸与动臂的铰接点从而得出到曲线的内包络圆弧线,则的半径即为转斗油缸的最小安装距离,故转斗油缸的最小行程：连杆长为126mm,铲斗平放于地面时铰点B与C在同一水平面内的距离为120mm,摇臂与动臂铰点位置距动臂上下两点间的距离为570mm,铲斗上臂铰座与连杆铰座的距离为560mm由这些参数作出图6,（比例1：20）由图中量得：5.工作装置的强度校核机械的最大牵引力：式中：——驱动轮上的牵引力G——装载机自重13000Kg——路面粘性系数为水平力（即插入阻力）的大小由装载机的牵引力决定垂直力（铲起阻力）式中：铲斗插入料堆深度1mm铲斗宽度 铲斗开始提升物料的剪切阻力工作装置受力分析由于工作装置是一个受力较复杂的空间超静定系统,常常简化计算,如图7所示：通过上述的分析和假设,就将工作装置由超静定结构简化为平面问题进行受力分析如图8所示,取铲斗为分离体,依照平稳原理,分析铲斗的受力。如图8所示,依照平稳原理,作用于连杆两头的力的大小相等,方向相反,即。由图示受力分可知,连杆现在受拉,如图8C所示,取摇臂为离开体,依照平稳原理,分析摇臂受力：如图8d所示,取动臂为离开体,依照平稳原理,分析动臂受力工作装置的强度校核动臂的强度校核动臂可看成一个双支点悬臂,如图9,其危险横断面在H点周围,在此断面上有正应力和弯曲应力。式中N：计算断面上的轴向力A：计算断面上的截面积W:：计算断面上的截面模量M：计算断面上的弯矩关于H点的m-m断面：即动臂的强度符合要求。其它摇臂,连杆的校核方式同动臂,经校核其强度亦都符合要求。液压缸的计算由以上分析可知：转斗油缸的作使劲为（为考虑连杆机构摩擦损失的系数,通常取=；）式中F：转斗油缸作使劲P：系统工作压力15Mpa由于工作系统压力>7Mpa,参照表《液压系统的计算与设计》99页表4一3知d/D>,即d>,因此取动臂油缸尺寸的确信：考虑到连杆机构传动中的摩擦损失,动臂油缸作使劲（为考虑连杆机构摩擦损失的系数,取=，）式中F：转斗油缸作使劲P：系统工作压力15Mpa同转斗油缸一徉道理,取活塞杆直径活塞杆强度的计算因实心杆的制造工艺简单,故此处的活塞杆采纳实心杆。活塞杆强度计算,常以液压缸前后铰接作为大体情形考虑,并令的活塞杆最大行程时,活塞杆顶端连接点与液压缸支承点之间的距离,依照咱们设计的实际动身知足,所以液压缸属于短行程型,要紧验算活塞杆紧缩或拉伸强度即可,因此须知足：活塞杆材料选用45号碳素钢,其机构性能式中F一活塞所受推力Nn一平安系数一,此处取,=4即活塞杆强度符合要求。同理证验动臂油缸活塞杆强度亦符合要求活塞杆的加工要求活塞杆外径公差直线度表面粗糙度缸筒材料的选择缸筒材料一样的要求有足够的强度和冲击韧性,依照液压缸参数,用途及毛坯来源选定材料为铸钢2G35其机构性能缸筒厚度计算式中：——缸筒材料要求的最小值——缸筒外径公差余量——侵蚀余量式中：D——缸筒内径——缸筒内工作最高压力18Mpa——缸筒材料的许用应力 缸筒厚度验额定工作压力应低于必然的极限值以保证工作平安。式中：——缸筒材料屈服极限值为280Mpa——缸筒外径137mm——缸筒内径125mm同时额定工作压力也应于完全塑性变形压力有必然比例范围,以幸免塑性变形的发生要求：缸筒发生完全塑性变形的压力。验证缸筒爆破压力缸筒耐压实验压力为远小于,因此缸筒的爆破压力也合格。缸筒底部存度计算：缸筒底部为平面,其厚度能够依照周围嵌的圆盘强度公式进行近似计算;式中：——筒低厚度——缸筒内径125mm——筒内最大工作压力——筒底材料许用应用缸筒头部发兰厚度的计算mm式中：——法兰在缸筒最大压力下所经受的轴向力355030N——法兰外圆半径94mm缸筒螺纹连接强度计算缸筒与端部用螺纹连接其缸筒上的螺纹代号。螺纹处的拉应力：式中：——拧紧螺纹系数——螺纹小径140-4=136mm——缸筒内径125mm螺纹处的剪应力式中：螺纹连接的摩擦系数取螺纹外径140mm缸筒材料的屈服极限280Mpa平安系数动臂油缸的尺寸计算及其强度查