毕业设计（论文）-ZL10装载机设计.docx

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1、设计说明书Z1.lO装载机设计学生姓名学号班级指导教师专业名称学院名称2024年1月6日摘要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。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。目前，装载机普遍用于各种生产和生活中。因为它的功能的普遍性使得运用越来越广泛，同时，相应的设计研发水平不断地提升，使得装载机越来越智能化，不断地满足各种需要。本文介绍的是一种Z1.lO装载机结构及其液压系统的设计。通过液压传动控制，液压泵站控制液压缸伸缩来实现大臂俯仰铲斗俯仰

2、的动作，进而满足不同角度和方位的工作位置，通过对液压控制的整机结构设计、受力分析、液压系统设计分析及计算、校核、选型等。最终实现所需功能。本文设计的Z1.lO装载机及其液压系统是一种新型的设计，通过液压传动中的油缸实现伸缩俯仰，通过对功能工况分析后，设计液压系统原理图，设计整机结构，进行结构分析，受力计算以及液压系统的计算选型与校核，最终实现提升效率，降低成本的目标，是一种新型的设计方案，有着广阔的前景。关键词：Z1.lo装载机；结构设计；液压系统设计；效率；新型；广阔前景Abstract1.oaderisakindofearthworkconstructionmachinerywidelyu

3、sedinhighway,railway,construction,hydropower,port,Mineandotherconstructionprojects,theutilitymodelismainlyusedforshovelingandloadingloosematerialssuchassoil,sand,lime,coal,etc.Thereplacementofdifferentauxiliaryworkingdevicescanalsocarryoutbulldozing,liftingandothermaterialssuchaswoodloadingandunload

4、ingoperations.Atpresent,loadersarewidelyusedinallkindsofproductionandlife.Becauseoftheuniversalityofitsfunction,itisusedmoreandmorewidely.Atthesametime,thecorrespondingdesignanddevelopmentlevelisimprovedcontinuously,whichmakestheloadermoreandmoreintelligentandmeetallkindsofneeds.Thispaperintroducest

5、hestructureofaZ1.lOloaderandthedesignofitshydraulicsystem.Throughhydraulictransmissioncontrol,hydraulicpumpstationcontrolhydrauliccylinderexpansiontoachievethearmpitchingbucketpitchingaction,andthentomeetthedifferentanglesandazimuthoftheworkingposition,throughthehydrauliccontrolofthewholemachinestru

6、cturedesign,forceanalysis,hydraulicsystemdesignanalysisandcalculation,check,selectionandsoon.Finally,therequiredfunctionalityisachieved.TheZ1.lOloaderanditshydraulicsystemdesignedinthispaperisanewtypeofdesign,throughthehydraulictransmissionofthecylindertoachieveexpansionandpitch,throughtheanalysisof

7、thefunctionalworkingconditions,thedesignofhydraulicsystemschematicdiagram,designofthewholestructure,itisakindofnewdesignprojecttocarryoutstructuralanalysis,forcecalculationandhydraulicsystemcalculationselectionandcheck,andfinallyachievethegoalofraisingefficiencyandreducingcost.KeyWords：Z1.lOloader;s

8、tructuredesign;hydraulicsystemdesign;efficiency;newtype;broadprospect课程设计任务书1 .设计题目Z1.lO装载机设计2 .性能参数要求设计斗容：0.45立方米额定载重量：100Okg掘起力：50KN最大卸载高度：2650mm卸载角度:45额定功率：33kw工作液压系统压力/MPa：16MPa3 .具体设计任务D根据所给设计参数，合理设计Z1.lO型装载机工作装置机构并进行主要构件的强度校核计算。2）编制设计计算说明书一份。3）液压原理图1张，三维部件图若干张，二维装配图一张，零件图若干张。目录摘要IAbstractIII课程

9、设计任务书IV目录V引言11 绪论21.1 目的、意义错误!未定义书签。1.2 国内外发展状况错误!未定义书签。1.3 主要设计内容错误!未定义书签。2装载机结构设计错误!未定义书签。2.1 装载机的简介错误!未定义书签。2.2 装载机的功能错误!未定义书签。2.3 装载机的结构设计错误!未定义书签。2.4 装载机的功能分析错误!未定义书签。2.5 铲斗的设计错误!未定义书签。2.5.1 铲斗类型介绍错误!未定义书签。2.5.2 斗体形状错误!未定义书签。2.5.3 铲斗参数计算错误!未定义书签。2.6 受力分析错误!未定义书签。3装载机液压系统设计计算错误!未定义书签。3.1 液压系统基本参

10、数错误!未定义书签。3.2 装载机液压系统方案设计错误!未定义书签。3.3 液压原理图设计错误!未定义书签。3.4 系统压力的确定错误!未定义书签。3.5 油缸尺寸计算错误!未定义书签。3.5.1 大臂油缸的尺寸计算错误!未定义书签。3.5.2 铲斗油缸的尺寸计算错误!未定义书签。3.6 液压泵的选型错误!未定义书签。3.7 电机功率的确定错误!未定义书签。3.8 油箱容积计算错误!未定义书签。3.9 管路的设计.3.10 液压元件的选型结论参考文献错误!未定义书签。错误!未定义书签。12错误!未定义书签。附录A附录内容名称.引言装载机被越来越广泛的应用到现实生活中，各类需要简便、节能、驱动力

11、小的精细要求被不断地提出，对机器的要求也不断的增加，那么就需要设计一种高效、精细、驱动力小等优点的用于施工作业。研究一种新型的装载机及其液压系统，依据模块化设计理念，同时采用了关键技术对重要部件进行计算设计，通过液压控制机构实现所需功能。通过液压传动控制，液压泵站控制液压缸伸缩来实现大臂俯仰铲斗俯仰的动作，进而满足不同角度和方位的工作位置，通过对液压控制的整机结构设计、受力分析、液压系统设计分析及计算、校核、选型等。最终实现所需功能。通过液压传动中的油缸实现伸缩俯仰，通过对功能工况分析后，设计液压系统原理图，设计整机结构，进行结构分析，受力计算以及液压系统的计算选型与校核，最终实现提升效率，降

12、低成本的目标。1绪论1.1目的、意义装载机被越来越广泛的应用到现实生活中，各类需要简便、节能、驱动力小的精细要求被不断地提出，对机器的要求也不断的增加，那么就需要设计一种高效、精细、驱动力小等优点的用于施工作业。研究一种新型的装载机及其液压系统，依据模块化设计理念，同时采用了关键技术对重要部件进行计算设计，通过液压控制机构实现所需功能。这种系统设计为了实现：(1)专用性强，液压系统结构紧凑，安装方便，装配周期短。(2)作业功能全，有大臂俯仰、小臂俯仰、舱室俯仰和底座旋转的功能。(3)整个系统配置灵活，外观整齐，维护保养容易。(4)标准化、通用化和集成化程度高。智能化水平高，系统采用P1.C控制

13、，数字传感器反馈，高效、方便、精准。1.2 国内外发展状况中国装载机历经几十年的发展，取得了长足的进步。尤其值得称道、令国人自豪的是装载机产业如今年产销已超过16万台，在如今国际品牌林立的中国市场，国产品牌装载机仍占据着绝大部分的市场。1978年中国装载机年产量仅为1315台，而且累计产量才9454台，2007年销量就突破了16万台，仅出口量就超过万台，比改革开放以前的历史累积总产量还多；同样，中国推土机在1978年的年产量仅为1909台，累计产量为11923台。当时进口数量较大,到1980年累积进口达到3333台，特别是在80年代末，进口量占到市场近30%o2007年推土机的销量超过7390

14、台，不仅占据了国内绝大部分的市场，还大量出口，仅2007年出口就达2065台，超过1978年全国推土机总产量。液压与气压传动技术目前的应用范围相当广，许多机器设备中装有这些传动系统，在工业各领域,如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷领域等，液压气压传动技术已成为基本组成部分。在技术领域如核工业和宁航中，液压气压传动技术也占据着重要的地位。近年来，随着计算机技术的不断发展和壮大，越来越多的计算机先进技术被应用到液压气压传动系统中，以解决液压气压传动的智能化水平，研究不断深入，技术不断提升，取得了一定的成果。这些研究成果被应用到现实产品设计中，显著提高了液压气压传

15、动系统设计的效率和质量。虽然取得了一定的研究成果，但是还存在一些问题，现在市场上同质化特别严重，先进技术还未普及，智能化水平还有待提高，还有相当多的问题需要进行研究和解决，特殊领域专业设计还有欠缺，所以长期致力于液压气压传动系统的研究显得尤为重要。1.3 主要设计内容本文主要是对装载机及其液压系统进行设计，有整机结构设计以及液压系统设计。主要内容如下：（1）根据任务书，介绍本课题的研究内容的背景、发展现状以及研究的主要目的和内容；（2）调研，查阅文献，整理收集资料。明确课题任务，完成开题报告和外文翻译;（3）对装载机的原理进行分析与模块化划分，收集不同规格系统参数；设计模块化组合结构；确定原理

16、、参数、设计各零部件模型；（4）整机结构设计、液压系统设计；（5）绘制液压系统原理图、整机二维装配图、铲斗二维图等；（6）对整个设计过程进行一个系统的总结；（7）整理设计资料，完善并提交设计成果，准备答辩；2装载机结构设计2.1装载机的简介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。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。图2.1小型装载机在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外

17、还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。包括发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥，简称四大件1.发动机。2.变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，翻斗压力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（供应变矩器，变速箱压力油），有些机型转向泵上还装有先导泵（供应操纵阀先导压力油）。3.工作液压油路，液压油箱，工作泵,多路阀，举升油缸和翻斗油缸。4.行走油路:变速箱油底壳油，行走泵，一路进变矩器一路进档位阀，变速箱离合器。5.驱动:传动轴，主差速器，轮边减速器。6.转向油路:油箱，转向

18、泵，稳流阀（或者优先阀）转向器，转向油缸。7.变速箱有一体的（行星式）和分体的（定轴式）两种。2. 2装载机的功能装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要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，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。选用原则1、机型的选择：主要依据作业场合和用途进行选择和确定。一般在采石场和软基地进行作业，多选用履带式装载机；2、动力的选择：一般多采用工程机械用柴油发动机，在特殊地域

19、作业，如海拔高于30OOm的地方，应采用特殊的高原型柴油发动机；3、传动型式的选择：一般选用液力一机械传动。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选用双涡轮、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般采用加力装置，其动力源有压缩空气，气顶油和液压式三种。目前常用的是气顶油制动系统，一般采用双回路制动系统，以提高行驶的安全性。2.3装载机的结构设计图2.2装载机整体结构示意图I-驾驶组件2-液压组件3-后轮组件4-基座组件5-行走轮支撑架组件6-前轮组件7

20、-大臂油缸8-大臂组件9-铲斗组件10-铲斗调节杆11-铲斗调节臂12-铲斗油缸13-大臂支撑架组件装载机的整机结构如上图2.1所示。整机由驾驶组件、液压组件、后轮组件、基座组件、行走轮支撑架组件、前轮组件、大臂油缸、大臂组件、铲斗组件、铲斗调节杆、铲斗调节臂、铲斗油缸和大臂支撑架组件等13部分组成。2.4装载机的功能分析装载机的整机结构如上图2.1所示。整机可以实现对物料的装卸功能。设置了前后行走轮组件、基座组件和驾驶组件，构成这个装载机得基本体。在基座组件后侧设置了液压泵站，用与整机的动作驱动，中间设置驾驶组件，前侧设置大臂支撑架组件，用于连接大臂和控制油缸，大臂通过调节杆、调节臂与铲斗连

21、接，共同控制铲斗的工作角度，进而实现不同方位的物料装卸。大臂油缸控制整个铲斗的上升与下降，铲斗油缸通过调节杆和调节臂控制铲斗的角度，实现最佳铲料角度。驱动大臂油缸，控制大臂俯仰角度，驱动铲斗油缸，控制铲斗的角度。整个泵站控制两组油缸，共同实现了整机的动作。2.5铲斗的设计2.5.1铲斗类型介绍工作装置是装载机的执行机构之一，铲斗是这个执行机构的执行构件，它是工作装置的重要部件。铲斗直接与物料接触，是装、运、卸的工具，工作时，它被推压插人料堆铲取物料，工作条件恶劣，要承受很大的冲击力和剧烈的磨损，因此铲斗的设计质量对装载机的作业能力有较大影响。为了保证铲斗的设计质量，首先应当合理地确定铲斗的结构

22、及几何形状，以降低铲斗插人物料的阻力。其次要保证铲斗具有足够的强度、刚度、耐磨性，使其具有合理的使用寿命。轮式装载机的铲斗断面形状一般为“U”形，用钢板焊接而成。(c)直线型带齿铲斗(d)弧形带齿铲斗图2.3铲斗类型图2.5.2斗体形状从整个斗体形状来看，铲斗基本可分成“浅底”和“深底”两种类型。在斗容量相同情况下，前者开口尺寸较大，斗底深度较小，即斗前壁较短，而后者则正好相反。浅底铲斗插人料堆的深度小，相应的插入阻力也小，容易装满，但运输行驶时容易撒料;由于前悬增大，影响车辆行驶平稳性。而深底铲斗则恰恰相反。相比之下，定点装载使用浅底铲斗，而运输距离较大者采用深底铲斗较为合适。斗体常用低碳、

23、耐磨、高强度钢板焊接制成。图2.4铲斗结构图1-防溢板2-连接耳3-斗后壁4-斗前臂5-斗侧刃6-切削刃7-斗齿8-斗侧刃2.5.3铲斗参数计算图2.5铲斗设计基本参数示意图(1)端面形状铲斗的断面形状由铲斗圆弧半径”底壁长1、后壁高h和张开角Y四个参数确定。圆弧半径越大，物料进人铲斗的流动性越好，有利于减少物料装人斗内的阻力，卸料快而干净。但过大，斗的开口大，不易装满，且铲斗外形较高，影响驾驶员观察铲斗斗刃的工作情况。后壁高h是指铲斗上缘至圆弧与后壁切点间的距离。底壁长1是指斗底壁的直线段长度。1.长则铲斗铲人料堆深度大，斗易装满.但掘起力将由于力臂的增加而减小。由试验得知，插人阻力随铲人料

24、堆的深度而急剧增加。1长亦会减小卸载高度。1短则掘起力大，且由于卸料时铲斗刃门降落的高度小，还可减小动臂举升高度，缩短作业时间，但这会减小斗容。对装载轻质物料为主的铲斗，1可选择大些;对铲装岩石的铲斗，1应取小些。铲斗张开角y为铲斗后壁与底壁间的夹角，一般取45o-52oO适当减小张开角并使斗底壁对地面有一定斜度，可减小插人料堆时的阻力，提高铲斗的装满程度。铲斗的宽度应大于装载机两前轮外侧间的宽度，每侧要宽出50-100mmo如铲斗宽度小于两轮外侧间的宽度，则铲斗铲取物料后所形成的料堆阶梯会损伤轮胎侧壁，并增加行驶时轮胎的阻力。(2)基本参数确定在设计铲斗时，可参照同类型铲斗，选择r,h,1,

25、y参数;也可利用相似原理把经过实践使用证明比较合理的斗型作为新铲斗的基型进行相似设计。设计时，把铲斗的回转半径R(即铲斗与动臂较接点至切削刃间的距离)作为基本参数，铲斗的其他参数则作为R的函数。R是铲斗的回转半径)，它的大小不仅直接影响铲斗底壁的长度，而且还直接影响转斗时掘起力及斗容的大小，所以它是一个与整机总体有关的参数。铲斗的回转半径R可按公式计算。R=1.5VBo0.5k(2+cos1)siny-cot-0.51.=aR=(l1.2)R1.k挡板高度，m,1.=;IKR=(0.120.14)R一般取铲斗侧壁切削刃相对斗底壁的倾角ao=50oWo铲斗与动臂较销(称下较接点)跄斗底壁的高度h

26、=(0.060.12)Ro根据上文R=1.005得到1.g=I.5075m,1.Z=I.206m,1.=0.1407m,r=0.323m(3)斗容计算及校核铲斗容量是装载机的总体参数之一，铲斗几何尺寸初步确定后，应立即进行斗容计算，以检验其是否满足给定的斗容要求，若计算值与要求值不符，则需修改有关尺寸，直至满足要求为止。如前所述，铲斗的斗容量已经系列化，其计算也已标准化，计算方法如下。(c)铲斗横截面积计*图(b)几何斗容(d)额定斗容图2.5铲斗容量计算1)平装容量对于有防溢板的铲斗V5=S-a2Z?式中S一有挡板的铲斗横截面面积，用2氏一一铲斗内侧宽度，m;a挡板高度，m;人-斗刃刃口与挡

27、板最上部之间的距离，m.2)额定容量对于有防溢板的铲斗,zl7HBob2,、=+-il-(+c)oO式中，C一物料堆积高度，m.物料堆积高度，由作图法确定。在铲斗内堆积物料的四边坡度均为1:2,由料堆尖端M点作直线MN与CD垂直，将MN延长，与斗刃刃口和挡板最下端之间的连线相交,此交点F与料堆尖端之间的距离即为物料堆积高度C0预先要解决的几个问题堆积高度C的计算根据美国汽车工程师手册规定HI垂直于CD且IK=CK12=b4o按照通常的设计要求,挡板DN应垂直于斗侧壁CN,所以aCKHsCND因而c=IK+KH=b+/b0=0.356m4铲斗的开口长b的计算CN=JNo2+S2COXNoCOSy

28、=0.99mmb=C7V2+7VD2=0.974mm图2.6铲斗截面计算铲斗横截面积的计算铲斗平装容量横截面面积S由5块基本几何图形组成。S=Sl+Sz+S3+S4+Ss式中Si扇形AGF的面积，m2;S2直角三角形AGFN的面积，miSi一直角三角形aGAC的面积，m2S4三角形aCCJN的面积，m2Ss-一直角三角形ACND的面积，m2S=Si+Sz+S3+S4+Ss=0.25”平装容量V5=SB0-1a=0.382m3堆装容量=+-+c)=0.33w862.6受力分析(1)大臂油缸受力当大臂处于初始水平状态，铲斗水平且装满物料时，大臂俯仰油缸受力最大。图2.7装载机大臂油缸受力分析图已知

29、：载重g=100oio=100oon,大臂自重gi=6Oxio=6oon,铲斗自重G2=8010=800N,1.l=228mm,1.2=1707mm,1.3=996mm,大臂油缸总受力为Fl。对O点分析，力矩和为零可知：o=o所以：Fi1.l=G1-+(G+G2)(-+1.2)有：Gl+(G+G2)(-+1.2)2,21707996600+(10000+800)X(于+1707)228106693N共有两个油缸，每个油缸受力f=A=106693=533465/vn2(2)铲斗油缸受力当铲斗处于水平位置的时候，油缸受力最大。GG2v1.l=9%图2.8装载机铲斗油缸受力分析图已知：载重为g=10

30、0oio=100oon,大臂自重gi=6Oxio=6OON,铲斗自重G2=8ox10=800N,1.l=996mm,1.2=268mm,1.3=256mm,1.4=268mm,铲斗油缸受力为F2。经过分析可知。对Ol点分析，力矩和为零可知：o二o所以：71.2=(G2+G)可得:(G,+G)x*996(80010000)z-26820069/V又因为T1=T2,大小相等，方向相反。对02点分析，力矩和为零可知：O2=0所以：T21.i=F21.4可得：T21.i1.F2006925626819170N3装载机液压系统设计计算与校核3.1 液压系统基本参数系统压力：16MPa系统流量：801.m

31、in铲斗载重：G=100Okg3.2装载机液压系统方案设计3.2.1 液压执行器的选择装载机需要实现物料装卸功能，本文设计使用液压控制，设置大臂组件叉装组件等，此两个组件运用液压控制，为了实现整个机构互相之间的俯仰与装载，采用了大臂油缸、铲斗油缸等两组油缸进行控制整个功能。液压系统功率较大，负载为阻力负载且工作中变化大，故采用调速阀的进油节流调速回路。为防止负载在中间停止造成安全问题，设置液压锁锁死油路，对于俯仰机构，设置节流阀调速回路。由于已选用节流调速回路，故系统必然为开式循环。考虑到系统负载较大，同时压力变化较大，从提高系统效率和节能角度，宜选用变量泵供油，可以根据负载变化而变化，实现了

32、能量的。3.2.2 液压控制阀的选择整个系统分为工作和不工作状态，当不工作状态需要设置一个卸荷阀，同时系统需要设置一个主系统的溢流阀，用于控制系统压力，综合考虑选择一个电磁溢流阀（带卸荷功能）可以实现上述要求。本文选择DBWlO整个系统需要实现两路系统，大臂俯仰、铲斗俯仰等，需要实现进油回油控制油缸，综合考虑选用三位四通电磁换向阀，本文选择：4WE10Yo两个俯仰系统，当需要中间停止在任意为止的时候，需要锁死油路，保证整个工作位的不动，同时也能保障安全，综合考虑，本文选用双向液压锁锁死油路：Z2S10两个俯仰系统执行元件是油缸，需要对俯仰的速度进行控制，这就需要设置一个调速装置，考虑到实际，本

33、文选用叠加式双向节流阀，用于调节各路的流量，进而控制执行速度，本文选用Z2FS10在液压泵进口设置一个过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁；设一个压力表及其开关，以便各压力控制元件的调压和观测，设置液位计、空气滤清器和温度计等辅件。3.3液压原理图设计大件俯仰系统铲斗偏仰系统图3.1装载机液压系统原理图本系统中，由泵3供油，泵3把排出来的一定排量的油液供给给整个支路，油液到达三位四通电磁换向阀11.1、11.2的中位P口，此时中位截止，油液不通。大臂俯仰系统：当三位四通电磁换向阀11.1的3YA通电，此时油液从换向阀H.1的P口经过换向阀的右位到达换向阀的A口，然后油液从A口经过叠加式双向液压锁1

34、2.1和叠加式双向节流阀13.1到达大臂油缸的无杆腔，推动缸杆伸出，进而控制大臂上升；当三位四通电磁换向阀11.1的2YA通电，此时油液从换向阀I1.I的P口经过换向阀的左位到达换向阀的B口，然后油液从B口经过叠加式双向液压锁12.1和叠加式双向节流阀13.1到达大臂油缸的有杆腔，推动缸杆缩回，进而控制大臂下降；整个系统中先导式电磁溢流阀7的作用是调节系统的压力，同时还能实现卸荷功能；叠加式双向液压锁12.1的作用是当不需要动作的时候锁死油路，防止误动造成安全事故;蓄能器10的作用是在工作时候如发生油路震荡和冲击，蓄能器会吸收震荡，稳定油路,同时蓄能器还可以在系统压力较高的时候储存压力，当油路

35、压力欠压的时候充当一个补油泵给系统短时间的提供动力油源，采用伺服变量泵3可以根据负载反馈，调节泵的排量，使得泵的排量始终适配执行机构动作，减少了能量浪费，油路中设置信号传感器，及时反馈油路的动态参数传递到P1.C,进而通过控制器控制整个油路进一步动作。铲斗俯仰系统：当三位四通电磁换向阀11.2的5YA通电，此时油液从换向阀11.2的P口经过换向阀的右位到达换向阀的A口，然后油液从A口经过叠加式双向液压锁12.2和叠加式双向节流阀13.2到达铲斗油缸的无杆腔，推动缸杆伸出，进而控制铲斗前倾；当三位四通电磁换向阀I1.2的4YA通电，此时油液从换向阀11.2的P口经过换向阀的左位到达换向阀的B口，

36、然后油液从B口经过叠加式双向液压锁12.2和叠加式双向节流阀13.2到达油缸的有杆腔，推动缸杆缩回，进而控制铲斗缩回；整个系统中先导式电磁溢流阀7的作用是调节系统的压力，同时还能实现卸荷功能；叠加式双向液压锁12.2的作用是当不需要动作的时候锁死油路，防止误动造成安全事故；蓄能器10的作用是在工作时候如发生油路震荡和冲击，蓄能器会吸收震荡，稳定油路，同时蓄能器还可以在系统压力较高的时候储存压力，当油路压力欠压的时候充当一个补油泵给系统短时间的提供动力油源，采用伺服变量泵3可以根据负载反馈，调节泵的排量，使得泵的排量始终适配执行机构动作，减少了能量浪费，油路中设置信号传感器，及时反馈油路的动态参

37、数传递到P1.C,进而通过控制器控制整个油路进一步动作。3.4系统压力的确定系统最大额定负载为F1=53346.5N,系统工作压力由设备类型、载荷大小、结构要求和技术水平而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说,尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选得高一些。系统工作压力高，省材料，结构紧凑，重量轻，是液压的发展方向，

38、但要注意治漏、噪声控制和可靠性问题的妥善处理。具体选择参考表3.1,3.2o表3.1按载荷选择工作压力载荷/kN50工作压力/MPa0.871.522.533445N5表3.2各类设备常用的工作压力设备类型压力范围/MPa压力等级说明设备类型压力范围/MPa压力等级说明机床、压铸机、汽车31.5超高压追求大作用力、减轻重量综上可知，考虑到本机实际，取系统额定工作压力16MPao3.5油缸尺寸计算3.5.1大臂油缸的尺寸计算缸径一-般指的是油缸的缸筒的内径，它的大小决定了受压的截面积的大小，同时决定了液压油缸的运行的速度。油缸一般工作的时候回油的油路会和油箱接通的，接通后回油管的油压就是和油箱的

39、油压是一样的，此时回油的油液压力一般为PO=O,已知受到额定载荷为F=53346.5N,额定工作压力P=16Mpa,则缸筒内径：0.0669m=66.9D二I4FI4x53346.y11PV16IO60.95参照标准系列表，取D=70mm其中：D缸筒的内径Fl液压缸最大推力P液压缸最高工作压力n液压缸总效率，通常取n=95%缸筒壁厚设计计算当壁厚6-l油缸内径的时候，即62时，按厚壁筒公式计算:1010D/+0.4P当壁厚小于或等于油缸的缸径D的木时,按薄壁筒公式计算,6二幽2式中：P液压缸最大工作压力（MPa）许用应力（MPa）,。二%,其中，Ob为材料强度极限，n为安全系数;n通常取n=3

40、.55,缸筒的壁厚（mm）查阅相关资料可得，45号钢的。b=600Mpa,中大型的工况，所以它的安全系数取3,对应的。=等=200MpaO薄壁公式计算:PD16x7021.O-2200用薄壁筒公式正确。考虑留有加工余量，取6二5缸体外径尺寸:Dl=D+2=70+2X5=8OnIm缸杆设计计算首先根据速比的表选定速比因为油缸的公称压力为16MPa,选取速比为1.46通常是由速比U得出计算出的，速比的定义是液压油缸收缩的速度与液压油缸伸出的速度之比，即：D2口二ToD2-d2速比通常都是大于1的，如果速度比越大，那么油缸的活塞杆杆径就会越大越大，这样就会越有利于活塞杆的稳定性，一般情况下，U在1.

41、252范围内变化。考虑到活塞杆的稳定性和强度以及上表中的压力，取口二1.46。式中：d活塞杆外径D缸筒内径U速度比圆整并参考缸杆尺寸标准，取：d=40mm;3.5.2铲斗油缸的尺寸计算缸径一般指的是油缸的缸筒的内径，它的大小决定了受压的截面积的大小，同时决定了液压油缸的运行的速度。油缸一般工作的时候回油的油路会和油箱接通的，接通后回油管的油压就是和油箱的油压是一样的，此时回油的油液压力一般为PO=O,已知受到额定载荷为F2=19170N,设定铲斗油缸受力最大时候额定工作压力P=16Mpa,则缸筒内径：4x19170X16X1()6o.950.(M(X)8m=40.08参照标准系列表，取D=50

42、mm其中：D缸筒的内径Fl液压缸最大推力P液压缸最高工作压力n液压缸总效率，通常取n=95%缸筒壁厚设计计算当壁厚6得油缸内径的时候，即6时，按厚壁筒公式计算：b=2阿+0%2R1.3P当壁厚小于或等于油缸的缸径D的工时,按薄壁筒公式计算，10殳PDO=2l式中：P液压缸最大工作压力(MPa)许用应力(MPa),。二外,其中，Ob为材料强度极限，n为安全系数;n通常取n=3.55,8缸筒的壁厚(mm)查阅相关资料可得，45号钢的。b=600Mpa,中大型的工况，所以它的安全系数取3,对应的。=竿=200M薄壁公式计算:PD_16502-2200=2mm用薄壁筒公式正确。考虑留有加工余量，取8二

43、5缸体外径尺寸:Dl=D+2=50+2X5=6Onlm缸杆设计计算首先根据速比的表选定速比因为油缸的公称压力为16MPa,选取速比为1.46通常是由速比口得出计算出的，速比的定义是液压油缸收缩的速度与液压油缸伸出的速度之比,即：D2D2-Cl2速比通常都是大于1的，如果速度比越大，那么油缸的活塞杆杆径就会越大越大，这样就会越有利于活塞杆的稳定性，一般情况下，在1.252范围内变化。考虑到活塞杆的稳定性和强度以及上表中的压力，取U=1.46。d=D一10.46=D=28.065mr11V1.46式中：d活塞杆外径D缸筒内径速度比参照标准系列表，取d=30mm3.6液压泵的选型1、泵的压力的确定（

44、1）确定液压泵的最大工作压力PPC,+ZP式中：P1液压系统最大工作压力；Pl=16MPaZAP一进油路上总压力损失，Z=0.5MPa（简单系统0.2-0.5MPa,复杂系统0.5-1.5MPa）则：“16+0.5=16.5MPa所选泵的最大压力一般要比最大工作压力大25%60%.选取的液压泵要求压力为PN125%16.520.625MA2、液压泵流量的确定aQ皿式中：K一系统泄露系数，一般取K=1.l1.3,这里取=1.2;a三一高压系统液压元件最大总流量，ZQw=801.min（根据回路经验值）则:0y.2X80=961.min故选择液压泵供油，型号为AlOVSo71的变量泵，压力自适应负载变化，最高压力35MPa,最大流量1071.min(考虑损失以及震荡，泵流量能力需大于系统最大流量)。3.7电机功率的确定驱动功率为：P=皿op式中：最大压力，16MPaQn最大流量，801.min%,一总效率