畢業(yè)設(shè)計（論文）ZL60輪式裝載機總體設(shè)計

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1、 摘要 裝載機屬于鏟土運輸機械類，是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支承結(jié)構(gòu)和連桿，隨機器向前運動進(jìn)行轉(zhuǎn)載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械。它廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口和礦山等工程建設(shè)。裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機種之一，對于加快工程建設(shè)速度，減輕勞動強度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一。 近年來，隨著建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模的擴大，對工程機械需求量迅速增加，因而對其可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟性也提出了更高的要求。自20世紀(jì)以來，國

2、外工程機械進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品?？傮w設(shè)計又是裝載機設(shè)計中一個重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)對裝載機的性能起著決定性的影響，因此以ZL60輪式裝載機為研究對象的總體設(shè)計是本課題內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：輪式裝載機；總體設(shè)計；總體布置；匹配； Abstract Shovel loader belongs to the transport machinery. It is self-propelled crawler or tire machine by installing a f

3、ull supporting structure of bucket and linkage in the front of it, which can move forward to transship or excavate, upgrade, transport and unload along with the machine. It is widely used in highway, railway, construct, hydroelectric power, port, mine and other projects. Loaders have some advantages

4、 which have high operating speed, high efficiency, good mobility, easily operation and so on. Therefore, loader becomes one of the major machines in the earth and rock work of engineering construction. It is one of the indispensable equipment in modern mechanical construction which plays a important

5、 role in accelerating the construction speed, reducing labor intensity, improving the quality of the project, and reducing the cost of the project. In recent years, with the enlargement of the scale of construction and resource development, and rapid increased demand for construction machinery, hig

6、her requirements related to machinery’ reliability, maintainability, safety and fuel economy have also been put forward. Since the 20th century, foreign construction machinery has entered a new period in which new technology is widely used, and at the same time the new structures and new products ar

7、e emerging constantly.Because overall design is an important part of loader design, which plays a decisive impact on the performance of the loader, the content of the research is overall design of ZL60 wheel loader as a study object. Key Words: wheel loaders; overall design; general layout; ma

8、tching 目錄 1 緒論 1 1.1國內(nèi)輪式裝載機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 1 1.2 輪式裝載機新技術(shù)發(fā)展特點 2 1.3 論文主要研究內(nèi)容 2 2 總體設(shè)計的原則及主要內(nèi)容 4 2.1 工程機械設(shè)計原則 4 2.2 工程機械總體設(shè)計的主要內(nèi)容 4 3 ZL60輪式裝載機總體參數(shù)的確定 6 3.1發(fā)動機的功率 6 3.1.1運輸工況 7 3.1.2插入工況 7 3.2自重力 8 3.3掘起力 9 3.4 最大驅(qū)動力 9 3.5鏟斗后傾角及卸載角 10 3.6行駛速度和檔位數(shù) 10 3.7裝載機作業(yè)阻力 10

9、3.7.1插入阻力Px 10 3.7.2鏟起阻力 11 3.7.3轉(zhuǎn)斗阻力矩 12 3.8鏟斗的最大卸載高度Hmax與卸載距離S 12 3.9最小離地間隙 12 4 ZL60輪式裝載機總體設(shè)計 14 4.1發(fā)動機 14 4.2傳動系各零部件結(jié)構(gòu)型式的選擇 14 4.2.1液力變矩器 14 4.2.2變速器 17 4.2.3驅(qū)動橋 17 4.3 轉(zhuǎn)向系 17 4.4制動系 17 4.5輪胎 18 4.6工作裝置 18 4.7轉(zhuǎn)向與工作液壓系統(tǒng) 18 5 ZL60輪式裝載機的總體布置 20 5.1發(fā)動機與傳動系的布置 21 5.2 鉸接點和傳動軸的布置 23

10、5.3擺動橋的布置 24 5.4駕駛室的布置 25 5.5 轉(zhuǎn)向系的布置 25 5.6 工作裝置的布置 26 5.7 各運動部位校核要求 26 5.8橋荷分配和重心位置的計算與調(diào)整 26 6 ZL60輪式裝載機液壓油箱的設(shè)計 30 6.1 油箱的功用 30 6.2油箱容積的確定 31 6.3 油箱的結(jié)構(gòu)要點 35 7 結(jié)論 37 參考文獻(xiàn) 38 附錄 39 致謝 40 1 緒論 1.1國內(nèi)輪式裝載機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 品種繁多的工程機械廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)中的交通運輸、能源、礦

11、山、農(nóng)、林、水利、市政建設(shè)和現(xiàn)代化國防建設(shè)事業(yè)中。工程機械制造業(yè)，作為我國制造業(yè)的重要組成部分，曾一度成為發(fā)展最快、經(jīng)濟效益和產(chǎn)品市場前景均較好的行業(yè)，在整個裝備工業(yè)體系中具有舉足輕重、無可替代的地位和作用。但隨著市場經(jīng)濟和改革開放的不斷深入和推進(jìn)，特別是我國加入WTO后，中國工程機械行業(yè)面臨著日趨激烈的競爭。毋庸置疑，就整體而言國產(chǎn)工程機械產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命和可靠性，與國外產(chǎn)品相比確實存在著較大差距，以至于在我國的長江葛洲壩、黃河小浪底等大型建設(shè)工地上大部分是卡特皮勒公司的推土機、小松公司的挖掘機等外國工程機械，難覓國產(chǎn)機的蹤影。多少年來，這不能不說是一個令國內(nèi)工程機械從業(yè)者羞愧而又必須面對的

12、現(xiàn)實。 目前，雖然國內(nèi)輪式裝載機生產(chǎn)廠家群雄并立，并且有增無減，但國內(nèi)的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，產(chǎn)品更新?lián)Q代以適應(yīng)市場需求的能力較差，不能及時適應(yīng)市場的需求。在生產(chǎn)制造上，工藝裝備水平和生產(chǎn)能力低，造成關(guān)鍵零部件技術(shù)不過關(guān)，整機的可靠性，故障率，使用壽命，機、電、液、一體化水平，外觀質(zhì)量，操作的靈活性和舒適性方面與先進(jìn)國家產(chǎn)品相比差距較大。目前我國輪式裝載機的發(fā)展有如下一些特點。 1.缺乏高科技含量，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，檔次低 我國生產(chǎn)的輪式裝載機的技術(shù)水平普遍比較低，高科技附加值少，產(chǎn)品檔次低，屬中等偏下水平。產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，國產(chǎn)裝載機大故障的部位主要集中在傳動系統(tǒng)，小毛病經(jīng)常出現(xiàn)在液壓

13、系統(tǒng)。 2.設(shè)備的靈活性、舒適性較差 靈活性是反映裝載機工作效率的一個重要指標(biāo)。由于設(shè)計或制造等原因，各個部件不能自如運作，工作起來笨拙不堪，現(xiàn)場講是出工不出力、出力不出活?，F(xiàn)場作業(yè)，其環(huán)境千差萬別，特別是洞室、狹窄惡劣地段工作更需要靈活性，在這方面國外的大噸位設(shè)備也遠(yuǎn)比國內(nèi)小噸位設(shè)備靈活得多。 設(shè)備的舒適性是指駕駛員在操作設(shè)備作業(yè)時所感受的舒適程度，包括環(huán)保方面的排放標(biāo)準(zhǔn)和噪聲大小等。國產(chǎn)產(chǎn)品駕駛室的噪聲控制、密封問題都沒有得到很好的解決。一些廠家試圖在駕駛室里安裝收錄機等音響系統(tǒng)，其實在沒解決設(shè)備噪聲之前，這些都是徒勞的；同理，在沒解決駕駛室密閉問題之前，一切空調(diào)等通風(fēng)換氣設(shè)置都是

14、沒有任何意義的。 3.用途單一，產(chǎn)品規(guī)格中間大兩頭小 我國生產(chǎn)的輪式裝載機所配備的附屬作業(yè)裝置有限，造成裝載機使用功能少、用途單一。盡管已能生產(chǎn)出0.4~10t的裝載機產(chǎn)品，但產(chǎn)量主要集中在1~5t 范圍內(nèi)，無力生產(chǎn)微型級、大型級產(chǎn)品，造成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中間大、兩頭小的格局。 盡管國產(chǎn)輪式裝載機的技術(shù)水平與西方發(fā)達(dá)國家存在著很大的差距，但也應(yīng)該考慮到歷史和國情的原因。目前國產(chǎn)輪式裝載機亦正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家也不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部位及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計雷

15、同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，正在從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出。 1.2 輪式裝載機新技術(shù)發(fā)展特點 近年來，隨著建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模的擴大，對工程機械需求量迅速增加，因而對其可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟性也提出了更高的要求。隨著微電子技術(shù)向工程機械的滲透，現(xiàn)代工程機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展。自20世紀(jì)以來，國外工程機械進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期，在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。繼完成提高整機可靠性任務(wù)之后，技術(shù)發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量和智能化程度，努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在

16、： 1.系列化、特大型化 2.多用途、超小型化、微型化 3.節(jié)能與環(huán)保 4.計算機管理及故障診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及整機智能化 5.優(yōu)秀的設(shè)計和新結(jié)構(gòu)的不斷采用 1.3 論文主要研究內(nèi)容 裝載機是一種通過安裝在前端一個完整的鏟斗支承結(jié)構(gòu)和連桿，隨機器向前運動進(jìn)行裝載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械，主要用來裝卸成堆散料，也能進(jìn)行輕度的鏟掘工作。它具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此，在國內(nèi)外產(chǎn)量與品種的發(fā)展都較快，是工程機械中的主要主要機種之一。 ZL60輪式裝載機是屬于大型裝載機，在總體設(shè)計的過程中應(yīng)該著重考慮產(chǎn)品的可靠性、安全性和操作舒適性，

17、論文將著重討論并解決以下問題： 1.ZL60輪式裝載機總體參數(shù)的確定； 2.ZL60輪式裝載機的發(fā)動機和變矩器的部分功率匹配； 3.ZL60輪式裝載機的總體布置； 第 39 頁 2 總體設(shè)計的原則及主要內(nèi)容 2.1 工程機械設(shè)計原則 在設(shè)計新機械或?qū)ΜF(xiàn)有機械進(jìn)行改造設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)遵循如下基本原則： 1.滿足使用要求，通過總體設(shè)計、各總成部件的選型與設(shè)計，以及其合理的組合、匹配和布置，保證在使用條件下能夠有效地實現(xiàn)所預(yù)期的主要功能，對鏟土運輸機械而言，應(yīng)滿足牽引性能、動力性能、機動性、穩(wěn)定性和制動性能等要求。 2.滿足經(jīng)濟性要求，在設(shè)計、制造上要求成本低，生產(chǎn)周期

18、短；在使用上，要求生產(chǎn)率高、效率高、適用范圍大、燃料和輔助材料消耗少、適用方便、維護(hù)費用低廉等。 提高設(shè)計及制造經(jīng)濟性的主要措施有： 1）盡量選用“標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化”的零部件，以簡化設(shè)計、保證質(zhì)量、降低成本。 2）采用能夠降低成本、提高質(zhì)量、 性能的“新產(chǎn)品、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料”。 3）采用先進(jìn)的生產(chǎn)和裝配工藝，盡可能地簡化傳動鏈、簡化結(jié)構(gòu)、減少零部件種類和數(shù)量。 4）所設(shè)計的零部件應(yīng) 減少材料消耗、簡化工藝和降低技術(shù)要求，且制造容易，裝配簡單，互換性好，以便降低制造工時，降低制造機器及所需要的工藝裝配費用。 2.2 工程機械總體設(shè)計的主要內(nèi)容 盡管工程機械的種類繁多，

19、結(jié)構(gòu)和性能差異很大，但其總體設(shè)計通常包括以下的主要內(nèi)容： 1.根據(jù)設(shè)計技術(shù)任務(wù)書，選擇機型及各總成的結(jié)構(gòu)形式，確定總體布置方案。 2.初步確定整機主要的性能參數(shù)和基本參數(shù)。一般包括:生產(chǎn)率、機器的使用質(zhì)量、發(fā)動機功率、最大牽引力、機器的最大與最小速度、檔位數(shù)、輪距和軸距（或履帶長度、寬度和比壓力）、外形尺寸、工作裝置的特征尺寸、工作裝置的各種操縱速度和各種操縱方式的操縱力等。 3.確定各總成主要參數(shù)間相互聯(lián)系的關(guān)系及機器的重心位置。 4.計算作業(yè)阻力，進(jìn)行機器在各工況下的受力分析，得到各零部件的設(shè)計載荷等相關(guān)數(shù)據(jù)。 5.進(jìn)行整機的穩(wěn)定性計算。 6.進(jìn)行生產(chǎn)率及其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的初步

20、計算。 7.必要時，還應(yīng)進(jìn)行換裝工作裝置的初步設(shè)計。 8.繪制整機的尺寸鏈及整機的草圖。 9.輔助系統(tǒng)（如機罩、附件等）設(shè)計。 3 ZL60輪式裝載機總體參數(shù)的確定 輪式裝載機總體參數(shù)是指它的主要性能參數(shù)和基本尺寸參數(shù)。性能參數(shù)包括裝載機操作質(zhì)量、額定載重量、鏟斗容量、發(fā)動機功率、最大插入力、掘起力、最大卸載高度和卸載距離等?；境叽鐓?shù)包括軸距、輪距尺寸、外形尺寸等。 表3-1 ZL60參數(shù) 鏟斗容量（m3） 4.5m 額定載重量（t） 6t

21、 操作質(zhì)量（kg） 20200kg 最大牽引力（kN） 185 kN 最大爬度（o） 25 最小轉(zhuǎn)彎半徑(最外輪跡中心線)(mm) 6170mm 整機最大轉(zhuǎn)角（o） 36 全長(斗平放地面) (mm) 8900mm 全寬(鏟斗處) (mm) 3090mm 全高(mm) 3450mm 軸距(mm) 3285mm 輪距(mm) 2250mm 最小離地間隙(鉸接點底部) (mm) 415mm 最大卸載高度(mm) 3600mm 相應(yīng)卸載距離(mm) 1400mm 工作裝置 單搖臂反轉(zhuǎn)六連桿機構(gòu) 液控多路閥 FYZ-31A 工作油泵 CB

22、Gj3125 系統(tǒng)工作壓力（Mpa） 17.5Mpa 3.1發(fā)動機的功率 裝載機發(fā)動機應(yīng)選擇專門為其設(shè)計的工程用柴油機?？紤]到裝載機的工作狀況，通常它的發(fā)動機功率按1h標(biāo)定。裝載機發(fā)動機功率按下述兩種工況計算。 3.1.1運輸工況 （3-1） （3-2） 式中： —裝載機在運輸工況時需要的功率，； —最大理論速度時的牽引力，即此時的滾動阻力，取=4； —最大理論速度，取=42.25=11.7；

23、 —最大理論速度時的滑轉(zhuǎn)率，=0.2； —傳動系統(tǒng)總效率，取=0.7； —轉(zhuǎn)向泵，變速泵等消耗功率的和，； —油泵輸出壓力，Pa； —油泵效率，取=0.8； 帶入式3-1得： =123.68 3.1.2插入工況 在插入料堆時，轉(zhuǎn)向油泵和工作裝置油泵不工作，變速油泵工作，轉(zhuǎn)載機發(fā)出最大牽引力。發(fā)動機功率按下式計算，即： （3-3） 式中： —插入工況時的發(fā)動機功率，； —裝載機的自重，取=1979

24、60； —插入時裝載機行駛速度，取=3～4=0.8～1.1； —滑轉(zhuǎn)率，取=0.3； —傳動系統(tǒng)總效率，取=0.7； —變速泵流量，=80=； —變速泵輸出壓力，； —變速泵效率，=0.8； —輪胎的附著系數(shù)，取=0.7； 帶入式（3-3）得： =152.4+33.3 =185.7 3.2自重力 自重通常指由裝載機本身的制造裝配質(zhì)量以及發(fā)動機的冷卻水、燃料油、

25、液壓系統(tǒng)用油、隨車必備工具、駕駛員體重等質(zhì)量因素引起的重力。由于最大牽引力要克服插入阻力和滾動阻力，則; (3-4) 但牽引力的最大值受地面附著條件的限制，則： （3-5） 即將（3-4）帶入（3-5）得： （3-6） 故參考966H型裝載機取 3.3掘起力 掘起力又稱鏟起力，是指具有標(biāo)準(zhǔn)使用重量的轉(zhuǎn)載機停放在堅硬的水平面上，鏟斗斗刃底部平行于地面，且在地面上下的偏差不超過0.

26、025mm的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)斗或提臂時，后輪不準(zhǔn)離地或即將離地，作用在鏟斗斗刃后面100mm處的最大垂直向上的力，它直接影響裝載機的工作能力與生產(chǎn)率。初步設(shè)計，可以根據(jù)額定載重量Q近似地用下式確定： (KN) (3-7) 將帶入上式得： =20.37+115.84+104.76-23.79 =217.18 或者 故參考同類型機械966H型，取 3.4 最大驅(qū)動力 裝載機在水平地面作業(yè)時，除需要克服插入阻力外，還需克服行駛阻力，因此需要產(chǎn)生的最大驅(qū)動力為： 3.5鏟

27、斗后傾角及卸載角 動臂在最低位置時，鏟斗的后傾角為。運輸位置時，鏟斗的后傾角 為。動臂最大舉升高度時，鏟斗的最大后傾角為。后傾角過大或過小都會引起物料灑落。 鏟斗在任何卸載高度時的卸載角應(yīng)不小于，否則會影響物料卸凈。最大卸載高度時的卸載角可以取左右。 3.6行駛速度和檔位數(shù) 分析輪式裝載機的作業(yè)循環(huán)過程可知，一般以Ⅱ檔速度接近料堆，以Ⅰ檔作業(yè)速度插入料堆，待鏟斗裝滿后，即以倒Ⅰ檔速度后退，駛離料堆，然后又以前進(jìn)Ⅱ擋駛向卸料點，卸料后以倒Ⅱ后退，再重復(fù)上述循環(huán)。 由上述輪式裝載機的工作特點可知，輪式裝載機要求至少有3～4個前進(jìn)擋位和兩個倒退擋位。若考慮到更換工作裝置作其他作業(yè)用，還

28、需增加檔位。故： 表3-2前進(jìn)、后退擋位 Ⅰ擋 0～4.89 Km/h Ⅱ擋 0～9.71 Km/h Ⅲ擋 0～21.25 Km/h Ⅳ擋 0～42.25 Km/h 3.7裝載機作業(yè)阻力 裝載機的作業(yè)阻力主要有插入阻力、鏟起阻力和轉(zhuǎn)斗阻力矩，這些阻力與被鏟裝物料的種類、粒度大小和組成、堆積情況、機械物理性能、鏟斗的結(jié)構(gòu)形狀、鏟斗插入料堆的深度等因素有關(guān)，它們通?？梢愿鶕?jù)經(jīng)驗公式來計算。（按一次鏟掘法計算） 3.7.1插入阻力Px 插入阻力就是鏟斗水平插入料堆時，料堆對鏟斗的反作用力。由鏟斗前切削刃和斗壁兩側(cè)切削刃所受阻力，鏟斗底和側(cè)壁內(nèi)表面與物料的摩擦阻力，鏟斗外

29、表面與料堆之間的摩擦力等組成。其值可以按下式計算： (N) (3-8) 式中:—物料塊度及松散程度影響系數(shù)，取=1.32； —物料種類影響系數(shù)，取=0.11； —料堆高度影響系數(shù)，取=1.15； —鏟斗形狀系數(shù)，取=1.5； —鏟斗插入料堆深度，取 mm =1587mm=158.7cm (為斗底長度；為鏟斗斗底長度系數(shù)；為鏟斗回轉(zhuǎn)半徑；) —鏟斗寬度，計算得=3090mm=309cm 將各數(shù)值代入式（3-8）得： =43620.62N=43.62KN 3.7.2鏟起阻力 鏟起阻

30、力是鏟斗插入料堆達(dá)到一定深度之后，提升動臂時料堆對鏟斗產(chǎn)生的反作用力。最大鏟起阻力常發(fā)生在開始提升鏟斗時，其值可以按下式計算： (N) （3-9） 式中： —鏟斗開始提升物料時的剪切應(yīng)力，其值通過實驗來測定，在初步計算時取=； 圖3-3鏟斗開始提升物料時的剪切Kt 鏟斗寬度/m 0.75 1.00 ……… 3.09 剪切應(yīng)力Kt/N 40000 35000 ……… 26640 則 3.7.3轉(zhuǎn)斗阻力矩 轉(zhuǎn)斗阻力矩是當(dāng)鏟斗插入料堆一定深度后，用轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗向后翻轉(zhuǎn)時，料堆對鏟斗的反作用力矩。若不計慣性力的影響，

31、根據(jù)實驗證明，轉(zhuǎn)斗的靜阻力矩隨著鏟斗翻轉(zhuǎn)角的變化而變化。轉(zhuǎn)斗時，鏟斗除受到靜阻力矩的作用外，還受到鏟斗自重和鏟斗中物料重力所引起的阻力矩的作用，因此，開始轉(zhuǎn)斗時的總阻力矩為： （3-10） 式中： —插入阻力，由（3-5）求得=43.62KN； —鏟斗回轉(zhuǎn)中心與斗刃的水平距離，取=1.459m； —鏟斗回轉(zhuǎn)中心與地面的垂直距離，取=0.309m； —鏟斗自重，經(jīng)計算得 =3828N； —裝載機額定載重量，取=60009.8N=58800N； —鏟斗重心到回轉(zhuǎn)中心的水平距離，取=0.4

32、95m； 將各數(shù)值代入（3-10）得： =63680N/m 3.8鏟斗的最大卸載高度Hmax與卸載距離S 鏟斗最大卸載高度是動臂在最大舉升高度時鏟斗的卸載高度，該高度與配合作業(yè)的運輸車輛有關(guān)，參考966H型裝載機，?。? Hmax=3600mm; s=1400mm 3.9最小離地間隙 最小離地間隙表示裝載機無碰撞地越過障礙物的能力。應(yīng)在保證穩(wěn)定性前提下，盡可能地提高離地間隙。參考同類型機型取=415mm 4 ZL60

33、輪式裝載機總體設(shè)計 4.1發(fā)動機 裝載機最常用的動力裝置是工程機械用柴油機，且增壓技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。裝載機的使用條件差，工作場地粉塵多、負(fù)荷大以及自身散熱差，應(yīng)選用按1h功率標(biāo)定的工程機械用柴油機。根據(jù)3.1節(jié)中按兩種工況算出發(fā)動機的功率，選較大值作為確定發(fā)動機功率的依據(jù)，并參考同類機型選發(fā)動機型號如下圖所示： 表4-1發(fā)動機配置 發(fā)動機 C6121ZG60e 額定功率（kW） 187kW 額定轉(zhuǎn)速（r/min） 2200r/min 最大扭矩（N.m） 982.7N.m 額定燃燒消耗率（g/Kw.h） 213.3g/kW.h 采用上柴C6121ZG60e增壓柴油

34、機,功率儲備大，耗油量低，動力性能好。具有火焰預(yù)熱功能，電熄火操作。 4.2傳動系各零部件結(jié)構(gòu)型式的選擇 輪式轉(zhuǎn)載機傳動系有機械傳動、液力機械傳動、液壓傳動及電傳動等型式。目前廣泛采用的是液力機械傳動型式，機械傳動目前僅在少數(shù)小型輪式裝載機上偶有采用，而電傳動還僅應(yīng)用于個別大型輪式轉(zhuǎn)載機上。故本機采用的是液力機械傳動。 4.2.1液力變矩器 1.選型 轉(zhuǎn)載機作業(yè)時牽引力和車速的變化范圍大，并且變化劇烈、頻繁，因此對液力變矩器有如下要求： 1）有良好的變矩性能，且要求所選用的變矩器應(yīng)具有變換系數(shù)B（，式中，為最大變矩系數(shù)，為變矩器在最高效率時所對應(yīng)的傳動比）盡可能大。 2）最高效率

35、要大，且不低于0.75的轉(zhuǎn)速比的范圍要寬。 3）有一定的透傳性能。要求變矩器在低、中速比范圍內(nèi)透傳性要小，則當(dāng)運行阻力增大，迫使車速降低時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低不多，以保證液壓泵功率和作業(yè)速度。 2.有效直徑的確定 確定變矩器有效直徑的原則是使變矩器與發(fā)動機匹配良好。而變矩器與發(fā)動機的合理匹配應(yīng)保證變矩器在正常工作范圍內(nèi)，渦輪軸能夠輸出最大平均功率和平均耗油率為最低，以提高裝載機作業(yè)效率和行駛速度，以及降低燃油消耗量。 變矩器初選為陜西航天技術(shù)三元件單級單相液力變矩器，型號為YJH340,循環(huán)圓直徑為D=340mm，變矩系數(shù)為4.7，最高效率為0.80。 變矩器有效直徑D按下式確定：

36、（m） (4-1) 式中：—發(fā)動機傳給變矩器的最大有效力矩（N.m）； —所選變矩器最高效率時泵輪力矩系數(shù)，取=0.98； —工作液體的重度，取=880kg/m3； nH—發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速，取nH=2200r/min； 發(fā)動機傳給變矩器的有效力矩是指扣除驅(qū)動輔助裝置及工作裝置油泵所消耗的力矩后，傳給變矩器的力矩。大、中型裝載機的作業(yè)條件較差，配合鏟掘法是主要作業(yè)方式，在確定變矩器有效直徑D時，發(fā)動機與液力變矩器應(yīng)采用部分功率匹配，以提高發(fā)動機功率利用率和裝載機的作業(yè)效率。 考慮工作裝置油泵所需的功率，預(yù)先留出

37、一定的備用功率，就是說這時工作裝置油泵與轉(zhuǎn)向泵合流，變速操縱油泵與變矩器共同工作，變矩器不是與發(fā)動機輸出的全部有效功率進(jìn)行匹配，而是與其部分功率進(jìn)行匹配，此時發(fā)動機傳給變矩器的扭矩： （4-2） 式中，—為總損失的扭矩 （4-3） 式中，—為工作泵工作時消耗的扭矩； —為轉(zhuǎn)向泵工作時消耗的扭矩； —為變速泵工作時消耗的扭矩； —發(fā)動機附件所損失的扭矩； 1）工作裝置油泵與轉(zhuǎn)向泵合流，優(yōu)先閥卸荷壓力為15.5Mpa,所以 P=15.5Mpa Q=125ml/r2200r/min+80L/min

38、=355L/min 則+= 2）由于變速油泵采用CBJ2040,經(jīng)查資料： 空載壓力p=0.5Mpa 流量Q=40ml/r2000r/min=80L/min 則， 3）發(fā)動機附件所損失的功率NF按發(fā)動機額定功率的10%計算，上柴C6121ZG60e額定功率為187kW，故： NF=10%187=18.7KW 扭矩 將所得數(shù)據(jù)帶入式（4.3），即： 再將帶入式（4.2），得發(fā)動機傳給液力變矩器的最大有效力矩： 故通過式（4.1），有： 即初選的液力變矩器滿足部分功率匹配要求。 4.2.2變速器 目前除少數(shù)小型機械傳動的裝載機外，很少有采用切斷動力后換擋的機

39、械式變速器。由于液壓換擋定軸式變速器結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝性好、成本低、維修方便，對于液力機械傳動的輪式裝載機多采用不切斷動力換擋的定軸式變速器。 參考同類型機型，初選ZF4WG200定軸式液壓換擋變速器。 4.2.3驅(qū)動橋 輪式裝載機除少數(shù)由其他車輛改型者外，多采用全輪驅(qū)動，以利于整機重量作為附著重量，使?fàn)恳Φ靡猿浞职l(fā)揮。但全橋驅(qū)動的裝載機在高低不平地面行駛或轉(zhuǎn)向時，由于前、后驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率不同會產(chǎn)生循環(huán)功率。這不僅不能改善轉(zhuǎn)載機的牽引性能，反而會使傳動零部件產(chǎn)生附加載荷及附加功率損失，加速輪胎的磨損。為此一般在變速箱內(nèi)裝有脫橋機構(gòu)，以使裝載機在優(yōu)質(zhì)路面行駛時可以實現(xiàn)單橋驅(qū)動。 脫橋機

40、構(gòu)需要增設(shè)操縱機構(gòu)，使變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜化?，F(xiàn)在為了裝載機簡化結(jié)構(gòu)而不設(shè)置脫橋機構(gòu)，并采用低壓輪胎。裝載機需要轉(zhuǎn)移工地作長距離行駛時可以由其他車輛運輸。 4.3 轉(zhuǎn)向系 鉸接式轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向半徑小，機動性好；能使轉(zhuǎn)向機構(gòu)的布置簡化，便于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化；車架能擺動，使車輪可適應(yīng)不平地面，以保證充分利用裝載機的附著重量，提高裝載機在惡劣地面條件下的通過性；車輪相對機體沒有相對運動，便于采用大直徑寬基低壓輪胎，以利于提高裝載機在松軟地面的通過能力。故采用全液壓同軸流量放大、鉸接式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向靈活。 4.4制動系 一個完善的制動系應(yīng)包括行車制動裝置、停車制動裝置和緊急制動裝置三部分。 行車制動

41、裝置采用四輪單管路氣頂油鉗盤式制動系統(tǒng)，制動平穩(wěn)，一般用腳踏板操縱。制動器安裝在車輪的輪轂內(nèi)。 停車制動裝置采用雙蹄內(nèi)漲蹄式，一般裝在變速器或分動器的前輸出軸上，直接制動傳動軸。其驅(qū)動機構(gòu)是機械式的，用手操縱。 緊急制動裝置是用做緊急制動或當(dāng)行車制動時發(fā)生故障時使用的。裝在變速器外的另一輸出軸上，有獨立的驅(qū)動機構(gòu)，亦為雙蹄內(nèi)漲蹄式。 4.5輪胎 輪胎采用23.5-25-20PR無內(nèi)胎低壓寬基輪胎，其接地比壓小，外形尺寸大，在較松軟的路面上行駛下陷量小，通過性好，牽引力大，彈性和緩沖性能較好，在凹凸路面行駛，能較好地吸收沖擊與振動；無內(nèi)胎輪胎密封性能好，能提高行駛安全性，其消除了內(nèi)外胎之

42、間的摩擦，生熱小，工作溫度低，適用于高速行駛工況，使用壽命長，被刺穿后漏氣慢，不至于立即失去支承與行駛能力，其維修方便，當(dāng)穿孔較小時，可直接修補。通常輪胎充氣壓力為0.37Mpa～0.39Mpa。 該機型多用于路況不好的地方，故選擇塊狀花紋。 4.6工作裝置 反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)工作裝置具有掘起力大，運輸狀態(tài)鏟斗后傾角大，不易灑落物料，鏟斗能自動放平等優(yōu)點，因而結(jié)構(gòu)簡單的反轉(zhuǎn)單連桿機構(gòu)在輪式裝載機上采用得較多。參考同類型機型，本機采用反轉(zhuǎn)六連桿機構(gòu)。 圖4-1工作裝置 4.7轉(zhuǎn)向與工作液壓系統(tǒng) 采用負(fù)荷傳感液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及雙泵合流工作液壓系統(tǒng)。負(fù)荷傳感液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點是轉(zhuǎn)向泵在滿足轉(zhuǎn)向前

43、提下，向工作液壓系統(tǒng)供油，在不轉(zhuǎn)向時，幾乎全部流量去工作裝置，相對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言，此時流量幾乎為零，所以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的損失甚少，溫升少，不僅節(jié)約發(fā)動機能量，應(yīng)能延長液壓油的壽命。該系統(tǒng)不僅可以節(jié)能，降低液壓系統(tǒng)的溫度，而且可以根據(jù)負(fù)荷的變化自動對系統(tǒng)流量進(jìn)行分配，優(yōu)化了系統(tǒng)壓力、流量的合理匹配。 ZL60輪式裝載機工作液壓操縱系統(tǒng)為先導(dǎo)操作以改善整機的操作舒適性，使操作省力。整機的液壓系統(tǒng)管路，采用德國DIN標(biāo)準(zhǔn)的“錐-O”雙重密封，密封性好，防滲漏強。極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的壓力為20Mpa,工作裝置液壓系統(tǒng)壓力為17.5Mpa。  5 ZL60輪式裝載機的總體布置 裝載機的

44、總體布置是在發(fā)動機型號及各部件的結(jié)構(gòu)形式、輪胎的尺寸及總體參數(shù)確定后進(jìn)行的。從保證裝載機的主要性能出發(fā)，在總體設(shè)計和各總成設(shè)計密切配合的情況下，通過總體布置，根據(jù)使用要求及橋荷分配來協(xié)調(diào)各總成的性能，并確定和控制它們的位置、尺寸和重量?？傮w布置不僅要使得裝載機有良好的使用性能，使各零部件相互關(guān)系協(xié)調(diào)，重量分布合理；限制各零部件外廓及主要關(guān)鍵尺寸；布置操縱機構(gòu)及駕駛員工作場所；校核運動零部件的運動空間，排除干涉；而且必須保證操作輕便、拆裝容易和維修方便。 進(jìn)行總體布置設(shè)計，布置各零部件在車上的位置時，首先要確定基準(zhǔn)，對輪式裝載機一般可以選車架上緣面或前、后橋中心線作為上、下位置的坐標(biāo)基準(zhǔn)，通過

45、前橋軸線垂直地面的平面為前、后位置的基準(zhǔn)，左、右位置則以縱向?qū)ΨQ軸線為基準(zhǔn)。坐標(biāo)確定以后，即可以把初選的軸距、軸距和輪胎繪在草圖上。 12 各個零部件布置在車上的平面位置應(yīng)盡量對稱于車輛的縱向?qū)ΨQ軸線，以利于整車的橫向穩(wěn)定和左、右輪胎的負(fù)載均勻。 13 11 14 7 6 2 1 3 4 9 15 10 5 8 1—鏟斗 2—搖臂 3—動臂 4—轉(zhuǎn)斗油缸 5—前車架 6—前橋 7—轉(zhuǎn)向油缸 8—駕駛室 9—變速箱 10—后車架 11—后橋 12—發(fā)動機 13—配重 14—中間傳動軸 15—后傳動軸 16—機罩 圖5-1 ZL

46、60總體布置圖 5.1發(fā)動機與傳動系的布置 裝載機各零部件的布置一般從發(fā)動機開始。發(fā)動機一般均勻布置在整機后部，以起配重的作用，其上、下位置應(yīng)盡量放低，使重心降低，有利于整機的穩(wěn)定性。但發(fā)動機受副車架和驅(qū)動橋橋殼位置的限制，且需保證足夠的離地間隙和傳動系的布置。發(fā)動機的位置確定后可以布置液力變矩器、變速器及傳動軸。 發(fā)動機、變矩器和變速器的連接通常有以下幾種方式： 1.發(fā)動機、變矩器和變速器三者組合成一體，如圖5-2（a）所示，其優(yōu)點是：軸向尺寸短，便于軸距較小的裝載機的總體布置；三部件可以組裝成一個總成一次安裝，使總裝工序簡化；可以減少部件間的油路管道，增加可靠性。但是，這種布置方式

47、箱體加工同心度要求較高，當(dāng)其中有一部件損壞時，需整體吊出車體，修理費時；由于各部件箱體剛性連接，發(fā)動機的振動會其他部件的正常工作。 2.發(fā)動機與變矩器用傳動軸連接，變矩器與變速器連接成一體，如圖5-2（b）所示。 3.發(fā)動機與變矩器連接成一體，變矩器與變速器用傳動軸連接，如圖5-3（c）所示。 后兩種方案的特點是拆卸及維修方便，發(fā)動機前、后位置不受變速器位置影響，可以向后移動，減少配重，有利于整車重量的合理分配。另外，可以根據(jù)不同機種配置不同的變矩器與變速器，零部件通用性強。故經(jīng)過比較，該ZL60機型選用第二種方案。 （a） (b) (c) 1.發(fā)動機；2.變矩器；3.變速器

48、 圖5-2 發(fā)動機、變矩器和變速器的連接方式圖 發(fā)動機一般均勻布置在整機后部，以起配重的作用，其上、下位置應(yīng)盡量放低，使重心降低，有利于整機的穩(wěn)定性。C6121ZG60e型發(fā)動機布置在后車架上，其安裝尺寸，相對后橋的距離如圖5-3所示： 5.2 鉸接點和傳動軸的布置 鉸接式轉(zhuǎn)載機前、后車架鉸銷的布置通常有兩種方式： 圖5-3 發(fā)動機總成布置 1.鉸銷布置在前、后橋軸線的中間。轉(zhuǎn)向時前、后輪轉(zhuǎn)向半徑相同，便于通過狹小地段。由于前、后輪輪跡始終相同，減小了在松軟地面上的行駛阻力和轉(zhuǎn)向阻力距。 2.鉸銷布置在離前橋1/3～1/2.5的軸距處。轉(zhuǎn)向時，前輪轉(zhuǎn)向半徑大于后輪轉(zhuǎn)向半徑。由

49、于前后輪轉(zhuǎn)向半徑不同，引起附加的功率損失，增加輪胎的磨損。轉(zhuǎn)向時其縱向和橫向穩(wěn)定性都下降，但鏟斗原地擺動角度大，便于原地對準(zhǔn)料堆，司機不易疲勞。此外，鉸銷位置偏前，便于傳動系的布置。 圖5-4 鉸銷總成布置 由圖5-4可知，鉸銷中心距前橋的距離定為1500mm，距后橋中心線距離為1785mm。即采用了第二種布置方式，便于原地對準(zhǔn)料堆。 在考慮鉸點位置的同時，為了改善鉸銷的受力情況，宜將鉸銷分為上、下兩個鉸銷，在不影響離地間隙的情況下，可以盡量增加兩鉸銷的垂直距離。為避免鉸銷產(chǎn)生附加應(yīng)力，還應(yīng)采用能自動調(diào)整的球形鉸。 圖5-5上鉸銷和下鉸銷剖視圖 傳動軸一般布置在裝載機的縱向?qū)?/p>

50、稱平面內(nèi)，并盡量減少與水平面所形成的角度。將傳動軸兩端萬向節(jié)對稱布置在前、后車架鉸銷接點的兩側(cè)，保證了萬向節(jié)傳動時的等速運動。 5.3擺動橋的布置 為了使裝載機在不平地面行駛時，四個輪胎都能著地，以提高裝載機的穩(wěn)定性和牽引性，應(yīng)使一驅(qū)動橋能隨路面的不平相對另一驅(qū)動橋作適當(dāng)?shù)臄[動，擺 1. 副車架；2. 鉸銷；3—車架；4. 后橋 圖5-6 后橋擺動 動角為10，并由限位塊來限制。 ZL60把后橋作為擺動橋，將后橋固定在副車架上，用縱向鉸銷將副車架鉸接在車架上，這樣后橋就可以繞縱向鉸銷擺動。這樣后橋擺動的ZL60作業(yè)時，駕駛員隨前車架擺動，便于正確進(jìn)行水平鏟掘作業(yè)。但前輪碰上石塊等凸

51、起物時，車身擺動大，駕駛員易疲勞。 5.4駕駛室的布置 鉸接式裝載機駕駛室有三種布置方式： 1.駕駛室布置在前車架后端，這種布置型式前方視野好，轉(zhuǎn)向時，駕駛員隨前車架一起轉(zhuǎn)動，鏟斗始終位于駕駛員的正前方，便于對準(zhǔn)料堆和運輸車輛的車箱。駕駛室與動力傳動部分隔開，故發(fā)動機和傳動部件的振動、噪音和熱量都不易傳至駕駛室。但因駕駛室比較靠近工作裝置，受沖擊載荷大，且不夠安全。同時由于發(fā)動機及傳動部件均在后車架，使操縱機構(gòu)復(fù)雜。 2.駕駛室懸臂固定在后車架的前端，這種布置型式駕駛員不隨前車架擺動，鏟裝和卸料時對準(zhǔn)物料不及第一種布置好。但前后視野良好，駕駛員能直接了解裝載機的折腰程度（轉(zhuǎn)向角度），增

52、加了安全感，駕駛員受沖擊較小，不易疲勞。因此，大多數(shù)裝載機采用這種布置型式。 3.駕駛室布置在后車架的前部，前方視野較差，后方略好。 如圖5-1，ZL60輪式裝載機考慮駕駛的舒適性，采用第二種布置方式。 5.5 轉(zhuǎn)向系的布置 ZL60裝載機的軸荷大，轉(zhuǎn)向頻繁，轉(zhuǎn)向角度大，要采用動力轉(zhuǎn)向。鉸接式裝載機轉(zhuǎn)向油缸采用兩個，對稱布置在鉸銷兩側(cè)，油缸體和活塞桿分別鉸接在前，后車架上，一側(cè)油缸的小腔與另一側(cè)油缸的大腔相通，使左右轉(zhuǎn)向時，力矩變化均勻。前后車架繞其鉸銷的相對轉(zhuǎn)角取36，超過該值，則橫向穩(wěn)定性能圖5-7 轉(zhuǎn)向系布置 不好，且傳動軸易發(fā)生干涉，給其它零部件造成影響。保證了在轉(zhuǎn)向過程中，

53、各零部件不得發(fā)生干涉，油管位置變化盡量小，油缸的擺角要盡量小，從而減少轉(zhuǎn)向力臂變化。 5.6 工作裝置的布置 ZL60輪式裝載機的工作裝置一般布置在整機前端，結(jié)合卸載高度、卸載距離的要求以及工作裝置連桿機構(gòu)的設(shè)計確定動臂與車架的鉸點位置。在滿足動臂在最高位置時的卸載要求和動臂在最低位置時鏟斗不受干涉的前提下，動臂支點越向后布置，動臂舉升時的外伸距離越小，穩(wěn)定性越好，動臂所需轉(zhuǎn)角也小，便于機構(gòu)設(shè)計和提臂液壓缸的布置。在滿足卸載要求的條件下，若動臂與車架的鉸點位置提高，則可以減少鏟斗刀刃離前軸的距離，增加掘起力。反之，斗刃離前軸距離增加，掘起力減小。 在確定動臂與車架的鉸點位置時，還要考慮工

54、作裝置不妨礙司機視線和確保司機的作業(yè)安全。 動臂油缸與車架的鉸接是油缸的下端與車架鉸接，這種結(jié)構(gòu)簡單，易布置。動臂油缸與車架的鉸接位置應(yīng)使油缸下端有足夠的離地高度，以滿足裝載機離地間隙的要求。 5.7 各運動部位校核要求 ZL60輪式裝載機總體布置完成后，全面考慮各部件相對運動，要防止干涉，其中主要包括： 1.工作裝置運動時，其內(nèi)部各點，工作裝置與前車架、橋是否干涉; 2.前后車架轉(zhuǎn)向時，前車架與駕駛室，前護(hù)泥板與后護(hù)泥板、前車架與后護(hù)泥板、前護(hù)泥板與后車架上的扶梯是否干涉，固定桿前支座（在前車架上）與固定桿后支座（在后車架上）是否干涉。 3.后橋橋殼擺動到最大角度時，橋殼與發(fā)動機

55、油底殼是否干涉；擺起的輪胎是否影響機罩的側(cè)門的開啟；擺起的輪胎是否與駕駛室群邊干涉；擺起的輪胎是否與后護(hù)泥瓦干涉。 4.考慮各泵的拆裝空間。 5.考慮各操作手柄的操縱運動形成是否與其它部件干涉等等。 5.8橋荷分配和重心位置的計算與調(diào)整 裝載機在空載和滿載時，前、后橋的軸荷分配比例變化甚大，在鏟掘作業(yè)時，甚至能使后輪抬起，前橋承受整機全部載荷。為了改善穩(wěn)定性和降低前、后輪負(fù)荷的差別，在設(shè)計中，盡量使裝載機的重心向后移或增加平衡重量。所以為了滿足裝載機的通過性、牽引性和穩(wěn)定性的要求，前、后橋的載荷力必須在這個變化中合理的分配。對于輪式鉸接裝載機，橋荷力分配如下。 空載時，前橋橋荷力占裝

56、載機自重力的40%～45%，后橋橋荷力占裝載機自重力的60%～55%。 滿載時，前橋橋荷力占裝載機自重力的75%～80%，后橋橋荷力占裝載機自重力的25%～20%。 在各部件結(jié)構(gòu)尺寸確定之后，參考同類機型估算出整機重心位置為：距前橋的距離為，距后橋的距離為，空載整機自重為,額定載重量為。 圖5-8空載、重載橋荷力分配 1.空載時，靜止的裝載機受力如圖5-8所示，由力平衡條件可求得橋荷力為： （5-1） 式中，—空載前橋橋荷力； —空載裝載機自重，=197.96KN； L—裝載機軸距，L=328

57、5mm； —重心距前橋的距離，=1810mm； 將各數(shù)據(jù)帶入公式（5-1），得： (5-2) 式中， —空載后橋橋荷力； 將各數(shù)帶入公式（5-2），得： 則： 經(jīng)對比可知空載狀態(tài)前、后橋的橋荷均滿足要求。 2.滿載時，靜止的裝載機受力如圖5-8所示，求的此時橋荷力為： （5-3） 式中： —滿載時前橋橋荷； —滿載時裝載機自重，=197.96KN； —前橋中心距滿

58、載時鏟斗中心的距離，取=2211mm； 將各數(shù)據(jù)代入公式(5-3),得： (5-4) 式中： —滿載時后橋橋荷； 將各數(shù)據(jù)代入公式（5-4），得： 則： 經(jīng)過對比，可知重載時前后橋橋荷略微超出，但可以采用在裝載機后部加配重的方法，以實現(xiàn)橋荷力合理分配。 

59、 6 ZL60輪式裝載機液壓油箱的設(shè)計 油箱是用來儲油、散熱、分離油中所含空氣和雜質(zhì)的。按其使用特點分為開式和閉式油箱，在建設(shè)機械上一般采用的是開式油箱。圖6-1為開式油箱的示意圖。 1—檢查清洗孔；2—放油螺塞；3—油位提示器；4—空氣過濾器；5—回油管；6—隔板；7—進(jìn)油管；8—油溫傳感器 圖6-1 液壓油箱 6.1 油箱的功用 油箱設(shè)計的好壞直接影響到液壓元件及系統(tǒng)的工作可靠性，尤其是對泵的壽命有決定性的影響?？刂坪糜鸵簭挠拖溥M(jìn)入泵入口的流動性能、流回油箱的回流及油液在油箱內(nèi)的流動，可以顯著減少空氣的混入和氣蝕的產(chǎn)生。因此，對于油箱的設(shè)計應(yīng)給予足夠的重視，使其能很好地滿足下

60、列要求： 1.能儲存足夠的油液，以滿足液壓系統(tǒng)正常工作的需要。 2.應(yīng)有足夠的表面面積，能散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量。 3.油箱中的油液應(yīng)平緩迂回流動，以利于油液中空氣的分離和污染物的沉淀。 4.應(yīng)能有效地防止外界污染物的傾入。 5.應(yīng)能保證液壓泵的正常吸油，防止氣泡的混入和氣穴的發(fā)生。 6.應(yīng)為清洗油箱及油箱內(nèi)元部件的安裝、維修提供方便，并且便于注油和排油。 7.應(yīng)備有液面指示器等裝置，便于觀察液面的變化。 8.應(yīng)使外形整齊美觀，并具有一定的強度和剛度。特別是當(dāng)油箱上需要安裝泵、電動機等設(shè)備時，更應(yīng)特別注意油箱的強度及剛度。此外，還要考慮油箱的安裝及吊放的方便等。 6.2油箱

61、容積的確定 油箱容積的確定是設(shè)計油箱的關(guān)鍵。油箱的容積應(yīng)能保證當(dāng)系統(tǒng)有大量供油而無回油時，最低液面應(yīng)在油泵進(jìn)口過濾器之上，保證不會吸入空氣；當(dāng)系統(tǒng)有大量會有而無供油，或系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)，油液返回油箱時，油液不致溢出。同時，保證要有足夠的散熱面積。 1.按使用情況確定油箱容量 初步設(shè)計，依據(jù)使用工況，按下列經(jīng)驗公式確定油箱容積。 （6-1） 式中 —油箱的有效容積（m3）； —液壓泵的流量（m3/min）； —經(jīng)驗系數(shù)，見表6-1，取=1； 表6-1 經(jīng)

62、驗系數(shù) 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機械 1～2 2～4 5～7 6～12 10 1）運輸工況： 在運輸工況的時候，只有變速泵和轉(zhuǎn)向泵工作，則此時按照經(jīng)驗公式（6-1）確定油箱的有效容積為: 2)插入工況： 插入工況的一次鏟裝法中，主要是變速油泵在工作，則此時按照經(jīng)驗公式（6-1）確定油箱的有效容積為： 插入工況的配合鏟裝法中，工作裝置油泵和變速泵同時工作，則按照公式（6-1）確定油箱的有效容積為: 通過上述各工況的計算比較，可以得出ZL60液壓油箱的有效容積可以初步定為0.355m

63、3,即355L。 2.按系統(tǒng)發(fā)熱與散熱關(guān)系確定油箱容積 對于連續(xù)工作的液壓系統(tǒng)的油箱容積，要按照系統(tǒng)的發(fā)熱量來確定： 1）計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 輸入液壓系統(tǒng)的功率（為由泵軸輸入的功率）與執(zhí)行元件（液壓缸）的輸出功率之差，就是液壓系統(tǒng)的損失的功率，這部分功率一般都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊? 由液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)圖，可以確定一個循環(huán)中由液壓泵輸入的平均功率PP(W)：(以工作裝置油泵為主要研究) （6-2） 式中 T—一個循環(huán)所需時間，T=12.8s； —工作裝置液壓泵輸出壓力，取=20Mpa； —壓力為時液壓泵的流量，

64、； —工作裝置液壓泵的總效率，取=0.90； 將各數(shù)據(jù)代入式（6-2），得： 一個循環(huán)中執(zhí)行元件液壓缸的平均輸出功率： （6-3） 式中 —液壓缸的輸出功率（W）； —液壓缸的輸出力（N）； —液壓缸的行程（m）； 將各數(shù)據(jù)代入公式（6-3），得： 這樣液壓系統(tǒng)損失的功率PL為：

65、 2)按系統(tǒng)發(fā)熱和郵箱散熱的關(guān)系確定油箱容量 當(dāng)液壓系統(tǒng)損失的功率PL所產(chǎn)生的發(fā)熱量幾乎全部由油箱散逸時，油箱的散熱面積A計算為： （6-4） 式中 —油箱的有效散熱面積，取與油液想接觸的邊面積和油面以上的表面積之半； PL—液壓系統(tǒng)損失的功率（W）； —油液允許溫度與環(huán)境溫度之差（C）； —油箱散熱系數(shù)，初取K=15； 表6-2油箱散熱系數(shù)K/ 散熱條件 K 散熱條件 K 通風(fēng)很差 8～10 風(fēng)扇冷卻 20～25 通風(fēng)良好 14～20 循環(huán)水強制冷卻 110～175 將各數(shù)據(jù)代入式（6-4），得：

66、 當(dāng)環(huán)境通風(fēng)良好時，取K=15W/(m2k),則油箱在自然通風(fēng)散熱時的最小有效體積為： （6-5） 式中 —最高允許溫度，取=80； —環(huán)境溫度,取=20； 將各數(shù)據(jù)代入式（6-5），得： 經(jīng)過比較根據(jù)經(jīng)驗公式（6-1）確定的油箱容積小于，說明散熱不好，油溫會超過允許溫度，要采取循環(huán)水強制冷卻。 3）根據(jù)確定的液壓油箱的容積，即可確定油箱的安裝尺寸為：長寬高=800740900mm，在后車架上的安裝位置如圖（6-2）所示。 圖6-2 油箱的總體布置 6.3 油箱的結(jié)構(gòu)要點 為了使油箱能實現(xiàn)儲油、散熱、分離空氣及防止污染的作用，進(jìn)行油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意如下一些問題： 1.一般油箱可拆上下蓋進(jìn)行清洗，但容量較大的油箱，則在油箱側(cè)壁上設(shè)置觀察和清洗孔，又稱人孔。人孔應(yīng)該開的足夠大，要能暴露整個油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)和安裝在內(nèi)部的期間，使油箱內(nèi)各部分均在人的手臂容易觸及到的范圍內(nèi)。人孔不要靠墻或開著機器結(jié)構(gòu)件一邊。 2.油箱上應(yīng)設(shè)置通氣孔，并在通氣孔上安裝空氣過濾器。當(dāng)油箱內(nèi)