ZL15型輪式裝載機工作裝置設(shè)計,zl15,輪式,裝載,機工,裝置,設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 題目 ZL15型輪式裝載機 工作裝置設(shè)計 4 前 言 裝載機主要用來裝卸成堆散料，也能進行輕度的鏟掘工作。由于它適用于建筑、農(nóng)業(yè)、礦山、鐵道、公路、水電等國民經(jīng)濟各個部門，因此，在國內(nèi)外產(chǎn)量與品種的發(fā)展都較快，是工程機械中的一個主要機種。 裝載機根據(jù)不同的使用要求，發(fā)展形成了不同的結(jié)構(gòu)類型。通常，按使用場合的不同，分成露天用裝載機和井下用裝載機；接行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，分成輪式裝載機與履帶式裝載機；按卸料方式不同，分為前卸式(前端式)、后卸式與回轉(zhuǎn)式裝載機。本書主要論述露天工程用的輪式裝載機的設(shè)計。 裝載機的設(shè)計，大致要經(jīng)歷：明確任務(wù)、調(diào)查研究、制訂設(shè)計任務(wù)書，進行整車布置、確定整機的主要性能參數(shù)，進行各部件的方案設(shè)計與強度計算，技術(shù)設(shè)計和工藝設(shè)計，試驗鑒定和修改定型等這樣一些階段。一臺裝載機的設(shè)計是否成功，首先是從能否滿足使用要求，好造、好用、好修，具備較高的作業(yè)生產(chǎn)串和較低的使用成本來衡量的。這體現(xiàn)在設(shè)計工作中，就是應(yīng)當(dāng)使裝載機具有較完善的技術(shù)經(jīng)濟性能與指標(biāo)以及先進的部件結(jié)構(gòu)方案。 摘 要 我所設(shè)計的ZL15裝載機既保留了傳統(tǒng)裝載機的優(yōu)點，而有具有新的性能和優(yōu)點。 本次設(shè)計主要進行的工作裝置的設(shè)計。裝載機采掘和卸載貨物的作業(yè)是通過工作裝置的運動實現(xiàn)的。裝載機的工作裝置由鏟斗，動臂、搖臂、連桿及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉(zhuǎn)斗油缸通過搖臂，連桿使鏟斗轉(zhuǎn)動。動臂的升降和鏟斗的轉(zhuǎn)動采用液壓操作。 先對裝載機的發(fā)展概況幾設(shè)計的指導(dǎo)思想、特點、任務(wù)進行概述，然后確定方案，在技術(shù)設(shè)計部分羅列了ZL15裝載機的主要技術(shù)性能和參數(shù)，進行了牽引特性計算，工作裝置設(shè)計。工作裝置設(shè)計中有工作裝置運動分析，對鏟斗、動臂、連桿機構(gòu)進行設(shè)計等幾部分組成。 在工藝設(shè)計中敘述了工藝工程。應(yīng)用程序計算了受力分析?？傊?，整個設(shè)計是有序地完成的。 在整個設(shè)計的過程中，在老師及其他老師的指導(dǎo)下順利完成的，通過這次設(shè)計，我學(xué)到很多東西，在實踐中把大學(xué)中所學(xué)的知識綜合運用復(fù)習(xí)了一次，同時也學(xué)到很多新的東西，受益非淺。在此，本人表示衷心感謝！并真誠希望各位老師對我提出寶貴的意見。 Abstract This type of ZL15 loader that I have designed has the common virtues of the traditional loaders.And it has some new-improved virtues and function. In my design progress,I put emphasis on the working-device. The ZL15 loader also has some traditional virtues like the articulited wheel-type loader.The loader digging and unload the goods by the working-device.The working-device has many Parts and it is connected to the machine.Some parts of the device’s turning by liquid press realize. At first,I introduce the developing trend of the loaders,and explained the main designing idea, designing characteristic and designing task.The second part is the whole designing prgram.In the technical designing part,the main technological parameters and technological features of the ZL15 loader are listed.The following part is the calculation part of the tractive features and the designing of the working device. The necessary computer progress is placed in the end of my designing progress,all the computer program was composed with C language .In a word,the whole designing progress is designed carefully and step by step.I wish my design could clearly explained my designing idea. With the kind help of Mr.LiFeng and other teachers,I finished my design successfully.Through designing this type of ZL15 loader,I have attained a lot which was new to me.Here,I want to express my heartful gratitude to those teachers.At the same time ,the shortcomings in my design need to be poingted out by the teachers.thank you all. 目 錄 第一章 設(shè)計任務(wù)書……………………………………………………1 第二章 裝載機的發(fā)展及應(yīng)用 2.1 裝載機在的介紹……………………………………………1 2.2 裝載機在地下開采中的應(yīng)用………………………………2 2.3 我國裝載機的發(fā)展前景 …………………………………3 第三章 輪式裝載機總體參數(shù)的確定…………………………………4 第四章 裝載機的總體布置 4.1 裝載機的總體布置原則……………………………………6 4.2 裝載機各部件的布置………………………………………7 4.3 裝載機的總體構(gòu)造和分類…………………………………9 第五章 裝載機工作裝置的設(shè)計 5.1 工作裝置結(jié)構(gòu)分析……………………………………… 10 5.2 鏟斗設(shè)計………………………………………………… 11 5.3 工作機構(gòu)連桿系統(tǒng)的尺寸參數(shù)設(shè)計…………………… 15 5.4 工作裝置強度計算……………………………………… 21 5.5 裝載機工作裝置中油缸作用力的確定 ………………… 29 5.6 工作裝置的限位機構(gòu) …………………………………… 30 總結(jié)…………………………………………………………………… 31 參考文獻……………………………………………………………… 32 第一章 設(shè)計任務(wù)及要求 一． 課題名稱（包括主要技術(shù)參數(shù)）及要求 ZL15型裝載機工作裝置設(shè)計 裝載機工作裝置斗容：0.9 額定載重量：1.5 柴油機功率：50 整機重量：5.1 最大卸載高度：2500 最小卸載距離：850 要求：保證裝載機工作的功能，滿足工程機械的各項使用性能。 二． 課題內(nèi)容幾工作量 1. 總體方案確定 2. 工作裝置結(jié)構(gòu)形式分析 3. 工作裝置運動分析 4. 工作裝置性能分析 5. 圖紙設(shè)計 6. 電算程序 7. 譯文（機械設(shè)計類） 第二章 裝載機的應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r 2.1 輪式裝載機的介紹 金屬礦山的開采可劃分為露天開采和地下開采兩大類。我國露天礦采以礦石的比重約占70％，但從事地下開采的人員比露天開采的人員多。這是因為地下開采的條件復(fù)雜，使用的設(shè)備種類繁多，在產(chǎn)量相同的條件下，對地下礦投資的人力和物力遠(yuǎn)大于露天礦的緣故。 保護自然環(huán)境和合理地利用礦藏資源，是發(fā)展社會主義經(jīng)濟的必要條件。隨著淺埋礦床的耗盡而愈來愈向深部開采，或當(dāng)露天升采的深度很大而使地表遭受大面積的破壞時，就必須采用地下開采。可以預(yù)料今后地下開采仍將逐漸增加。 不論是露天礦開采還是地下礦開采，對礦體較硬的金屬礦山，都是經(jīng)鑿巖爆破將崩落松散礦石或巖石，經(jīng)裝運作業(yè)運至下步工序的作業(yè)地點。裝載作業(yè)是礦山整個生產(chǎn)過程小既繁重又費時的作業(yè)。所以努力提高裝載機械的作業(yè)能力，對實現(xiàn)礦山生產(chǎn)的高效率低消耗想著重要的作用。 ZL系列輪式裝載機是一種高效率的工程機械，具有結(jié)構(gòu)先進，性能可靠，機動性強，操縱方便等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于礦山，建筑工地，道路修建，水利工程，港口，貨場，電站以及其他工業(yè)部門，進行裝載，推土，鏟挖，起重，牽引等多種作業(yè)。對加快工程建設(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)揮著重要作用，因此近幾年來無論在國內(nèi)還是國外裝載機品種和產(chǎn)量都得到迅速發(fā)展，成為工程機械的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。 為適應(yīng)裝載機多功能作業(yè)的要求，輪式裝載機已經(jīng)向一機功能方向發(fā)展。這主要靠主機控制適合多種作業(yè)的組合工作裝置完成。80年代國外裝載機和液壓挖掘機除了不斷完善裝，挖功能外，正向一機多能方向發(fā)展。許多公司競相生產(chǎn)各式各樣的輔助機構(gòu)。這種機型使用范圍很廣，其產(chǎn)品受到用戶的普遍關(guān)注。 在通用拖拉機前端加裝載裝置，后部加挖掘裝置可改裝變形成前裝后挖拖拉機，亦稱挖掘裝載機，俗稱“兩頭忙”。 工作裝置的性能分析過去多采用作圖分析和手工計算法，工作量繁重，精度較低。當(dāng)分析工礦較多時問題更為突出，為克服手工畫圖的誤差。本次設(shè)計前面所進行的工作裝置CAD設(shè)計是通過看資料、實物，通過初步分析、計算而確定的方案。其次要考慮各個工作液壓缸作用力的均衡性，整機的穩(wěn)定性，整機與地面的附著性、滿足結(jié)構(gòu)和布置的可能性，以綜合比較初選方案，從而確定機構(gòu)參數(shù)（一般來說，從計算機輔助分析中發(fā)現(xiàn)不合理的現(xiàn)象可究其原因，采取改進措施，是設(shè)計合理化。對已經(jīng)擬訂的各種方案可通過計算機輔助分析作進一步的取舍和修改，以便確定較合理的方案）。同時，通過性能分析能夠很清楚的了解到這個裝載機裝置在各個位置或各種工況時的里和其它參數(shù)，有利于更有效地使用挖掘裝載機和使這種裝載機工作效率得到最大限度的發(fā)揮。 2.2 裝載機在地下開采中的應(yīng)用 地下礦的開采，包括開拓、采準(zhǔn)、回采三個步驟。開拓是礦山的基建工程，它是用井巷把地表與山地下礦體接通，并建成完整的運輸、通風(fēng)、排水的并巷工程，包括豎井、斜井、盲井、井底車場，如水泵房、變電室、機修站、火藥庫等，還有石門、階段運輸巷道、溜井等。 采準(zhǔn)是指掘進形成采區(qū)外形的一些巷道及為了回采工作面的碎巖和爆破而需要的自由空間。前者如采區(qū)的運輸巷道、通風(fēng)和人行天井，以及電耙巷道等，如切割槽、拉底空間、放礦漏斗等。 回采就是做完采準(zhǔn)后，在采區(qū)工作面進行的落礦、裝運和管理作業(yè)?；夭芍械牡V石裝運作業(yè)是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。 裝載作業(yè)就是把開拓、采準(zhǔn)、回采的礦石或巖石裝入運輸工具或卸入溜井。開拓、采準(zhǔn)和回采三者在使用裝運機械方面對比起來，采準(zhǔn)工程的特點是：它的裝運作業(yè)工作量，是在階段水平以上或礦房內(nèi)部及礦床上下盤中進行的。一般地說，這些巷道斷面尺寸小、長度短，分布在階段水平以上不同的高度上，要求機械設(shè)備輕便靈活，便于調(diào)入和調(diào)出及遷移到不同高度上。在斷面只寸很小的空間內(nèi)工作，由于設(shè)備的調(diào)入遷移和使用都比較困難，致使采準(zhǔn)工作的機械化程度低、工作效率低、成本高。因此采準(zhǔn)工作量的多少，便成為衡量采礦方法好壞的重要指標(biāo)之一。 2.3 我國裝載機的發(fā)展前景 隨著我國國民經(jīng)濟建設(shè)的調(diào)整發(fā)展，大型輪式裝載機的需求量會有大幅度上升，特別是西部大 開發(fā)，許多大型工程建設(shè)等，大型輪式裝載機大有用武之地。另外，世界上生產(chǎn)大型輪式裝載 機的國家、企業(yè)也不多，出口前景也非常好，苦于我們還拿不出產(chǎn)品。 1999年，我國全行業(yè)ZL60型共銷28臺，ZL80型及ZL100型一臺也未銷售。因此，我國大型 輪式裝載機可以說是基本上未推向市場。影響推出市場的主要原因是，除開發(fā)水平較低外，主 要是配套件跟不上。大型 輪式裝載機的配套件國內(nèi)基本上沒有，有少量的也是水平低，可靠 性差，不太適用，進口配套件價格又太貴。因此大型輪式裝載機的國內(nèi)市場基本上被國外大公 司所占領(lǐng)。我國裝載機行業(yè)，特別是主要裝載機制造企業(yè)，應(yīng)抓住我國加入WTO 后進口件價格 降低的機遇，進口一部分重要的關(guān)鍵部件，同時為盡量降低成本，加大力度開發(fā)一些目前已經(jīng)有能力開發(fā)的零部件，如傳動系統(tǒng)中的驅(qū)動橋、液壓件中的缸、閥等，經(jīng)過精心設(shè)計，開發(fā)出 具有中國特色的大型輪式裝載機。只要我們的產(chǎn)品能占領(lǐng)國內(nèi)市場，也一定能打進國際市場。 　　 　　國產(chǎn)挖掘裝載機及小型多功能裝載機數(shù)量很少，在我國ZL20型以下屬小型裝載機，據(jù)1999 年全行業(yè)主要企業(yè)統(tǒng)計,共銷售小型裝載機有1546 臺，能占全行業(yè)的8.2％。 　　 　　國外小型裝載機及小型多功能裝載機，包括挖掘裝載機在內(nèi)，市場份額已相當(dāng)大。美國的 山貓牌小型多功能裝載機年銷量在5萬臺左右，還有美國的凱斯、約翰迪爾、卡特彼勒、英國 的JCB公司等的挖掘裝載機及小型多功能裝載機年銷量都在萬臺上。可見世界市場上挖掘裝載 機及小型多功能裝載機市場是多么大，而中國目前這類產(chǎn)品基本上還沒有。這類產(chǎn)品特別適用 于市政建設(shè)、中小城鎮(zhèn)建設(shè)、鄉(xiāng)間非等級公路建設(shè)、一般公路的維護保養(yǎng)、港口碼頭作業(yè)，還 有改造環(huán)境、植樹造林等。特別是西部大開發(fā)，這類產(chǎn)品將有廣闊的潛在市場。這類產(chǎn)品的開發(fā)，今后肯定是以靜液壓件傳動為主，目前世界上小型裝載機、小型多功能裝載機基本上都是 靜液壓傳動。我國要能真正把這類產(chǎn)品發(fā)展起來，必須有自己的創(chuàng)新。裝載機行業(yè)的廣大企 業(yè)，特別是有能力的大企業(yè)，應(yīng)加大創(chuàng)新力度，去爭我國小型裝載機、小型多功能裝載機、挖掘裝載機等這一巨大的潛在市場。 　　 　　我國西部3000米以上高海拔地區(qū)及沙漠地區(qū)占了很大的面積，在實施西部大開發(fā)中，高原 及沙漠型特殊用途裝載機需要量較大，國內(nèi)目前基本上還沒有這類產(chǎn)品，而國外大公司在這方 面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品。因此，我國加入WTO后，這個巨大的潛在市場很可能被國外大公司所占領(lǐng)。我國的裝載機行業(yè)從現(xiàn)在起應(yīng)積極行動起來，與有關(guān)科研院所及有關(guān)發(fā)動機等配套件企業(yè)聯(lián)合起來，盡快開發(fā)出具有中國特色的高原、沙漠型特殊用途裝載機，去搶占我國西部這一潛在大市場。 　　 　　中型輪式裝載機是國內(nèi)最成熟而產(chǎn)量又大大過剩的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品只要“入世”后實行國 際采購，提高質(zhì)量、水平、可靠性，那么大批進入國際市場的機遇就在眼前。 　　 第三章 輪式裝載機總體參數(shù)的確定 3.1 裝載機鏟掘時的作業(yè)阻力 裝載機在進行鏟掘作業(yè)中的作業(yè)阻力主要是：鏟斗插入料堆時的插入力；提升動臂時的鏟起力；翻起轉(zhuǎn)斗時的轉(zhuǎn)斗阻力矩。影響這些阻力的因素很多，例如鏟掘的物料種類、鏟斗的形狀，鏟斗插入的深度等。而鏟掘的物料種類又是多種多樣的，可能是土壤砂石，也可能是各種塊度的礦石，因此在這些復(fù)雜因素影響下，難以準(zhǔn)確的計算出裝載機鏟掘時的作業(yè)阻力，為確定這些阻力，則通過鏟掘散狀物料試驗的辦法得出經(jīng)驗公式和多種系數(shù)進行計算，下面分別計算裝載機在鏟掘散狀物料時的各種阻力。 一、插入阻力 插入阻力是裝載機鏟斗插入料堆時，料堆對鏟斗的反作用力。插入阻力分別由以下阻力組成：鏟斗前切削刃口和兩側(cè)壁切削刃口的阻力；鏟斗底和側(cè)壁內(nèi)表面與物料的摩擦阻力；鏟斗外表面與物料接觸時的摩擦阻力。這些阻力與物料的類型、料堆的高度、鏟今插入料堆的深度、鏟斗的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。由實驗得知，隨著鏟斗插入料堆深度的增加，插入力隨指數(shù)稍大于1的拋物線而增長，推薦用下面的經(jīng)驗公式11算：