輪式裝載機畢業(yè)設計

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　我國現(xiàn)代輪式裝載機起始于20世紀60年代中期的Z435型。該機為整體機架、后橋轉(zhuǎn)向。經(jīng)過幾年的努力，在吸收當時世界最先進的輪式裝載機技術(shù)的基礎上，開發(fā)成功了功率為162KW的鏟接式輪式裝載機，定型為Z450(即后來的ZL50)，并于1971年12月18日正式通過專家鑒定。就這樣誕生了我國第一臺鉸接式輪式裝載機，從而開創(chuàng)了我國裝

2、載機行業(yè)形成與發(fā)展的歷史。</p><p>　　Z450型裝載機具有液力機械傳動、動力換擋、雙橋驅(qū)動、液壓操縱、鉸接式動力轉(zhuǎn)向、氣推油加力制動等現(xiàn)代輪式裝載機的基本結(jié)構(gòu)，為當時世界先進水平。也基本上代表了我國第一代輪式裝載的基本結(jié)構(gòu)。該機在總體性能方面具有動力性好，插入力有掘起力大、機動靈活、操縱輕便、作業(yè)效率高等一系列優(yōu)點。</p><p>　　1978年，天工所根據(jù)機械部的要求，制訂出

3、以柳工Z450為基型的我國輪式裝載機系列標準。制訂標準時，保留用Z代表裝載機，用L取代“4”代表輪式，改Z450為ZL50，就這樣制訂出了以柳工ZL50型為基型的我國ZL輪式裝載機系列標準，這是我國裝載機發(fā)展鳴上的重大轉(zhuǎn)折點。該標準制訂出來后按當時的行業(yè)分工，柳工、廈工制造ZL40以上的大中型輪式裝載機，成工、宜工制造ZL30以下的中小型輪式裝載機，逐步形成了柳工、廈工、成工和宜工當時的裝載機四大骨干企業(yè)。到70年代末、80年代初我國裝

4、載機制造企業(yè)已增加至20多家，初步形成了我國裝載機行業(yè)。到目前為止，我國輪式裝載機已經(jīng)發(fā)展到了第三代，但最基本的結(jié)構(gòu)仍然是由Z450(ZL50)演變而來。第二代變化不很大，第三代變化稍大一些。2001年我國裝載機全行業(yè)總銷售量已突破3萬臺，居世界裝載機市場的前列。因此，目前我國已經(jīng)成了世界上裝載機產(chǎn)銷大國。</p><p><b>　　第一章裝載機簡介</b></p><

5、p>　　§1.1 裝載機的功能和結(jié)構(gòu)</p><p>　　裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設工程的土石方施式機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此

6、外還可進行推運土壤、刮平地面和牽引其他機械等作業(yè)。由于裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一。 </p><p>　　按行走裝置的不同，裝載機分為輪胎式和履帶式兩種。 </p><p>　　胎式裝載機由動力裝置、車架、行走裝置、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成，其結(jié)構(gòu)簡單圖如圖1所示。</p>

7、<p>　　圖1輪式裝載機總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.柴油機系統(tǒng)2.傳動系統(tǒng)3.放滾翻與落物保護裝置4.駕駛室5.空調(diào)系統(tǒng)6.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)7.液壓系統(tǒng)8.車架9.工作裝置10.制動系統(tǒng)11.電器儀表系統(tǒng)12.覆蓋件</p><p>　　輪胎式裝載機采用柴油機為動力裝置，液力變矩、動力換檔變速箱、雙橋驅(qū)動等組成的液力機械式傳動系統(tǒng)（小型輪胎式裝載機有的采用液壓傳動或機械傳動）

8、，液壓操縱，鉸接式車架轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)桿機構(gòu)的工作裝置。</p><p>　　履帶式裝載機以專用底盤或工業(yè)拖拉機為基礎車，裝上工作裝置并配裝相就原操縱系統(tǒng)而構(gòu)成。</p><p>　　§1.2 ZL08裝載機主要技術(shù)參數(shù), 用途及產(chǎn)品特點</p><p>　　§1.2.1 主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表1-1主要技術(shù)參數(shù)

9、</p><p>　　§1.2.2 用途及產(chǎn)品特點</p><p>　　澳特牌裝載機開發(fā)制造執(zhí)行 GB/T9001-2000 企業(yè)標準，該機適用于建筑工地、水泥預制件廠、石灰窯、沙場等散裝物料的裝卸和堆放，也可用于大型養(yǎng)殖場清除垃圾。 該機型采用鉸接式車架，全液壓動力轉(zhuǎn)向，操作輕便，回轉(zhuǎn)半徑小，可在狹小場地作業(yè)，完成大型裝載機無法完成的工作。? 本機結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，大部分零

10、件采用國際標準配件，質(zhì)量可靠，配件資源充足。本機工作裝置為液壓操縱，工作效率高，節(jié)省大量勞動力。</p><p>　　§1.3 裝載機簡史及國內(nèi)外發(fā)展情況</p><p>　　§1.3.1 裝載機簡史</p><p>　　國裝載機起始于20世紀60年代中期，到20世紀70年代末、80年代初中國裝載機制造企業(yè)已增加至20多家，初步形成了中國裝載

11、機行業(yè)。現(xiàn)在中國輪式裝載機已經(jīng)發(fā)展到了第三代，已經(jīng)成了世界上裝載機產(chǎn)銷大國?！?</p><p>　　2006年中國裝載機行業(yè)全行業(yè)總銷售量為129,793臺，比2005年的112,527臺，增長了15.3%，凈增了17266臺，其凈增量超過了中國裝載機行業(yè)“八五”以前任何一年的總銷售量，可以說2006年中國裝載機行業(yè)又是一個紅紅火火的豐收年。</p><p>　　2007年1-

12、11月，裝載機26家主要企業(yè)累計銷量為143794 臺，同比（109397 臺）增加34397 臺，增幅為31.4％；累計出口為8606 臺，占累計銷量的6.0％，同比（3234 臺）增加5372 臺，增幅達166.1％。2008年，我國裝載機行業(yè)增速不減，1-7月，全國裝載機累計銷量為12.0449萬臺，同比增幅達30.5%。</p><p>　　中國裝載機工業(yè)在發(fā)展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是行業(yè)進

13、入門檻極低，價格惡性競爭導致企業(yè)盈利能力低下，營銷理念缺失，市場難以拓展，產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性差，此外，產(chǎn)品及組織結(jié)構(gòu)老化以及服務升級增加的成本難以消化等因素嚴重等制約了行業(yè)的進一步發(fā)展和品質(zhì)的提高。</p><p>　　因此，中國裝載機企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢，在產(chǎn)品研發(fā)上體現(xiàn)差異化戰(zhàn)略和成本領先戰(zhàn)略，繼續(xù)加強行業(yè)以企業(yè)國家級技術(shù)中心和高校及科研院所為主體的科研開發(fā)體系建設，打造價值鏈營銷，加強品牌建設，提升品牌價

14、值，只有這樣才能在新形勢下立于不敗之地。</p><p>　　§1.3.2 裝載機的國內(nèi)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>　　目前我國裝載機的生產(chǎn)企業(yè)有10余家，主要是山工、煙工、遼寧朝陽、柳工、廈工、常林、北建、徐工等。目前該產(chǎn)品年產(chǎn)量大約在400臺左右。從我國小型、多功能挖裝機械從無到有的發(fā)展歷史看，我國挖掘裝載機一直處于較為落后的狀態(tài)，其發(fā)展速度緩慢。我國在上世紀70年代

15、初才開始自行開發(fā)設計，首先由北京建筑機械廠研制成功WZ2A和WZ2B型液壓挖掘裝載機，1987年煙臺工程機械廠試制成功ZL15WJ型挖掘裝載機。之后福建建筑機械廠、一施、山東廣饒液壓機械廠先后研制出WZ25型、DFH-904WZ型、T55Z/w型挖掘裝載機，到1992年柳州挖掘裝載機廠、柳州工程機械股份有限公司分別研制出WZ30-25型和WZ25-20型挖掘裝載機。山東工程機械廠2001年7月成功研制出WZ30-25型挖掘裝載機。<

16、;/p><p>　　以下幾家生產(chǎn)的產(chǎn)品基本上代表了目前國內(nèi)挖掘裝載機的技術(shù)水平：</p><p>　?、俪Ａ值腤Z30-25挖掘裝載機：發(fā)動機系統(tǒng)選用康明斯渦輪增壓發(fā)動機，額定功率63kN，排放符合歐洲標準。標準車轉(zhuǎn)向轎(前橋)為非驅(qū)動擺動橋，軸承采用進口件。選用進口專為挖掘裝載機配套的驅(qū)動橋(后橋)。帶有免維護的濕式制動器，大大提高了行車的安全性及可靠性。帶差速鎖，提高了整車的牽引性能。標準

17、車為兩輪驅(qū)動，可根據(jù)用戶需要配備四輪驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用高效齒輪單泵系統(tǒng)，主要部件如泵、多路閥、轉(zhuǎn)向器全部選用國外知名公司產(chǎn)品。</p><p>　?、跓熍_工程機械廠生產(chǎn)WZ25-20型：WZ25-20型挖掘裝載機是以裝載機為主本，前端改裝多用途鏟斗、后端加裝挖掘裝置而成。一拖的東方紅904WZ型挖掘裝載機是在引進意大利菲亞特技術(shù)制造LF90型拖拉機基礎上。配套設計的具有前裝載、后挖掘等多種功能的農(nóng)業(yè)工程機械。&l

18、t;/p><p>　?、哿萃诰蜓b載機廠WZ30-25型：柳州挖掘裝載機廠生產(chǎn)的WZ30-25型挖掘裝載機及柳州工程機械股份有限公司研制的WZ30-20型挖掘裝載機，均是在消化吸收CAT挖掘裝載機技術(shù)基礎上，結(jié)合我國的工藝特點研制而成的新產(chǎn)品這兩款機型均采用專用底盤，采用了與CAT公司相同的負荷傳感控制技術(shù)。由于這兩款機型采用的是變量系統(tǒng)，因此對系統(tǒng)的清潔度及元件的可告性要求較高。</p><p&

19、gt;　?、芰莅牧鴻C械有限公司HACH995E系列挖掘裝載機：發(fā)動機：配備先進的渦輪增壓柴油發(fā)動機，額定功率達到95匹馬力，在1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下達到384牛米的扭矩，核心關鍵部件采用進口世界名牌產(chǎn)品，可靠性更高。全新的外觀造型美觀大方，駕駛室空間更大;四合一鏟斗的標準配置，使機器具有更多功能與用途。多種工作附件可以選配，勝任更多工作;采用挖掘裝載機專用車架。駕駛室是獨立可更換的，通過5個減震裝置與車架連接。液壓油箱、燃油箱亦是獨

20、立可更換，并且是低位布置，利于降低機器重心，提高穩(wěn)定性，而且適合站在地上進行油料加注和檢修。同時它們也成為登車階梯的部分，方便操作者出入。</p><p>　?、萏┌彩醒b載機廠WZ30-25型：動力系統(tǒng)：該機采用康明斯4BT3.9—C74型渦輪增壓發(fā)動機，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率大、油耗低、噪聲小、工作可靠、壽命長等特點。低溫啟動性能好，特別適合北方地區(qū)。液壓系統(tǒng)：該機采用了原裝德國力士樂的泵和操縱閥。系統(tǒng)采用負荷傳感

21、控制技術(shù)，當主閥閥芯處于中位時，通過操縱閥產(chǎn)生的壓差信號反饋給變量泵，從而自動減少泵的排量，使流量近似為零;此時，泵的壓力達到調(diào)定壓力22MPa以保證側(cè)移架壓緊缸所需壓力。當工作時，泵根據(jù)操縱閥閥芯的開口大小提供需要的流量，避免了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)靠溢流閥控制溢流的方式，最大限度地減少了液壓功率的空流損失和系統(tǒng)發(fā)熱。工作裝置：反鏟裝置為帶側(cè)移架結(jié)構(gòu)，通過4只壓緊缸和后車架固定。反鏟裝置可以沿滑道側(cè)移，擴大了作業(yè)范圍。反鏟裝置的動臂采用大彎度動

22、臂，擺動收回時有利于減少橫向外形尺寸。當行走時，反鏟裝置沿滑道側(cè)移到左右任意一端，斗桿和鏟斗收起，然后擺動收回到后車架端。這樣大大減少了整機在行進和轉(zhuǎn)移時的長度尺寸，提高了機動性，使得機器可以在狹小的地方轉(zhuǎn)移和作業(yè);整機重心分布也更合理，有利于機器的穩(wěn)定性。反鏟裝置操縱機構(gòu)為機械式2桿操縱，操縱靈活方便</p><p>　　裝載裝置采用Z形反轉(zhuǎn)雙搖臂連桿機構(gòu)，具有卸載高度大、卸載距離大、掘起力大、能自動放平等特點

23、;采用沖壓箱型提升臂，減輕了重量，提高了剛度和承載能力。操縱機構(gòu)為機械單手柄。行走系統(tǒng)：采用無驅(qū)動的轉(zhuǎn)向前橋，轉(zhuǎn)向缸為雙活塞桿雙作用缸;后橋為驅(qū)動橋，采用兩級減速傳動結(jié)構(gòu)。驅(qū)動馬達安裝于主減速器殼體上，采用螺旋錐齒輪傳動，輪邊減速器為行星齒輪傳動機構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)剛性好，輸出速度平穩(wěn)。在主減速器和輪邊減速器之間，采用全浮式半軸連接傳動，克服了橋殼在工作變形過程中對半軸傳動產(chǎn)生的影響。行走系統(tǒng)采用了靜液壓傳動。車架采用整體焊接式結(jié)構(gòu)，具有剛性

24、好，強度高的特點。支腿為H型直腿，和車架連為一體。驅(qū)動橋的制動采用液壓鉗盤式，液壓操縱具有制動快速可靠的優(yōu)點。駐車制動為鼓式中央制動，機械式操縱。駕駛室反鏟端為整體大窗口內(nèi)翻式結(jié)構(gòu)，有利于通風和開闊視野、方便操作。后驅(qū)動輪采用大直徑低壓輪胎，在行走過程中可以緩沖振動和減輕車輛顛簸，提高駕駛員的乘坐舒適性。由于我國的挖掘裝載機起步晚，不論在產(chǎn)品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務等方面，與國外相比均存在著相當大的差距。</p>

25、;<p>　　液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析與設計</p><p>　　§2.1液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　裝載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要符合以下要求：</p><p>　?、伲ぷ鞣€(wěn)定可靠，使用經(jīng)久耐用。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對保證裝載機安全行使關系很大，因而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件要有足夠的強度、剛度和壽命。對于動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還要保證發(fā)動機在怠速狀態(tài)也能正常轉(zhuǎn)向。在任何狀態(tài)下

26、方向盤不能有抖動或擺動現(xiàn)象。</p><p>　?、冢僮鬏p便靈活。由于裝載機在工作過程中頻繁轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否輕便靈活，是減輕駕駛員的勞動強度、提高生產(chǎn)率和保證裝載機安全作業(yè)和行駛的重要因素之一。所以就要求操縱力小，操縱行程小。常規(guī)要求操縱力在23~45N?，F(xiàn)在，全液壓流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱力很小，甚至用一個手指頭就可輕松轉(zhuǎn)動。一般要求在一個極限轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)向操作行程也就是方向盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)不超過2.5圈。<

27、/p><p>　?、郏D(zhuǎn)向功率足夠大。隨著生產(chǎn)率的提高，工程機械的重量和操作速度已相應增加，加之使用條件復雜以及采用了寬基或超寬基的低壓輪胎，這就要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能克服更大的轉(zhuǎn)向阻力矩。，并要求轉(zhuǎn)向過程中具有相當?shù)霓D(zhuǎn)向速度。</p><p>　　④．系統(tǒng)經(jīng)濟節(jié)能。裝載機液壓系統(tǒng)功率消耗占整機功率的比例比較大，無論是大機型還是小機型采用節(jié)能型系統(tǒng)或采用合流系統(tǒng)已是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大趨勢，但如何挖掘潛力真正

28、提高系統(tǒng)的作業(yè)效率，還需要做大量的實驗研究工作。</p><p>　?、荩苄纬山y(tǒng)一的轉(zhuǎn)向中心。只有轉(zhuǎn)向過程中形成統(tǒng)一的轉(zhuǎn)向中心，各車輪在轉(zhuǎn)向過程中，才能處于純滾動無側(cè)向滑移，否則將增加轉(zhuǎn)向阻力并加劇輪胎的磨損。當然采用滑移轉(zhuǎn)向的機械無法實現(xiàn)這一要求。</p><p>　?、蓿哂袘鞭D(zhuǎn)向功能。大型工程機械包括裝載機在內(nèi)，在使用過程中難免出現(xiàn)這樣或那樣的故障，對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是一樣。如果出現(xiàn)

29、故障，一般總是要將其轉(zhuǎn)移到維修站或某一維修場地進行維修，這時就需要應急轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)揮作用了。否則轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生問題，就是想拖動也無法實現(xiàn)。</p><p>　　§2.2液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理</p><p>　　如圖所示，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)中從主油路分流、經(jīng)減壓閥6減壓 后作為先導油路的動力源，以保證先導油路油壓不大于2.5Mpa。 </p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓

30、原理1、轉(zhuǎn)向油缸 2、流量放大閥 3、濾油器4、散熱器 5、轉(zhuǎn)向泵(BG2080) 6、減壓閥 7、全液壓轉(zhuǎn)向器 </p><p>　　不轉(zhuǎn)動方向盤時轉(zhuǎn)向器7兩個出油口關閉，流量放大閥2 主閥桿在復位彈簧作用下保持在中位，轉(zhuǎn)向泵5與轉(zhuǎn)向油缸1的油路 被切斷，主油路經(jīng)過流量放大閥卸荷回油箱。轉(zhuǎn)動方向盤時轉(zhuǎn)向 器7排出的油與方向盤的轉(zhuǎn)角成正比，先導油進入流量放大閥工 作，通過主閥桿上的計量小孔控制主閥桿位移，即控制

31、開口的大小，從而控制進入轉(zhuǎn)向油缸1的流 量。由于流量放大閥2采用了壓力補償，使得進出口的壓差基本上 為一定值，因而進入轉(zhuǎn)向油缸1的流量與負載無關，只與主閥桿上開口大小有關。停止轉(zhuǎn)向后主閥 桿一端油壓趨于平衡，在復位彈簧的作用下，主閥桿回復到中位， 從而切斷到油缸的主油路。 </p><p>　　§2.3裝載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜述</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是輪式裝載機中重要的系統(tǒng)之一，

32、它的功用是操縱車輛的行駛方向，既要能保持車輛沿直線行駛的穩(wěn)定性，又要能保證車輛轉(zhuǎn)向的靈活性。轉(zhuǎn)向性能是保證車輛安全行駛，減輕駕駛?cè)藛T勞動強度和提高作業(yè)生產(chǎn)率的重要因素。目前輪式裝載機大多采用液壓動力轉(zhuǎn)向。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)水平的提高，裝載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到不斷改進和完善，涌現(xiàn)了許多新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)。①.機械—液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（圖2-1）。這是裝載機較早采用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向速度基本不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的影響。其主要缺點是部件多、結(jié)

33、構(gòu)不緊湊、布置困難、操作力大、裝卸維修困難，行走時容易出現(xiàn)蛇行現(xiàn)象。早期的ZL40、ZL50裝載機的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大多屬于這種形式。②.全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（圖2-2）。70年代初采用“orbit”轉(zhuǎn)向器組成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、布置空間大、易于操作和維修、操縱方便、而且由于執(zhí)行元件減少、傳動機構(gòu)間隙和行駛蛇行問題易于控制。其主要缺點是在應用于大排量轉(zhuǎn)向時，體積較大。市場上的ZL10、ZL15、ZL30裝載機大多采用了這種轉(zhuǎn)向方式。<

34、;/p><p>　　圖2-1液壓—助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 圖2-2全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p><p>　　1.轉(zhuǎn)向控制閥2.轉(zhuǎn)向油缸3.隨動桿 1.轉(zhuǎn)向泵2.轉(zhuǎn)向器3.轉(zhuǎn)向缸 </p><p>　　4.轉(zhuǎn)向泵5.安全閥6.轉(zhuǎn)向缸7.轉(zhuǎn)向機 4.濾油器5.油箱</p>

35、<p>　　負荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(圖2-3)。它是70年代中期歐、美等國研制出由“負荷敏感全液壓轉(zhuǎn)向器”和優(yōu)先閥組成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作時，能將液壓泵幾乎全部的流量供給其他工作油路；在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作時能按轉(zhuǎn)向器的要求提供一定流量的油液，而不受轉(zhuǎn)向油路壓力的變化影響。因此其工作平穩(wěn)，流量控制性能好。目前我國一些裝載機廠生產(chǎn)的裝載機已采用了負荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。</p><p>　　圖2-3負荷傳

36、感全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p><p>　　1.原動機2.油泵3.優(yōu)先閥4.負荷傳感轉(zhuǎn)向器</p><p>　　5.轉(zhuǎn)向缸6.轉(zhuǎn)向安全閥7.安全閥8.濾油器9.油箱</p><p>　　流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(圖2-4)。它出現(xiàn)在80年代末Caterpillar公司950B、966D和966E裝載機上,主要由液壓泵、流量放大閥、限位閥、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸等組成。流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由

37、先導油路和主油路組成，先導油路的油量變化與主油路進入轉(zhuǎn)向油缸的流量變化成一定的比例,以低壓小流量來控制高壓大流量。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要優(yōu)點是：安全方便、操縱靈活、節(jié)能，用小排量的轉(zhuǎn)向器就可滿足高壓、大流量的液壓動力轉(zhuǎn)向，并能改善流量調(diào)節(jié)特性。其缺點是：結(jié)構(gòu)復雜，對制造和維修水平要求高，油道大都要求鑄造成型，多種功能的閥集成在流量放大器閥體內(nèi)，加工工藝復雜，故障率較高。目前，國內(nèi)一些裝載機廠家如廈門工程機械廠和柳州工程機械廠已把這種轉(zhuǎn)向器應用

38、于裝載機上。</p><p>　　圖2-4流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓系統(tǒng)</p><p>　　1.液壓泵2.轉(zhuǎn)向器3.限位閥4.流量放大閥5.優(yōu)先閥6.轉(zhuǎn)向油缸</p><p>　　新型輪式轉(zhuǎn)載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(圖2-5)。它是由液壓泵、流量放大閥、等值控制單向卸荷閥、轉(zhuǎn)向器、限位閥及轉(zhuǎn)向油缸等組成。其轉(zhuǎn)向控制回路由全液壓轉(zhuǎn)向器及其先導控制油路組成,其油源可由單獨先導泵提供,也

39、可從其它泵源接出。它的功能是作為流量放大轉(zhuǎn)向控制閥的先導控制級,該回路是低壓小流量,其轉(zhuǎn)向回路是該液壓系統(tǒng)的核心部分,它們除能實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向外,還通過流量放大閥中的優(yōu)先閥與等值控制單向卸荷閥與工作液壓系統(tǒng)相匹配,流量放大閥中的優(yōu)先閥除作為與工作回路連接的流量元件外,它還可按照轉(zhuǎn)向優(yōu)先的原則,優(yōu)先供應轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量,其它多余的流量經(jīng)等值控制單向卸荷閥供應工作液壓系統(tǒng),并且它還具有壓力補償功能。采用新型輪式裝載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng),不僅可以使液壓系統(tǒng)

40、泵的排量降低,而且可提高鏟裝工況牽引功率，使其液壓系統(tǒng)的功率與牽引功率匹配趨于合理。</p><p>　　圖2-5新型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　1.液壓泵2.轉(zhuǎn)向器3.限位閥4.流量放大閥</p><p>　　5.優(yōu)先閥6.等值控制單向卸荷閥</p><p>　　替代傳統(tǒng)的方向盤和變速桿，將轉(zhuǎn)向與變速操縱裝置集成為一個操縱手柄，

41、并利用簡單的觸發(fā)式方向控制開關和選擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節(jié)的自然動作左右扳動操縱手柄，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，利用大拇指選擇按鈕，實現(xiàn)前進與后退，加速與減速行駛。這是以后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的方向。</p><p>　　此外，德國ZF公司研制的Servoustatoz系列的轉(zhuǎn)向器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能全、設計先進、零件強度高、壓力損失小、機械阻力矩小、操作輕便靈活、安全可靠等特點。西歐和日本的一些公司采用速度感應型動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)以改

42、善裝載機高速直線行駛的穩(wěn)定性，采用計量微分方向盤，提高其急轉(zhuǎn)向的安全性；采用自動適應裝置，提高其抗干擾的穩(wěn)定性等新技術(shù)。另外，美國的Danfoss公司研制出了具有節(jié)能作用的流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。日本川崎公司的KLD85Z裝載機上采用了滑閥式轉(zhuǎn)向機構(gòu)。</p><p>　　本文所研究的轉(zhuǎn)向是同軸流量放大轉(zhuǎn)向器，是當前應用于裝載機新型轉(zhuǎn)向器，由中國農(nóng)機院液壓所、鎮(zhèn)江液壓件總廠等單位共同研制，可與優(yōu)先閥配合使用，組成各種負

43、荷傳感液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)向油路與工作油路同時工作的情況下，液壓轉(zhuǎn)向泵供油優(yōu)先滿足轉(zhuǎn)向油路使用，剩余部分供給工作油路使用。因此，既能保證轉(zhuǎn)向油路可靠工作，又減少了液壓泵排量，達到節(jié)能的目的。由于轉(zhuǎn)向閥與放大閥合二為一，因此具有體積小、重量輕、排量大和壓力損失小等優(yōu)點。在轉(zhuǎn)向泵不能工作時，可實現(xiàn)人力轉(zhuǎn)向應急功能。目前，山東工程機械廠、廈門工程機械廠和常州林業(yè)機械廠等裝載機生產(chǎn)廠家先后采用了該產(chǎn)品。但國內(nèi)尚沒有對其轉(zhuǎn)向性能進行詳細的相關研究。

44、本文著重研究這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜、動態(tài)特性，以提高轉(zhuǎn)向性能的穩(wěn)定性和可靠性，從而為產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)提供理論依據(jù)，使產(chǎn)品得到更廣泛的推廣應用。</p><p>　　§2.4國內(nèi)外轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　五十多年來，特別是近十幾年當中，我國裝載機行業(yè)科技工作者在裝載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的改進創(chuàng)新方面作了大量的工作，尤其是在轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化方面取得了巨大的成績。轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)從

45、助力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、全液壓轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，負荷傳感液壓系統(tǒng)，全液壓流量放大轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，到優(yōu)先合流轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，有限合流轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和等值控制卸荷閥組成的有限合流轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)不僅在工作穩(wěn)定可靠、使用經(jīng)久耐用、操作輕便靈活、轉(zhuǎn)向功率提高等方面有了突破，并且在系統(tǒng)節(jié)能降耗方面也取得了重大成果。裝載機液壓系統(tǒng)功率消耗占整機功率的比例比較大，無論是大機型還是小機型采用節(jié)能型系統(tǒng)或采用合流系統(tǒng)已是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大趨勢，但如何挖掘潛力真正提高

46、系統(tǒng)的作業(yè)效率，還要做大量的實驗研究工作。</p><p>　　國外工程機械廠家特別是一些處于工程機械行業(yè)領先地位的大公司，不僅在主機方面不斷提升產(chǎn)品技術(shù)水平，而且在系統(tǒng)方面也不斷創(chuàng)新。我們首先要向他們學習這是毫無疑問的，但是，在跟隨他們前進的過程中，也不能一味地盲從迷信，還要根據(jù)實際使用情況，勇于發(fā)現(xiàn)問題解決問題，凸現(xiàn)自身的優(yōu)勢，不斷超越自我，超越原本是我們標桿的公司。我在ZL60F裝載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設計當中

47、就深有體會。我們的樣板機型是美國卡特皮勒公司的966E裝載機，在開始學習熟悉階段就提出了對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一些疑問。在ZL60F試制試驗過程中又進一步驗證，并進行了改進設計和試驗，使轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)更趨完善。</p><p>　　§2.5輪式裝載機的轉(zhuǎn)向方式</p><p>　　為完成裝載機的轉(zhuǎn)向動作，可采用多種方式。隨著不同工況的要求，裝載機的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向形式也發(fā)生了很大變化：轉(zhuǎn)向機構(gòu)

48、從以往的以偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)為主向鉸接車架轉(zhuǎn)向形式發(fā)展；隨著液壓元件的質(zhì)量和穩(wěn)定性提高，針對市政建設和園林作業(yè)以及道路維護等工況，特別是狹窄地帶的作業(yè)施工，滑移轉(zhuǎn)向也逐漸被重視起來。從整機結(jié)構(gòu)形式上來分，裝載機的轉(zhuǎn)向方式大致可分為以下三種：偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向；鉸接式轉(zhuǎn)向；滑移式轉(zhuǎn)向；</p><p>　　§2.5.1偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向</p><p>　　偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向通常在整體式車架的裝載機上使用。這

49、種轉(zhuǎn)向方式通過轉(zhuǎn)向梯形較容易形成相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向中心，使輪胎在轉(zhuǎn)向過程中處于純滾動狀態(tài)，所以這種轉(zhuǎn)向方式轉(zhuǎn)向阻力小、輪胎使用壽命長。偏轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)向分為偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向、偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向和前后輪同時偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向三種方式。</p><p>　?、伲D(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向。前輪轉(zhuǎn)向是通過前輪在路面上轉(zhuǎn)一定角度來實現(xiàn)的，如圖2-6所示。偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向，由于前外輪的轉(zhuǎn)彎半徑最大，在彎道行使時，駕駛員易于用前外輪的位置來判斷車輛是否通過障礙和把握整機的

50、行駛路線。有利于保證安全。目前這種轉(zhuǎn)向方式主要用于一些小型裝載挖掘機（俗稱兩頭忙）上。</p><p>　?、冢D(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向。在裝載機上，如果采用偏轉(zhuǎn)前輪的轉(zhuǎn)向方式，不僅前輪的偏轉(zhuǎn)角度受到限制，不能太大，而且由于工作裝置靠近前橋，使前橋載荷較大，轉(zhuǎn)向阻力增加，導致轉(zhuǎn)向功率增加，使前橋壽命縮短。為解決這一矛盾，改為偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向,如圖2-7。但在裝載機上，由于后輪的偏轉(zhuǎn)半徑達于前輪的轉(zhuǎn)彎半徑，駕駛員就不能按偏轉(zhuǎn)前輪那

51、樣判斷整機的通過能力，操作比較困難，因而也較少采用。這種轉(zhuǎn)向方式在叉車上的應用最具圖2-6偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向表性。 圖2-7偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向</p><p>　　代表性。 </p><p>　　③．同時偏轉(zhuǎn)前后輪轉(zhuǎn)向。該種方式有更大的靈活性，如圖2-8所示，它可以實現(xiàn)三種轉(zhuǎn)向方式，一是后輪鎖定只保留前輪轉(zhuǎn)向，這是一種最常見的轉(zhuǎn)向方式。二是同時偏轉(zhuǎn)前后輪實現(xiàn)小半

52、徑的轉(zhuǎn)向。三是前后輪同向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)斜行。這種轉(zhuǎn)向方式目前使用的還很少。</p><p>　　圖2-8偏轉(zhuǎn)前后輪轉(zhuǎn)向</p><p>　　由于裝載機作業(yè)過程中轉(zhuǎn)向頻繁，驅(qū)動橋承受較大的載荷，這樣會降低轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的使用壽命，所以偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向主要在其它工程機械上應用，目前在裝載機上的使用僅限于小型挖掘裝載機（俗稱兩頭忙）一類的小型機械上。</p><p>　　§

53、;2.5.2鉸接式轉(zhuǎn)向</p><p>　　鉸接式轉(zhuǎn)向在裝載機上具有更大適應性和可靠性，該結(jié)構(gòu)形式在裝載機上應用越來越廣泛，并成為裝載機主要的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)形式。鉸接式裝載機基本結(jié)構(gòu)原理如圖2-9所示。其車架分成前后兩部分，中間由銷軸聯(lián)結(jié)，由油缸保持或改變前后車架的相對角度，從而使車輛保持直線行走或以不同半徑在地面上實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。與偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向方式不同，當車架相對偏轉(zhuǎn)時，分別裝在前后車架上的前、后橋與車架一起偏轉(zhuǎn)。所以鉸接

54、式轉(zhuǎn)向不需要轉(zhuǎn)向梯形，其前后橋在水平面內(nèi)的交匯點就是轉(zhuǎn)向中心，因而轉(zhuǎn)向機構(gòu)要簡單很多。另外由于鉸接轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)彎半徑小容易把握方向，與偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向相比生產(chǎn)效率可以提高20%，體現(xiàn)了鉸接轉(zhuǎn)向的優(yōu)勢。</p><p><b>　　圖2-9鉸接轉(zhuǎn)向</b></p><p>　　①．鉸接布置方式：鉸點與前后橋相對布置位置不同可分成兩種類型：對稱式和非對稱式。非對稱式一般情況鉸點偏前，

55、也就是說前車架要短一些，這種結(jié)構(gòu)的裝載機鉸點越靠前，轉(zhuǎn)向時，駕駛員對避過障礙物的感覺越像前輪轉(zhuǎn)向，視野也比較好，適宜在狹窄場地作業(yè)。缺點：一是由于前車架短，在最大轉(zhuǎn)向狀態(tài)時的抗側(cè)翻能力差；二是鉸點非對稱布置造成前后輪胎在轉(zhuǎn)向行走過程中軌跡不重合，因而行駛阻力較大。對稱式鉸接鉸接點位于前后橋中間，在轉(zhuǎn)向時，前、后橋輪胎運動軌跡重合，這樣布置有兩個好處：一是行駛阻力大大降低，減小轉(zhuǎn)向功率消耗。二是使得駕駛員更容易判斷和躲避障礙物。</

56、p><p>　?、冢煌q接布置方式的運動學分析：在轉(zhuǎn)向油缸的作用下，前后車架的相對角度改變，實現(xiàn)鉸接式裝載機的轉(zhuǎn)向動作。由于鉸點型式不一樣，其運動狀態(tài)會有所區(qū)別。如圖2-9所示，前后橋中心線延長相交就是整機的轉(zhuǎn)向中心。圖2-9是非對稱式鉸接轉(zhuǎn)向，非對稱式鉸接轉(zhuǎn)向通常鉸接點偏前橋。從圖中可以看出，由于前、后輪的回轉(zhuǎn)半徑不一樣，各個輪胎的行駛速度是不一樣的，同一橋上的輪胎由于有中央差速器不會存在什麼問題，但前橋的的回轉(zhuǎn)

57、半徑大于后橋的回轉(zhuǎn)半徑，所以，同側(cè)前橋的輪胎轉(zhuǎn)速要大于后橋同側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)速，這樣，在四輪驅(qū)動行駛時，裝載機就會產(chǎn)生寄生功率，這就是為什麼在轉(zhuǎn)向狀態(tài)柴油機聲音會沉悶的原因，而且，此時輪胎會加劇磨損。對稱布置鉸接轉(zhuǎn)向，前后橋的輪胎運動軌跡是重合的，而且，前后橋同側(cè)輪胎的行駛速度是一樣的，相比之下，對稱式布置比非對稱式布置的動力性要好。</p><p>　　圖2-9鉸接運動分析</p><p>　

58、?、郏q接點結(jié)構(gòu)形式：由于裝載機常在灰塵很大的惡劣條件下作業(yè)，而且上、下鉸接體受力很大，受力情況很復雜，所以上下鉸接體很容易受損壞。鑒于此，裝載機設計者對鉸接體的設計非常重視，不斷改進。目前，鉸接式裝載機前后車架的連接有兩種：一種是用上、下兩個垂直銷相連，如圖2-10所示，這樣，前后車架繞鉸接點在水平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)整機轉(zhuǎn)向。后橋通過付擺架實現(xiàn)相對后車架在垂直面內(nèi)的上下擺動，這樣在路面不平時使輪胎充分與地面接觸，增加整機地面附著力，提高

59、通過性能。通常連接前后車架的鉸接點布置在前后車架的中間，這樣，前后輪胎的行駛軌跡重合，可以減小轉(zhuǎn)向行駛中的阻力；另一種是三點鉸接結(jié)構(gòu)，無擺動副車架；這種連接形式也實現(xiàn)了裝載機的兩種運動：一種是轉(zhuǎn)向過程中的水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)向運動，另一個是在垂直面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動，同樣可以增加與地面的附著力，提高通過性能。這種鉸接形式在常用的裝載機上很少見。</p><p><b>　　圖2-10鉸接車架</b><

60、;/p><p>　?、埽q接體的結(jié)構(gòu)形式：鉸接點的結(jié)構(gòu)形式主要有球鉸式和圓錐滾子軸承式兩種形式。a．球鉸式鉸接體：球鉸式鉸接體上下鉸接結(jié)構(gòu)可以互換，便于維修。其結(jié)構(gòu)形式有兩種形式。一種形式的鉸接體上、下軸承都有軸向限位作用，如圖2-11為球鉸式鉸接體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、強度高、裝配方便等特點，使用維修費用低。在圖2-11中鉸接銷1用擋板2鎖定，使用時與車架不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。關節(jié)軸承（由球頭6和球座7組成）既改善

61、了銷軸的受力情況，又便于加工裝配。墊片4用來調(diào)整關節(jié)軸承的間隙。油嘴3用來加注潤滑脂，減小摩擦力。密封圈5防止灰塵和泥沙進入關節(jié)軸承，從而減少磨損，提高關節(jié)的使用壽命。這種結(jié)構(gòu)的鉸接體的密封經(jīng)常承受軸向擠壓，壽命較短，所以僅在早期的裝載機上用得較為普遍。</p><p>　　圖2-11雙鉸點限位結(jié)構(gòu)</p><p>　　另一種形式的鉸接體是由一個軸承限制軸向運動，對應限位軸承車架結(jié)構(gòu)剛度大

62、、強度高。如圖2-12所示。由于防塵密封布置在軸承壓蓋上，不會受到擠壓，因而使用壽命較長。這種結(jié)構(gòu)軸承裝配空間較大，其裝配工藝性大大改善。這種鉸接結(jié)構(gòu)目前裝載機上用量最大。</p><p>　　圖2-12單鉸點限位結(jié)構(gòu)</p><p>　　b．圓錐滾子軸承式：圓錐滾子軸承式鉸接體結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。這種鉸接結(jié)構(gòu)采用圓錐滾子軸承使前后車架轉(zhuǎn)動更靈活，特別是軸承的安裝定位方式使鉸接點能承受更

63、大的軸向力，而且，前后車架連接更穩(wěn)固、沖擊更小。其密封形式和潤滑脂空間較大，這樣使得維修頻次減少、潤滑效果更好。因而這種結(jié)構(gòu)在新式的裝載機上用得越來越多。其缺點是相對成本較高。</p><p>　　圖2-13錐軸承鉸接</p><p>　?、荩D(zhuǎn)向油缸的布置方式：按油缸的數(shù)量來分有單缸和雙缸兩種結(jié)構(gòu)，如圖2-14所示。但目前在裝載機上使用雙缸的廠家還是占多數(shù)。a．單缸布置方式：單缸轉(zhuǎn)向比雙

64、缸轉(zhuǎn)向少了一支油缸和一套管路。法國EM公司第三代CTX系列地下裝載機采用單個雙作用油缸，將油缸布置在上鉸接點附近。如圖2-15所示，油缸的后支點與后車架的橫梁相聯(lián)，且此支點正好在整機的縱向中心線上。油缸活塞桿與前車架的連接板直接相連。這種結(jié)構(gòu)布置構(gòu)思新穎，縮短和簡化了轉(zhuǎn)向管路，在下鉸接點留出了足夠的空間，給下鉸接點的保養(yǎng)和維修帶來了方便。特別是在地下裝載機上，要考慮轉(zhuǎn)向油缸通常布置在中間下鉸接點附近時，活塞桿和高壓油管易受泥漿河水污染或

65、巖石損壞，因此，油缸布置在上鉸接點附近更合理。而且在設計中，設計者將該油缸和工作裝置的舉升油缸設計成一種油缸，使通用化更高，減少了配件，給用戶提供了方便。單缸布置的缺點是：1。左、右不同的轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向力矩不一樣；2。在同一個方向的轉(zhuǎn)向過程中，由于力臂變化較大造成轉(zhuǎn)向力矩差異較大；3。由于是單力臂產(chǎn)生轉(zhuǎn)向力矩，所以一方面鉸接點受力大，加大磨損，另一方面，前后車架間的轉(zhuǎn)向剛度較小。</p><p>　　圖2-14油

66、缸布置 圖2-15單油缸布置</p><p>　　b.雙缸布置方式：雙油缸的布置有兩種形式，第一種：活塞桿與前車架鉸接，缸筒與后車架鉸接；第二種：活塞桿與后車架鉸接，缸筒與前車架鉸接；在鉸點的布置方面又有兩種情況，一種是油缸的兩鉸點與前、后車架鉸接中心線位于垂直于縱向中心線的平面內(nèi)，如圖2-16所示；另一種是油缸的兩鉸接點與前、后車架鉸接中心線不在垂直于縱向中心線的平面內(nèi)；不管哪種布置方式

67、，油缸兩端都直接與車架相連，兩油缸都是對稱布置在縱向中心線兩側(cè)，并且位于下鉸接點附近。這種布置方式，有以下優(yōu)點：1.前、后車架的轉(zhuǎn)向支撐剛度大，由于形成轉(zhuǎn)向雙力臂，鉸接點受到的附加載荷小，使用壽命更長。2.左、右轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向流量大小一樣，便于控制。3.在轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向力矩的變化較小，使轉(zhuǎn)向動作平穩(wěn)。雙缸布置的缺點：1。多一套油缸和管路，故障比率要高一些；2。雙油缸布置造成維修空間較小。</p><p>　　圖2

68、-16雙油缸布置</p><p>　　圖2-17滑移運動分析</p><p>　　§2.5.3滑移轉(zhuǎn)向</p><p>　　滑移轉(zhuǎn)向主要應用于靜液驅(qū)動的小型裝載機上，其轉(zhuǎn)向是通過左、右兩側(cè)輪的轉(zhuǎn)速差來實現(xiàn)的。由于這種轉(zhuǎn)向形式小巧靈活，使用方便，又能選用各種附屬工具，所以，主要應用于市政建設和園林作業(yè)以及道路維護等方面特別適于狹窄地帶的作業(yè)施工。但滑移轉(zhuǎn)向機

69、械在轉(zhuǎn)向狀態(tài)時輪胎邊滾邊滑受力情況特別復雜，因而在轉(zhuǎn)向狀態(tài)時其驅(qū)動力會大打折扣，而且輪胎磨損也較嚴重。</p><p>　?、伲妻D(zhuǎn)向的運動學分析</p><p>　　滑移轉(zhuǎn)向裝載機在地面上的運動情況可按圖2-17所示表達，內(nèi)側(cè)輪胎的行駛速度為，外側(cè)輪胎的行駛速度為,所以整機的行駛速度可以用下式</p><p><b>　　表達</b><

70、;/p><p>　　整機的轉(zhuǎn)彎半徑為R，其值為：</p><p>　　從公式中可以看出，滑移轉(zhuǎn)向裝載機的轉(zhuǎn)彎半徑可以很小，理論上可以為零，既可以完成原地轉(zhuǎn)向。所以采用滑移轉(zhuǎn)向的機械更具靈活機動性，特別適于狹窄地帶的作業(yè)施工。</p><p>　?、冢妻D(zhuǎn)向的動力學分析</p><p>　　滑移轉(zhuǎn)向機械在轉(zhuǎn)向狀態(tài)時輪胎邊滾邊滑，受力情況特別復雜，

71、但簡化受力模型可以用圖2-18來表示，每個輪子所受到的力包括：驅(qū)動力，滾動阻力，測向阻力。整機還受到作業(yè)阻力。</p><p>　　圖2-18滑移動力分析</p><p>　　最大驅(qū)動力可以用下式表示：</p><p>　　∮ (2-1)</p><p>　　滾動阻力可以用下式表示</p><p>

72、;<b>　　(2-2)</b></p><p>　　每個輪胎的側(cè)向阻力用下式表示</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>　　Gs： 機器重量</b></p><p><b>　　U： 側(cè)向阻力系數(shù)</b></p&g

73、t;<p><b>　　： 滾動阻力系數(shù)</b></p><p><b>　　∮： 附著系數(shù)</b></p><p>　　通過對整機進行轉(zhuǎn)向力矩分析，由式(2-1)(2-2)(2-3)可以求得整機最大牽引力，可以由下式表示：</p><p><b>　?。?-4）</b></p&g

74、t;<p>　　在極限轉(zhuǎn)向狀態(tài)下最大牽引力表示為</p><p>　?。ā樱?（2-5）</p><p>　　在直線行使狀態(tài)下，側(cè)向阻力為0最大牽引力表示為</p><p>　　（∮） （2-6）</p><p>　　對比（2-5）式和（2-6）式可以看出轉(zhuǎn)向狀態(tài)下的最

75、大牽引力小于直線行使狀態(tài)下的最大牽引力。而且從式（2-5）可以看出在一定的路面狀態(tài)下決定最大牽引力的因素為軸距L和輪距B。分以下三種路面空載狀態(tài)，也就是=0</p><p><b>　　時討論：</b></p><p>　　a．在附著狀況良好的混凝土地面上，∮=u=0.9，=0.02由式（2-5）可得</p><p><b>　　B/

76、L≥1.023</b></p><p>　　b．在干硬的土地面上，∮=u=0.55，=0.05由式（2-5）可得</p><p><b>　　B/L≥1.1 </b></p><p>　　c．在松散的土路面上</p><p><b>　　B/L≥1.184</b></p>

77、<p>　　從以上分析可以看出；</p><p>　　⑴.由于輪胎側(cè)向滑移阻力的影響，轉(zhuǎn)向狀態(tài)下與直線行使狀態(tài)相比，整機的牽引力將減少很多。</p><p>　?、?從整機結(jié)構(gòu)上來看,為了保證可靠轉(zhuǎn)向，滑移裝載機的輪距必須大于軸距，其幅度在2～20%以上。</p><p>　?、?滑移轉(zhuǎn)向裝載機轉(zhuǎn)向狀態(tài)下的最大牽引力小于直線行使狀態(tài)下的最大牽引力。由于路面

78、狀況不同，相對鉸接式轉(zhuǎn)向和偏轉(zhuǎn)輪式轉(zhuǎn)向，滑移轉(zhuǎn)向牽引力變化大得多。</p><p>　　ZL08液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的計算</p><p>　　§3.1 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)</p><p>　　發(fā)動機額定功率　　17.6 KW</p><p>　　發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速2200 rpm</p><p><b>　　

79、輪距1240mm</b></p><p><b>　　軸距1910mm</b></p><p>　　最小轉(zhuǎn)彎半徑3310 mm</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向角度35°</b></p><p>　　鏟斗勾放時間4.5s</p><p><b>

80、;　　爬坡能力20°</b></p><p>　　最高車速23 km/h</p><p>　　§3.2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計計算</p><p>　　§3.2.1轉(zhuǎn)向阻力矩計算</p><p>　　轉(zhuǎn)向阻力矩由滑動力矩和滾動阻力矩兩部分組成，即</p><p><b>

81、　?、倩瑒幼枇赜嬎?lt;/b></p><p>　　式中：——滑動阻力矩</p><p>　　G——后橋負荷 （取G=1800 kg）</p><p>　　——粘著系數(shù)（取=0.8）</p><p><b>　　——當量力臂</b></p><p>　　R——車輪半徑（取R=202.5

82、mm）</p><p><b>　　=0.95R</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得: =390（）</p><p><b>　?、跐L動阻力矩計算</b></p><p>　　式中：——滾動阻力矩</p><p>　　G——后橋負荷（取G=1800 kg）</p&

83、gt;<p>　　——滾動系數(shù)（取=0.015）</p><p>　　a——滾動力臂（取a=0.040）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　10（）</b></p><p>　　綜上所述： =400（）</p><p>

84、;　　§3.2.2　轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪所需的總力矩計算</p><p><b>　　式中：　</b></p><p>　　T ——轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪所需的總力矩(Nm)</p><p>　　W ——轉(zhuǎn)向橋所承受的重量(W=1800kg)</p><p>　　——輪胎與地面的摩擦系數(shù)(=0.23)</p><

85、p>　　B ——輪胎的名義寬度(取B=205mm)</p><p>　　E ——偏心距(取E=310mm)</p><p>　　K1 ——系數(shù)0.01</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　13（）</b></p><p>　　&

86、#167;3.2.3　液壓缸的計算</p><p>　?、僖簤焊仔枰耐屏τ嬎?lt;/p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　F ———液壓缸需要的推力(N)</p><p>　　T ———轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪所需的總力矩</p><p>　　r ———最小力臂（取r=250mm）,<

87、;/p><p>　　K2 ———系數(shù)103</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　5356(N)</b></p><p>　?、谝簤焊椎墓ぷ髅娣e計算</p><p><b>　　式中：</b></p>&

88、lt;p>　　A ——液壓缸的工作面積(mm2) </p><p>　　p ——液壓缸工作壓力(取p=6MPa)</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　A=89.2（）</b></p><p>　　在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)很少超載的車輛中, p 值為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</

89、p><p>　　溢流閥設定壓力的80 %;可能嚴重超載的車輛, p 值為</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溢流閥設定壓力的30 %。</p><p><b>　?、垡簤焊變?nèi)徑計算</b></p><p>　　D ———液壓缸內(nèi)徑(mm)</p><p>　　d ———活塞桿內(nèi)徑(d=50mm)</p

90、><p><b>　　=100mm</b></p><p><b>　?、芤簤焊仔谐?lt;/b></p><p>　　轉(zhuǎn)向液壓缸的行程由轉(zhuǎn)向臂的尺寸及轉(zhuǎn)角范圍所</p><p><b>　　決定。</b></p><p>　　⑤液壓缸通過大行程所需要的油的體積&

91、lt;/p><p><b>　　=53.52（ ）</b></p><p>　　§3.2.4　轉(zhuǎn)向器排量的計算</p><p>　　式中：　n ———為轉(zhuǎn)向輪從一個極限位置轉(zhuǎn)到另一個極</p><p>　　限位置時方向盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù),設計時根</p><p>　　據(jù)需要選擇,一般應為2.5~5

92、.5圈。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　q=10.7 （）</b></p><p>　　計算得到排量后,在相關的轉(zhuǎn)向器資料中找出與</p><p>　　其最相近的排量的轉(zhuǎn)向器,若查到的排量為 ,則轉(zhuǎn)</p><p>　　向器的實

93、際轉(zhuǎn)動的圈數(shù)應為: </p><p>　　應注意,單出桿的液壓缸其兩個方向轉(zhuǎn)動的圈數(shù)</p><p><b>　　是不同的。</b></p><p>　　§3.2.5液壓馬達選擇計算</p><p>　　①液壓馬達所需最小扭矩計算</p><p>　　式中：i——鏈傳動比（取i=4.8）

94、</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：400/4.8=83.3（）</p><p>　?、谝簤厚R達所需最低轉(zhuǎn)速計算</p><p>　　式中：i——鏈傳動比（取i=4.8）</p><p><b>　　——液壓馬達轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　——轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)速度（取=6）</p>&

95、lt;p>　　代入數(shù)據(jù)得：=28.8()</p><p><b>　?、垡簤厚R達選擇</b></p><p>　　根據(jù)上述計算，選擇Danfoss公司生產(chǎn)的OMR160液壓馬達，其相關參數(shù)為：在壓力P=6Mpa，流量Q=5的條件下，液壓馬達輸出扭矩N=130Nm，輸出轉(zhuǎn)速n=30，該液壓馬達的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為10，液壓馬達排量q=160。</p>&

96、lt;p>　　§3.2.6全液壓轉(zhuǎn)向器選擇計算</p><p>　?、偃簤恨D(zhuǎn)向器所需排量計算</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　q——全液壓轉(zhuǎn)向器排量（）</p><p>　　V——車輪轉(zhuǎn)時，馬達所需流量</p><p><b>　　V==

97、192（）</b></p><p>　　i——車輪轉(zhuǎn)時方向盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)（取i=2.5）</p><p>　　——全液壓轉(zhuǎn)向器到液壓馬達的總效率（取=0.8）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　q==96（）</b></p><

98、p>　?、谌簤恨D(zhuǎn)向器選擇計算</p><p>　　根據(jù)上述計算，選擇JEHYCO公司生產(chǎn)的BZZ—125轉(zhuǎn)向器，其相關參數(shù)為：排量q=125，動力轉(zhuǎn)向力矩1.5~2.8。</p><p>　　§3.2.7轉(zhuǎn)向油泵選擇計算</p><p>　?、僖簤恨D(zhuǎn)向系統(tǒng)流量計算</p><p><b>　　式中：</b&g

99、t;</p><p>　　n——方向盤轉(zhuǎn)速）（取n=60）</p><p>　　q——全液壓轉(zhuǎn)向器排量（取q=125）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p><b>　?、谵D(zhuǎn)向油泵排量計算<

100、/b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——轉(zhuǎn)向油泵排量</b></p><p>　　——液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量</p><p>　　——油泵電機轉(zhuǎn)速（取=2200）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b>

101、;</p><p><b>　　=3.4（）</b></p><p><b>　　③轉(zhuǎn)向油泵選擇</b></p><p>　　根據(jù)上述計算，選擇合肥長源公司生產(chǎn)的CBW—F306—ALB齒輪油泵，其相關參數(shù)為：排量q=6，額定壓力p=20,額定轉(zhuǎn)速n=2500r。</p><p>　　§3

102、.2.8方向盤操縱力計算</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——動力轉(zhuǎn)向矩（=1.5~2.8）</p><p>　　R——方向盤半徑（R=175mm）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　F==

103、16(N)</b></p><p>　　符合國家標準的要求。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　五十多年來，特別是近十幾年當中，裝載機的科技工作者在改進創(chuàng)新方面作了大量的工作，我國裝載機基本形成系列。二十世紀末和本世紀初，我國裝載機無論是產(chǎn)品技術(shù)水平還是產(chǎn)品產(chǎn)量都得到了迅猛發(fā)展。但是從總體上來看，國內(nèi)裝

104、載機的生產(chǎn)特別是產(chǎn)品的自主開發(fā)與國外相比還有差距。伴隨著價格大戰(zhàn)和越來越高的客戶需求，無論是主機生產(chǎn)廠還是專業(yè)配套廠都必須面對一個嚴峻的現(xiàn)實，那就是只有持續(xù)改進不斷創(chuàng)新，才能贏得用戶贏得市場，才能最終在裝載機行業(yè)站穩(wěn)腳跟。</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是裝載機的關鍵組成部分，其功能首先是要保證裝載機安全行駛，其次，由于裝載機在工作過程中頻繁轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否輕便靈活，是減輕駕駛員的勞動強度、提高生產(chǎn)率的重要因素之

105、一。在裝載機生產(chǎn)使用初期，人們的注意力還集中在裝載機的挖掘力和作業(yè)速度等方面，但隨著社會的不斷發(fā)展和生活水平的提高，人們對裝載機的作業(yè)效率和使用的舒適性越來越重視。隨著使用需求不斷向更高形式發(fā)展，演變出了各種各樣的轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)從助力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、全液壓轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，負荷傳感液壓系統(tǒng)，全液壓流量放大轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，到優(yōu)先合流轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，有限合流轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和等值控制卸荷閥組成的有限合流轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)不僅在工作穩(wěn)定

106、可靠，使用經(jīng)久耐用、操作輕便靈活、轉(zhuǎn)向功率提高等方面有了突破，并且在系統(tǒng)節(jié)能降耗方面也取得了重大成果。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 馬永輝等.工程機械液壓系統(tǒng)設計計算.機械工程出版社,1984</p><p>　　[2] 朱家璉.汽車與工程機械液壓傳動.人民交通出版社,1985</p>

107、<p>　　[3] 武蘭英等.大型重載運輸車輛液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)的優(yōu)化設計.工程機械2005</p><p>　　[4] 杜艷霞.裝載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)故障排除一例.建筑機械化2005</p><p>　　[5] 陳森.工程機械新型轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng).工程機械,1994</p><p>　　[6] 邵國榮.裝載機的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).工程機械,1994</p>

108、<p>　　[7] 潘社衛(wèi).JY-5型多功能服務車液壓系統(tǒng)的設計.礦冶，2003</p><p>　　[8] 陳勇.全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用選擇與計算.液壓與氣動，2001</p><p>　　[9] 李玉.輪式裝甲車輛多輪轉(zhuǎn)向初步探討.車輛與動力技術(shù)2004</p><p>　　[10]李永順.雙駕駛車輛全液壓轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設計.液壓與氣動2002<

109、;/p><p>　　[11]張中元.裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的探討工礦物與加工2000</p><p>　　[12]郭宏斌等.轉(zhuǎn)向液壓泵中流量特性曲線的改進.液壓與氣動，2004</p><p>　　[13]劉良臣.裝載機流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng).工程機械,1992</p><p>　　[14]左健民.液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社.2005</p>

110、;<p>　　[15]楊培元,朱富元主編.液壓系統(tǒng)設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社.2002</p><p>　　[16]李福義.液壓技術(shù)與液壓伺服系統(tǒng).哈爾濱船舶工程學院出社.1992</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過一個多月的努力，畢業(yè)設計總歸完成了?？梢哉f完成的很累，在這些要離開學校的日子里，

111、感到生活真的好茫然，面對前邊的路有點不知所措。我不喜歡設計，這是我四年大學生活對我作出的最后的判決。盡管這樣，我還是積極地去做我的畢業(yè)設計，為自己的大學畫上一個句號。</p><p>　　在設計期間非常感謝**導師的悉心指導，在設計中她熱情地為我們解決設計中存在的問題。從方案草圖到最后論文的整理，楊老師在每一個細節(jié)上都花費了大把的心思。真的很感謝*老師！當然在設計過程中還得到了周圍許多人和老師的幫助，以使我的畢業(yè)