滑移装载机液压系统设计说明书完整

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1、目录摘要IVABSTRACT5第一章绪论I1.1 滑移装载机的历史背景和发展前景I1.2 总体结构介绍II1.2.1 行走装置II1.2.2 作业装置III1.1.3 液压系统III第二章 设计计算及元件选择52.1 行走液压系统设计与计算52.1.1 行走液压马达的选取72.1.2 行走液压泵的选取132.2 作业装置液压系统设计与计算172.2.1 作业装置工况分析172.2.2 作业装置动作循环规划192.2.3 工作装置液压系统拟定20第三章 液压系统的设计243.1 发动机的选取243.2 油箱的设计253.2.1 油箱的用途及要求253.2.2 油箱容积的确定263.2.3 油箱附

2、件的安装273.3.3 油箱散热功率计算273.3 系统散热器设计283.3.1 液压油油温过高的危害283.3.2 闭式液压系统的散热方式293.2.3 散热功率计算303.2.4 散热功率及散热面积计算313.4 滤油器选择323.5 联轴器的选取333.6 液压阀的选取与安装333.6.1 液压阀的选择343.6.2 液压阀的配置形式353.7 液压系统管路设计353.7.1 管径计算353.7.2 液压管路的布置36第四章 设计总结与设计心得384.1 设计总结384.2 设计心得39鸣谢40参考文献42摘要滑移装载机是一种利用两边行走轮速度差实现转向，能实现多种工程作业的小型工程机械

3、。因其小巧灵活，能实现原地转向的特点，在工程运用中起着越来越重要的作用。换装特定用途通用属具后，可实现铲运，堆垛，压实路面等多种作业模式。现设计一款适应国内市场的滑移装载机液压系统。分析国内外滑移装载机现状及发展趋势，参考已有滑移装载机液压系统，依据任务书给出的设计要求，结合实际作业模式和作业环境，对滑移装载机的运动和受力进行分析，针对其要实现的动做要求，拟定液压系统方案设计。通过计算和参考样本，完成液压系统的工作泵，控制阀，行走马达，工作液压缸等元件的选型。最后，用三维绘图软件PROE绘制出油箱、泵组、阀组、马达等所选元件，设计出系统所需的其他零件，并完成液压系统的管路设计和零件的装配。关键

4、词：装载机；滑移；液压系统AbstractSkid Steer Loader is a kind of construction machinery can realize various engineering operations , whose steering is realized by the velocity difference of two sides wheels .Because of the characteristics of small overall dimensions and steering without moving ; Skid Steer Loade

5、r is playing a more and more important role in engineering applycation. There is a lot of attanchments can be connected with the Skid Steer Loader quick changer to realize various engineering operations,such as earth moving,stacking, compaction pavement and so on.This work focus on the designing of

6、a Skid Steer Loaders hydraulic system according to the need of domestic market . The developing situation and of Skid Steer Loader at home and abroad and the development trend is been analyised.This hydraulic system si designed by refering to the exsisting Skid Steer Loader,according to the design r

7、equirements in the design assignment, and combining with actual operation mode and operating environment. The movement and force of loader is been analyised at first. the hydraulic system schematics is been formulated according to the requirement of working condition , and then Hydraulic components

8、of the hydraulic system such as work pumps, control valves, walk motors, hydraulic cylinders are been selected after design calculation and refering to sample. Finally, the parts of hydraulic system,such as oil tank, pump group, valve group, motors and other parts needed to be independent design are

9、 been drawed by 3D drawing software(PROE), and locate and assemble all parts on Skid Steer Loaders chassis and complete hydraulic pipe design. Key words: Loader; slip; hydraulic system第一章 绪论 1.1 滑移装载机的历史背景和发展前景滑移装载机移转向装载机是一种利用两侧车轮线速度差而实现车辆转向的轮式专用底盘设备，采用轮式行走机构，全轮驱动。滑移转向可于作业现场随机快速更换或挂接各种工作装置，以适应不同的工作环

10、境和作业内容。滑移转向装载机的动力一般为20-50 千瓦，主机质量2000-4000 公斤车速为每小时10 -15 公里左右，主要用于作业场地狭小地面起伏不平作业内容变换频繁的场合，适用于基础设施建设，厂房车间，建筑工地，码头装卸，市区街道，住宅，谷仓，畜舍，机场，跑道等，进行铲运，堆垛，起重，挖掘，钻孔，破碎，抓取，推扒，松土，开沟，道路清扫，路面压实等工作。滑移转向装载机的工作装置采用液压传动，其行走驱动系统除极个别采用皮带传动或链条传动的机型外，滑移转向装载机几乎均采用全液压方案双回路闭式系统，斜盘式双向变量泵，斜轴式高速马达，由于行走液压回路封闭，车辆停车即制动，不须另设行车制动装置，

11、为消除由于车辆惯性力而产生的过大冲击，液压马达进出处加设限压阀，液压件多是回路中最大的特色，两个行走变量柱塞泵和补油泵，一个工作齿轮泵，部分机型还有先导操纵回路的低压泵。bobcat采用发动机直接驱动串联泵将所有柱塞泵和齿轮泵串联成一串，这种泵国内尚不多见，维修配套困难。ZTS 则采用齿轮箱传动分别驱动各液压泵，这种驱动方式除了可以采用单泵配套外，尚可利用不同的传动使各油泵在合适的转速下运转以获得较理想的系统匹配。ZTS在这个齿轮箱上加设了主离合器用于发动机气动时卸荷。在中国滑移转向装载机刚刚起步，国内生产滑移转向装载机企业也不多，但纵观小型工程机械市场，目前国内市场对滑移转向装载机需要有一个

12、从认识到接受的过程，现阶段中国滑移转向装载机的市场不大需要生产厂家及其经销商向用户进行全面细致的产品推介，把潜在市场转化成现实市场。随着小挖等一系列小型工程机械在我国从无到有的发展历史以及在市场中所呈现的火爆，可以预测滑移转向装载机也会像其它小型设备一样被国内大量的工程机械生产厂家看好，这块潜在的市场并将会有更多的企业进军生产滑移转向装载机这一领域。通过在发展过程中积累的丰富经验和较成熟的生产技术，国内工程机械企业将一步步推开生产滑移转向装载机的大门，相信在今后几年新产品新技术的不断出现，国内产品的质量也将迅速提高，市场也必将迎来新的竞争热点。市场需求是根本，近年来我国城镇化管理，城市基础建设

13、，配套的小型工程机械在批量更新换代的同时，将购置批量的产品弥补缺口，在这种情况下，实用价值和盈利观念已成为用户更新、购置设备的原则，质量价格回报率等综合性能将成为用户的首选，这就要求在刚迈入准备迈入滑移转向装载机的生产企业在产品设计开发时通过调研座谈等形式，纳入用户设计，使产品能够做到真正的满足市场和用户的需求。本文通过参考国内外滑移装载机的结构设计，通过调查国内对滑移装载机的运用情况，以及潜在的市场前景，针对国内市场现状设计一款经济适用的滑移装载机。1.2 总体结构介绍滑移式装载机的主机系一台前端式装载机，无一例外地被设计为短轴距、短后悬，动臂支承点在车辆后上方。驾驶室位于两侧动臂间，司机须

14、跨越工作装置才能进入驾驶室内。仪表盘分置司机左右两侧或布置在前上方。发动机后置，纵向布置。不设前后桥，四个驱动轮各自独立悬挂在传动箱上。1.2.1 行走装置滑移装载机的行走装置采用双泵双马达的静液压闭式回路传动系统，再通过一级链轮传动将发动机的力和运动分配到四个行走轮胎上，传动方案如图1。采用液压传动的特点是：可实现全车速范围内的无级变速；起动力矩大；低速高效率；经常工作转速可调到发动机的低油耗范围，节油效果好；易实现功率的合理匹配；无变速箱、差速器、传动轴等，发动机可任意布置，降低车辆重心，增加车辆的稳定性；利用电控和微机易于实现自动控制；对液压元件性能要求高。图1-1 行走系传传动方案 图

15、2 -1 滑移转向原理 采用滑移转向，其转向原理利用左右行走轮胎的速度差实现，即当两边轮胎转速相同时，机器直线行驶，当左边轮胎速度高于右边时实现右转向，当右边轮胎速度高于左边轮胎时实现左转向，若左右两边轮胎速度相等，方向相反时可实现原地转向，其转向原理如图2。滑移转向是滑移装载机与普通装载机最大的区别和优点，采用滑移转向能使滑移装载机在狭小的空间内实现转向，因此，它可以运用在很多狭窄空间内作业，如车间，集装箱等地方。1.2.2 作业装置传统装载机的动臂装在车架的前端，铲斗用单斗液压缸反铲装置，滑移装载机的工作装置与车架的后端连接，滑移装载机由于其独特的动臂结构，不宜用单斗油缸驱动铲斗，而是双液

16、压缸驱动。目前铲斗的举升轨迹主要有圆弧举升和垂直举升两种，圆弧举升曲线由六连杆结构实现，垂直举升曲线由八连杆结构实现，滑移转向装载机的优势在于其举升方式可以影响设备做特定工作时的生产力，圆弧举升的设备最高举升高度在举升路径的中间，这样这些设备就比较适合中低高度的工作，如装载低位漏斗或移动式喷洒器等，而垂直举升设备的举升高度可以到达举升路径的最高点，适合装载高度较高的地方如卡车等。而且因为有了多种多样的附件今天的滑移转向装载机能够做的工作远比单纯的装载要多的多，可以完成多种工作，从抓岩石，平整路面，到清理灌木和积雪，目前已有超过108种不同附件可供选择。垂直举升和圆弧举升结构如图3、图4。考虑到

17、圆弧举升在钻孔以及一些需要垂直运动的动作时的局限和举升高度有限，本设计采用垂直举升结构。图1-3 垂直举升结构 图1-4 圆弧举升结构工作装置由动臂架，两个动臂油缸，两个支撑杆，两个摇臂，两个动臂油缸以及属具组成，目前运用到各种工作中的属具已达到一百多种，本设计主要考虑铲运作业，即属具为铲斗时的工况。主机动臂多采用箱形截面结构，借以提高其扭转刚度。为整机布置所限，动臂提升只能采用双液压缸的形式。转斗液压缸通常设置在动臂前端，为解决在动臂提升过程种的“铲斗平移”问题，设计了液压自动调平系统，在动臂举升是，铲斗会随之动作，使铲斗与地面保持水平，防止物料掉落。1.1.3 液压系统该部分是整个机器的核

18、心部分，为机器的行走和作业传递运动和力。发动机将动力输出给液压泵，液压泵输出液压油，通过各种阀的控制以及电控装置，将符合工况的液压油液供给个执行元件，执行元件包括液压缸和马达，实现机器的正常运转。液压系统分为行走液压系统和工作装置液压系统。行走液压系统由两个带补油泵的变量斜盘式柱塞泵和两个定量径向柱塞马达组成，其为闭式回路，另外还设置有调速回路，冲洗回路。工作装置液压系统由一个齿轮泵及换向阀，蓄能器，溢流阀等组成，为铲斗油缸和动臂油缸以及属具提供液压油。为保证液压系统的正常工作，还应设置冷却装置，加热装置，润滑装置等第二章 设计计算及元件选择首先分析机器的作业环境，作业对象，作业方式，进而设计

19、出符合工况的方案。滑移装载机主要用于基础设施建设，厂房车间，建筑工地，码头装卸，市区街道，住宅，谷仓，畜舍，机场，跑道等，进行铲运，堆垛，起重，挖掘，钻孔，破碎，抓取，推扒，松土，开沟，道路清扫，路面压实等工作。本设计中重点考虑滑移装载机的铲掘作业工况。行走速度，整机设计质量，转向，调速等要求已在任务书中给出，具体要求如下：要求360度转向，无级可调；运动速度012Km/h无级可调；整机载重3200Kg，爬坡度30；举升载重950Kg，爬坡度30；换接速度30s/次，无级可调。根据以上要求，再综合考虑具体的作业对象及作业环境，进行整机的方案设计，再设计出于整机匹配的液压系统。2.1 行走液压系

20、统设计与计算滑移装载机的行走装置采用双泵双马达的静液压闭式回路传动系统。行走液压系统为双回路驱动系统，每个回路由独立的液压系统组成。两个回路同时受一个电控装置的控制。采图2-1动力传递路线用双回路液压系统的特点是：（1）简化了行走装置的操作。全液压驱动的推耙机的操作手柄数量减少，有些被按钮替代，操作变得更加准确、快捷，保证推耙机前进、后退、加速、减速、转向、制动等功能的正确实施，同时减轻了司机的劳动强度。(2)泵和马达的自动控制。全液压双回路驱动系统的变速是无级变速，传动更加平稳。再利用DA阀（速度敏感阀）进行调速，大大提高速度变化的响应速度，使调速更加快捷。其行驶速度与发动机的输出功率和驱动

21、负荷相匹配，使马达始终保持最大的液压驱动力，减小能耗，从而提高了经济性，使推耙机更加节能和环保。另外通过自动控制，推耙机还具有过载保护、限制马达的最高转速、静液压制动和避免发动机熄火与发动机超速的功能。(3)原地转向，提高了滑移装载机的机动性能和工作效率，特别适合狭小空间的作业。全液压双回路驱动系统滑移装载机的转向是通过调节两侧履带的速度实现的，使推耙机的转弯半径达到最小。根据行走要求拟定液压传动方案。根据工况，要求无极调速，速度在0-12km，选择斜盘式柱塞变量泵，径向柱塞定量马组成的达闭式回路实现，采用DA阀调速，为了冷却液压油也，在行走液压系统中设计了冲洗回路。初步拟定行走系的液压系统原

22、理图如图7图2-2 行走系控制原理图 图2-3行走系统液压系统原理图2.1.1 行走液压马达的选取2.1.1.1 行走系统工况分析从两种典型的工况对滑移装载机进行分析，即在实土水平路面，满载情况下的行走工况和铲掘时的牵引工况。以下是两种工况下的速度-时间，力-时间图图2-4 运输工况下v-t，F-t图 图2-5 牵引工况下v-t，F-t图 （1）滑移装载机的滚动阻力 （2-1）式中滚动阻力系数，此处取=0.181；整车质量，N，由设计要求取=3200x9.8=31360N；运动表面与水平面的夹角。在额定运输工况下，即=0，=5645N；在最大爬坡度时，即=30，=4889N；（2）坡道阻力 （

23、2-2）在水平路面行驶时=0；在最大爬坡度工作时，即=30，=15680N（3）惯性阻力与滑移装载机的加速性能有关，占不予以考虑。（4）风阻力 （2-3）式中机器的空气阻力系数，取=0.65N/；F机器的迎风面积，取机器的宽和高分别为2.1和1.475,F=3.1；机器的实际运行速度，取最大速度=12；=22N,由于滑移装载机的最大运行速度只有12，它受到的风阻很小，可忽略不计，在以下的计算中也都忽略。运输工况下的工作阻力 （2-4）式中 运输工况牵引力，N；滚动阻力，N；坡道阻力，N；惯性阻力，N；风阻力，N； 在水平路面匀速行驶的工作阻力=5645N；在30坡度上行驶的工作阻力为=2056

24、9N。 牵引工况阻力 （2-5）式中机器铲土阻力，N，即插入阻力；由设牵引力决定。其余如上所述。2.1.1.2 最大牵引力滑移装载机的最大牵引力是在轮胎全滑转的状态下，轮胎与路面的摩擦力，即轮胎与路面的最大附着力这时，工作装置为铲斗提供最大插入力。附着力引力 (2-6)式中最大附着牵引力，N；驱动轮载荷，N,因滑移装载机为全轮驱动，所以=G=31360N；附着系数，根据工况1,取=0.75。计算得=23520N, 表征机器的最大插入力，也是选取发动机的依据之一。2.1.1.3 液压马达所需的最大输出扭矩和最大转速根据滑移装载机的行走速度要求，可计算出驱动轴的转数，这个转速便是液压马达所对应的最

25、大转速。行走传动系统中设有一级链轮减速，将液压马达的运动传递到同侧的两个轮胎上，链传动比。在行走中对行走系有最低稳定速度要求，可通过计算得出所需液压马达的转速范围。（一）驱动轴的最大输出扭矩 （2-7）式中驱动轴最大输出扭矩（Nm）；如前所诉，=23520N；动力半径（m），(其中为所选轮胎未受载荷时的自由半径，B 为轮胎断面宽度，设计所选轮胎型号为12.5-6，=0.831m，B=0.307m，=0.376m。计算得=2208.5Nm，液压马达的最大输出转速 （二）驱动轴的最大输出转速 （2-8）式中最大输出转速（r/min）；滑移装载机的最大行走速度(km/h)；如前所述。计算得=84.7

26、 r/min。链传动比，因此液压马达所需的最大输出转速为2.1.1.4 驱动液压马达的选取(一)工作压力的确定系统压力选定的是否合理，直接关系到整个系统设计的合理程度。压力的选择要根据载荷的大小和设备的类型而定。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。在液压系统功率一定的情况下，若系统压力选的过低，势必要加大执行元件的结构尺寸和质量，系统的造价也相应增加，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，压力选的较高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相应降低，然而，若系统压力选用过高，由于对泵，缸，阀等元件的材质，密封，制造精度等要求的提高，反而会提高设备成本，

27、其系统效率和使用寿命也会相应下降。因此不能一味追求高压。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的高一些。具体选择可参考表21、表22和表2-3。表2-1 按载荷选择工作压力载荷N0.50.511223355工作压力 0.811.522.53344557表2-2 种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力0.82352881010182032表2-3 执行元件的背压力系统类型背压力简单系统或轻载节流调速系统0.50.5回油节流调速系统0.40.6回油路

28、设置背压系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油箱可忽略不计行走液压传动系统采用变量泵-定量马达的闭式传动，依据液压马达所需的最大转矩和最大转速选择液压马达，取设计压力=35，由液压马达所需的最大扭矩可计算液压马达的排量，再由液压马达的排量和转速可计算出液压马达的流量。 （二）液压马达的排量 （2-9）式中液压马达排量（）；如前所诉；液压马达的进出口压差（），取液压马达出口压力=1；径向柱塞液压马达机械效率，取0.921。计算=267。从样本中，初选液压马达的型号为MRC03280，径向柱塞马达，其排量为280，最大转速为330。（三）液

29、压马达的最大流量液压马达的最大流量 （2-10）式中液压马达所需的最大流量径向柱塞马达的排量（），初选型号得280；初选液压泵最大转速（），330。计算得=92.4,行走液压单边驱动回路所需的最大流量为85.4，满足流量要求。（四）行走液压马达的基本参数见表(五)行走液压马达校核（1）压力滑移装载机的一般工况是在实土上进行铲土运输作业，由前面的计算知在此工况下滑移装载机的行驶阻力=5645N，此时车轮所需的扭矩为 （2-11） 此时液压马达的转矩为此值远小于液压马达的最峰值扭矩1760，符合设计要求。此时液压马达的压差 （2-12） 样本的额定压差=25,； （2-13） 峰值压差 （2-14

30、） 有以上样本额定压差与最高压差与实际额定压差、实际最高压差的差值都在10%30%之间，符合设计要求2。表2-4 行走液压马达基本参数参数名称参数值型号MRC03280排量280流量（时）28扭矩（时）445峰值扭矩1760最低转速5-10最高转速330最高连续转速260公称压力25连续压力25最高压差45制动力矩2200制动器开启压力1.5-3制动用油量23（2）转速取运输工况下平均速度为3.5km/h，即此速度为额定运行速度，则马达此时转速为 （2-15） 由液压马达的样本参数知实际工况与液压马达的特性匹配良好。滑移装载机的最稿运行速度，此时马达的转速马达的最高转速为360，满足设计要求。

31、（3）功率选取发动机时应考虑液压马达所需的最大功率，最大功率点可能出现以下两种情况下第一：空载，最大速度时，第二额定工况时，表二 最大功率可能的工况表2-5 空载最大速度和额定工况下的功率工况行驶阻力矩（N）行驶速度v，（km/h）功率p（kw）一39691213.23二564546.27由表可见，在空载，最大速度是行走系统所需的功率最大，为13.23kw。图2-3.液压马达的安装尺寸2.1.2 行走液压泵的选取液压泵的输出压力应是执行器所需压力、配管的压力损失、控制阀的压力损失之和。它不得超过样本上的额定压力。强调安全性、可靠性时，还应留有较大的余地。样本上的最高工作压力是短期冲击时允许的压

32、力。如果每个循环中都发生冲击压力，泵的寿命会显著缩短，甚至泵会损坏。 液压泵的输出流量应包括执行器所需流量、溢流阀的最小溢流量、各元件的泄漏量的总和、液压泵长期使用后效率降低引起的流量减少量（通常5%7%）。样本上往往给出理论排量、转速范围及典型转速不同压力下的输出流量。压力越高、转速越低则泵的容积效率越低，变量泵排量调小时容积效率降低。转速恒定时泵的总效率在某个压力下最高，变量泵的总效率在某个排量、某个压力下最高。泵的总效率对液压系统的效率有很大影响，应该选择效率高的泵，并尽量使泵工作在高效工况区。转速关系着泵的寿命、耐久性、气穴、噪声等。虽然样本上写着容许的转速范围，但最好是在与用途相适应

33、的最佳转速下使用。特别是用发动机驱动泵的情况下，油温低时若低速则吸油困难，又因润滑不良引起卡咬失效的危险，而高转速下则要考虑产生气蚀、振动、异常磨损、流量不稳定等现象的可能性。转速剧烈变动还对泵内部零件的强度有很大影响。开式回路中使用时需要泵具有一定的自吸能力。发生气蚀不仅可能使泵损坏，而且还引起振动和噪声，使控制阀、执行器动作不良，对整个液压系统产生恶劣影响。在确认所用泵的自吸能力的同时，必须在考虑液压装置的使用温度条件、液压油的粘度来计算吸油管路的阻力的基础上，确定泵相对于油箱液位的安装位置并设计吸油管路。另外，泵的自吸能力就计算值来说要留有充分裕量泵的参数 泵的基本参数是压力、流量、转速

34、、效率。根据系统地工作压力来选择，一般地说，在固定设备中液压系统的正常工作压力可选择为泵额定压力的70%-80% ，车辆用泵可选择为泵额定压力的50%-60%，以保证泵的足够的寿命。选择泵的第二个最重要的考虑因素是泵的流量或排量，泵的流量与工况有关，选择的泵的流量须大于液压系统工作时的最大流量。泵的效率值是泵的质量体现，一般来说，应使主机的常用工作参数处在泵效率曲线的高效区域参数范围内，另外，泵的最高压力与最高转速不宜同时使用，以延长泵的使用寿命。产品说明书中提供了较详细的泵参数指导性图表，在选择时，应严格遵照产品说明书中的规定。要特别注意壳体内的泄油压力。壳体内的泄油压力取决于轴封所能允许的

35、最高压力。德国Rexroth公司生产的斜轴式轴向柱塞泵和马达的壳体泄油压力一般为0.2MPa，也有高达 1MPa 的（如2AF定量泵系列6.1,），国产轴向柱塞泵和马达的壳体泄油压力应严格遵照产品使用说明书的规定，过高的壳体泄油压力将导致轴封的早期损坏。轴向柱塞泵和马达转速的选择应严格按照产品技术规格表中规定的数据，不得超过最高转速值。至于其最低转速，在正常使用条件下，并没有严格的限制，但对于某些要求转速均匀性和稳定性很高的场合，则最低转速不得低于50r/min。 泵的结构形式 柱塞泵有定量泵和变量泵两种。定量泵结构简单，价格便宜，大多数液压系统中采用，而能量利用率高的变量泵，也在越来越多的场

36、合发挥作用。一般来说，如果液压功率小于 10KW，工作循环是开关式，泵在不使用时可完全卸荷，并且大多数工况下需要泵输出全部流量则可以考虑选用定量泵，如果液压功率大于10KW，流量的变化要求较大，则可以考虑选用变量泵。变量泵的变量形式的选择，可根据系统的工况要求以及控制方式等因素选择。 油温和粘度 液压泵的最低工作温度一般根据油液粘度随温度降低而加大来确定。当油液粘稠到进口条件不再保证液压泵完全充满时将发生气蚀。抗燃液压油的比重大于石油基液压油，有时低温粘度也更大。许多抗燃液压油含水，如果压力低或温度高则水会蒸发。因此，使用这些油液时，泵进口条件更加敏感。常用的解决办法是用辅助泵给主泵进口升压，

37、或把泵进口布置成低于油箱液面，以便向泵进口灌油。液压泵的最高允许工作温度取决于所用油液和密封的性质。超过允许温度时，油液会变稀，粘度降低，不能维持高载荷部位的正常润滑，引起氧化变质。根据制造厂规定，柱塞泵和马达的工作油温范围为-25+80oC。工作介质的最低粘度为10mm2/s，最高粘度为, 100mm2/s。 使用寿命 所谓使用寿命，通常是指大修周期内泵在额定条件下运转时间的总和。通常车辆用泵和马达周期为2000h以上，室内泵的使用大修周期为5000h以上。价格 一般来说，斜盘式轴向柱塞泵（马达）要比斜轴式轴向柱塞泵（马达）价格低，定量泵比变量泵价格低。与其他泵相比，柱塞泵比叶片泵、齿轮泵贵

38、，但性能和寿命要优于它们。（一）泵参数的计算（1）泵的流量液压马达所需的最大的流量85.4，以此为依据计算泵的排量，液压泵的最大输出流量式中泵的最大输出流量（）行走系统所需的流量（） 系统的泄漏系数，取1.2计算得=102.5，初选行走液压泵为A4VG28，斜盘式轴向柱塞变量泵，其基本参数如表2-6表2-6 斜盘式轴向柱塞变量泵A4VG28的基本参数参数名称数值排量28持续最高转速4250极限转速4500间歇极限转速5000最低转速500峰值压力45公称压力40最大流量119（2）泵的压力液压泵的最大工作压力 （2-16）式中如前所诉；系统油路上的总压力损失，按经验估取1.因此，所选的液压泵满

39、足要求。（二）行走液压泵的验算（1）流量校核液压泵首先应满足系统的最大流量要求，液压泵的流量，满足设计要求（2）压力校核在初定液压系统的压力之后，要求所选的泵的额定压力高于系统压力，差值以10%-30%为宜。由上式可知，实际最大工作压力比样本最大压力小20%，满足设计要求。（3）最低稳定速度滑移装载机的特点是灵活，能适应多种环境作业，因此，需要有一定的低速稳定性，才能保证机器的堆垛等需要将物料准确的放置的操作。当液压泵处于最低转速（） （2-17）最低稳定速度 此速度表明滑移装载机能在较低的速度下稳定运行。（三）行走液压泵的配置行走液压系统的泵选取力士乐的泵，其可配套先关的流量控制装置和回路压

40、力调节装置，还有多种控制方式供选择，该液压泵为变量轴向柱塞泵，工作回路为闭式回路，变量装置采用电两点控制，带开关电磁铁，电磁铁工作电压为12V，带压力切断，轴伸为花键轴DIN5480（串联泵第一泵标准型），用二孔法兰安装，工作油口A/B在泵壳体得同侧，带直动式高压溢流阀，不带旁通阀，在辅助泵吸油路过滤油液，设定补油泵的补油压力为2。其简图如图10 图2-4 行走液压泵的安装尺寸2.2 作业装置液压系统设计与计算2.2.1 作业装置工况分析滑移装载机工作装置个典型的作业过程有下列5种工况：(1)正载水平插入：(2)转斗缸收缩，铲斗掘起继续收斗使收斗角达到30。，（3)转斗缸不动，举升缸伸长，铲斗

41、达到最大高度；(4)转斗缸伸长，举升缸不动，铲斗卸料，收斗角达到一45。；(5)自动放平。首先对各个工况进行受力分析，再根据工作装置的载荷大小及变化设计工作装置的液压系统。（一） 插入阻力的确定由经验取插入阻力为21000N，可满足工作要求，插入阻力受限与发动机的功率以及行走装置的最大牵引力，而最大牵引力又与滑移装载机作业的环境路面有关。（二） 铲斗液压缸和动臂液压缸的受力分析（1） 铲斗液压缸刚的受力分析及其最大铲掘力的确定铲斗液压缸在插入工况下不需要主动为铲斗提供动力，而是被动与插入力；在铲斗油缸收缩，铲斗向上翻转，此时铲斗油缸有杆腔进油，受高压油的作用，铲斗油缸收缩，无杆腔回油，此时铲斗

42、需要很大的力才能将物料铲掘进斗；动臂举升阶段，铲斗油缸只需要提供能使铲斗保持平衡的力即可；卸料阶段，铲斗油缸无杆腔进油，有杆腔回油，铲斗向下翻转，此时不需要很大的力就能将物料卸掉。自动放平阶段，铲斗油缸受力很小。由以上分析，铲斗油缸的最大受力出现在铲斗铲掘的作业工况阶段。不同的物料需要不同的铲掘力，考虑最坏的工况，取铲斗的最大铲掘力为2400kg，再由工作装置的结构得到铲斗到油缸的传力比为5,因此铲斗油缸所需的最大力为=117600N,由于铲斗油缸有两个，分配到两个油缸上后每个油缸受力=55380N(2)动臂油缸的受力分析及其最大掘起力的确定动臂油缸在插入和铲掘工况下都只受被动力的作用，在动臂

43、举升阶段需要为动臂提供其向上举升的力，动臂举升时动臂油缸无杆腔进油，有杆腔回油，铲斗油缸作用力最大，卸料阶段，动臂油缸提供能够支撑物料的力即可，在铲斗自动放平阶段，由于重力的作用，动臂油缸需有一定的背压，以保证动臂缓慢平稳放下。根据经验，去动臂的最大铲掘力为2430kg，铲斗到动臂的传力比为5.75。由此计算单个动臂油缸最大的作用力为68424N。(三)铲斗油缸及动臂油缸的参数计算（1） 铲斗油缸的参数计算铲斗油缸在最大负载约为55380N，由表2-2和表2-4可初选时的P1=25MPa。参照机械设计手册,系统的背压力可以选取，铲斗向上翻转时，即铲斗油缸收缩时，系统回油路没有背压，因此=0；铲

44、斗向下翻转，即铲斗油缸伸长时，可按=0.5Mpa来计算。由于铲斗油缸需要提供的拉力远远高于推力，由初步确定的系统工作压力再确定活塞杆直径d与活塞直径D的关系， =d/D其值可按表2-7表2-8得：表27 按工作压力选取d/D工作压力5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7表28按速比要求确定d/DV2/v11.11.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算。 液压缸的负载为推力时 （2-18）式中 液压缸的最大拉力（N) ，F=55380N； 液压缸的负载率，一般取=0.5

45、0.7，此处取0.6 ；液压缸的总效率，一般取=0.70.9此处取0.8；液压缸的供油压力，一般为系统压力（MPa），铲斗油缸的速比，根据表2-7，表2-8，取=2。计算得=76.7mm，取铲斗油缸的内径为80mm，活塞杆径mm（2）动臂油缸的参数计算动臂油缸在最大负载约为6842N，由表2-2和表2-4可初选设计压力的P1=25MPa。参照机械设计手册,系统的背压力可以选取，动臂举升时，即动臂油缸伸长时，系统回油路没有背压，因此=0。由于动臂油缸需要提供的推力远远高于拉力，根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算。动臂油缸的直径 （2-19） 式中个各参数如前所诉计算得=7

46、8.9mm，取为80mm，mm。2.2.2 作业装置动作循环规划滑移装载机的基本动作有五个，即插入，铲掘，举升，卸料，放平一个工作循环大约用时13s。根据滑移装载机作业的需要拟定各阶段的时间和行程，现将其各动作循环的时间和在此阶段铲斗油缸和动臂油缸的行程，平均速度，有杆腔和无杆腔的流量如表表2-9铲斗油缸和动臂油缸的行程，平均速度，有杆腔和无杆腔的流量工作循环时间s行程平均速度平均流量铲斗油缸动臂油缸无杆腔有杆腔无杆腔有杆腔插入0-1000000铲掘1-2.56543.315.18.200举升2.5-7.57601520035.519.3卸料7.5-10165662817.600放平10-13

47、760253-50.635.42.2.3 工作装置液压系统拟定 图2-5作业装置液压原理图1动臂油缸，2平衡阀，3铲斗油缸，4、5安全阀，6铲斗油缸换向阀，7动臂油缸换向阀，8溢流阀，9分流阀，10旁通阀，11铲斗油缸回油控制阀，12单向阀，13调平阀1）调速回路设计工作装置的液压系统的执行原件为两个铲斗油缸和两个动臂油缸，以实现铲斗的翻转和动臂的举升，对速度的要求不高，因此采用进油口节流调速即可，进油口节流调速的特点是：进油节流调速回路使用普遍，但由于执行元件的回油不受限制，所以不宜用在超越负载(负载力方向与运动方向相同)的场合。阀应安装在液压执行元件的进油路上，多用于轻载、低速场合。对速度

48、稳定性要求不高时，可采用节流阀；对速度稳定性要求较高时，应采用调速阀。该回路效率低，功率损失大。 回路中采用三位六通比例电磁阀换向阀，如图2-5中的6和7，通过操纵手柄控制两个电磁比例换向阀电磁铁的电流方向和大小，即可控制液压油的流向和流量，采用这种阀的好处是可以提高速度的控制精度，简化系统调速回路，使工作装置的调速更灵活。2）液压调平系统的设计滑移转向装载机的铲斗装满物料后， 需要将动臂提升到一定高度进行卸载， 卸载之后又需要将动臂下放到铲掘位置。为了控制物料从铲斗中掉出，普的位置进行调节。手动控制有两个问题，一是动臂的卸载位置和铲掘位置有很大的随机性； 二是增加了司机的劳动强度和调整时间，

49、降低了劳动生产率。因此， 各生产厂家都对铲斗自动调平系统进行了重点研究， 而且一般都在机器上安装了一个二位二通电磁阀，通过对电磁阀的控制，用户可以在调平和非调平系统之间进行切换。 目前的调平系统主要有液压调平系统， 机械调平系统和电子控制调平系统三大类。通滑移转向装载机需要司机用手动控制方式对铲斗为了在滑移装载机铲斗自动调平功能对于精准定位、提高工作效率、降低劳动强度以及有效减少装载物料的掉落均有着至关重要的作用。虽然铲斗调平系统的发展经历了机械调平、液压调平和电子调平三个阶段，但由于具有简便可靠、资源容易获取以及高性价比等优目前市场上主流的机型还是以液压调平为主，而且大多是以提升调平为主，双

50、向（提升、下降）调平机型应用不多调平液压系统一般只在动臂提升过程中具有调平功能，其调平功能主要通过一个流量分配阀来实现，同时铲斗提升调平过程也是铲斗和动臂复合动作过程。举升调平液压系统的原理如图2-5，所示13为调平阀组。在工作装置要实现举升动作时，控制铲斗油缸控制阀处于中位，铲斗油缸不能直接从液压泵端进油，也不能直接回油。动臂控制油缸控制阀处于上位，动臂油缸无杆腔进油，有杆腔回油，从有杆腔流出的液压油通过流量分配阀，一部分从分流阀下路流回油箱，一部分从上位经过单向阀流入铲斗油缸的无杆腔，铲斗向下翻转，以补偿因动臂上升引起的铲斗倾斜。通过调节流量分配阀上下节流口孔径的比例，可实现动臂的举升角度

51、变化与铲斗角度变化基本保持一致，已达到调平的目的。反之，动臂下降时，压力油经经旁通阀或者分流阀流入动臂油缸有杆腔，从动臂液压缸无杆腔流出的液压油经动臂换向阀工作油口B1回油。此时铲斗缸油与动臂油缸无关联动作，铲斗不能保持平衡。如图2所示，当动臂油缸的无杆腔得油，其缸杆伸出，推动动臂向上动作，摇臂向后转动；当动臂提升到一定高度时，在连杆的作用下，动臂做向前和向上运动，摇臂向前转动；从动臂油缸1有杆腔的油经过流量分配阀后，有一部分油进入到铲斗油缸的无杆腔，使得铲图2-6 工作装置模型1摇臂；2动臂油缸；3连杆；4动臂；5铲斗油缸；6铲斗斗油缸在整个动臂提升过程中能始终保持同步伸出，铲斗始终保持动臂

52、提升前的状态，即动臂的转角和铲斗的转角的变化量保持一致，从而实现铲斗提升调平。无关联动作，铲斗不能够保持调平状态。3）液压系统的工况循环通过电磁铁DT1-DT5的通断以及电流的大小，控制三位六通阀滑阀的位置，实现液流方向和大小的控制，电磁铁DT1-DT5是通过左右两个操纵手柄控制的，通过控制操纵手柄，能实现多种动作的组合，实现滑移装载机的工作装置的各种工作。当DT1-DT5都不上电时，滑移装载机向前行走，通过行走系统的牵引作用，将铲斗插入物料之中。当电磁铁DT4上电，其余电磁铁都不上电时，铲斗油缸换向阀6处于上位，铲斗油缸有杆腔进油，铲斗油缸收缩，铲斗油缸向上翻转，将物料铲入斗中。当DT2上电

53、其余电磁铁都不上电时，动臂油缸换向阀7处于上位，动臂油缸无杆腔进油，动臂油缸伸长，动臂图表 1表2-10作业系统动作循环表举升，若DTI不上电，则处于自动调平状态，铲斗油缸和动臂油缸关联动作，实现自动调平，若DTI上电，则动臂油缸有杆腔的油流经旁通阀10，自动调平功能取消。当DT5上电，其余电磁铁都不上电时，铲斗油缸换向阀处于下位，铲斗油缸有杆腔进油，铲斗油缸伸长，铲斗向下翻转，实现卸料。当电磁体DT3上电时，动臂油缸换向阀处于下位，动臂油缸收缩，动臂下降，回到水平位子，进入下一个工作循环。在实际操作中，可灵活的控制手柄，来实现各种工作循环的同时交替动作，提高工作的效率以及灵活性。比如在控制动

54、臂下降的同时，控制铲斗的回位，更快的进入下一个工作循环4)作业装置液压泵的选择作业系统的设计压力为16，压力油的最大流量出现在动臂举升工况下，此时流量为45.5。（1）泵的流量动臂油缸所需的最大的流量45.5，以此为依据计算泵的排量，液压泵的最大输出流量式中泵的最大输出流量（）行走系统所需的流量（）系统的泄漏系数，取1.1计算得=49.55，初选作业系统液压泵为力士乐G42X50，齿轮泵其基本参数如下表表2-10 齿轮泵MRC0350的基本参数参数名称数值排量50持续最高转速2700最低转速500峰值压力25公称压力21最大流量72.5（2）泵的压力液压泵的最大工作压力 （2-20）式中如前所

55、诉；系统油路上的总压力损失，按经验估取1.因此，所选的液压泵满足要求。第三章 液压系统的设计液压系统总体布局有集中式、分散式。集中式结构是将整个设备液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之外或安装在地下，组成液压站。如冷轧机、锻压机、电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备，一般都是采用集中供油方式。分散式结构是把液压系统中液压泵、控制调节装置分别安装在设备上适当的地方。机床、工程机械等可移动式设备一般都采用这种结构。本设计采用液压装置的分散式布局，首先滑移装载机进行整体结构设计，在底盘上预留出液压系统的布置空间，各液压元件的安装位置。首先依据滑移装载机所需的功率选取发动机，其次完成泵组的选型

56、，根据控制和流量要求选取阀类元件，以及液压辅助元件的配置，再完成专用零件的设计以及管路的布置。3.1 发动机的选取先计算行走系统和作业系统的功率，根据行走液压泵和作业装置液压泵的转数和配套性能要求选取合适的发动机。1）行走系统所需的功率行走液压马达的额定功率为,则行走系统所需的功率 （3-1）式中单个行走液压压系统的额定工况下的行走功率；行走系统效率，取0.765；链传动效率，取0.92。.计算得工作装置所需的功率经前面的计算知工作装置所需的最大功率为动臂举升时的功率，根据设计要求，在动臂上升阶段，动臂油缸的举升力为56350N,平均举升速度约为，此时，功率损失主要是液压系统的损失，其效率为，

57、则工作装置的最大功率 （3-2）发动机的最大功率为 （3-3）按负载率在50%75%的范围，选择康明斯B3.3-80，发动机的参数如表3-1表3-1 B3.3-80发动机参数 图3-1 发动机B3.3-80功率-转速曲线3.2 油箱的设计3.2.1 油箱的用途及要求油箱的用途主要是储油、散热和分离液压油中的空气、杂质等。油箱设计的好坏直接影响到液压元件及系统的工作可靠性，尤其是对泵的寿命有决定性的影响。控制好油液从油箱进入泵入口的流动特性、流回油箱的回流在油箱内的流动，可以显著减少空气的混入和气蚀的产生。因此，对于油箱的设计应给予足够的重视，使其能够很好地满足下列要求：1能够储存足够的油液，以

58、满足液压系统J下常工作的需要；2应有足够的表面面积，能散发系统工作中产生的热量；3油箱中的油液应平缓迂回流动，以利于油液中空气的分离和污染物的沉淀；4应能有效地防止外界污染物的浸入；5应能保证液压泵的正常吸油，防止气泡的混入和气穴的发生；6应能为清洗油箱及油箱内元部件的安装、维修提供方便，并且便于注油和排油；7应备有液面指示器等装置，便于观察液面的变化；8应使外形整齐美观，并具有一定的刚度和强度。油箱的类型按照结构可以分为整体式油箱和分离式油箱，整体式油箱具有结构紧凑、设备外形美观等优点，但有维修不方便、散热性能差的缺点，而且油温的变化会引起机件的热变形，从而影响设备的精度。按形状可以分为矩形油箱和圆筒状油箱，矩形油箱是使用最普遍的一种油箱，它既便于制造，又能充分利用空间，所以一般(容量小于)都采用这种形式，圆筒形油箱通常用于容量较大的场合，多为卧式。按油箱内的液面是否直接与大气相接触，可分为开式油箱和增压油箱。开式油箱应用最广，油箱的液面与大气相同。为