ZL05裝載機總體及其工作裝置設計

ZL05裝載機總體及其工作裝置設計,ZL05裝載機總體及其工作裝置設計,zl05,裝載,總體,整體,及其,工作,裝置,設計 本科生畢業(yè)設計（論文） 開題報告 學生姓名：李鑫 學 號：14020926 班 級：140209 專 業(yè)：機械工程及自動化 指導教師：李 風 畢業(yè)設計（論文）開題報告 一、課題介紹 1.課題名稱： ZL05微型輪式裝載機總體設計 2.課題背景： ⑴ 設計課題的意義 ZL系列輪式裝載機是一種高效率的工程機械，具有結構先進，性能可靠，機動性強，操縱方便等優(yōu)點。廣泛應用于礦山，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產(chǎn)品之一。 為適應工程施工，市政建設及農(nóng)用水利工地的砂石、灰土等各種散裝物料的裝運需要，提出設計小型輪式裝載機的任務。 ⑵ 設計課題的目的 輪式裝載機總體設計是機械制造，機械設計和機械電子（機電一體化）等專業(yè)的一個重要的教學環(huán)節(jié)，是學完技術基礎課及有關專業(yè)課以后的一次專業(yè)課程內(nèi)容的綜合設計。通過設計提高學生的機構分析與綜合的能力，機械構造設計的能力，機電一體化系統(tǒng)設計能力，掌握實踐生產(chǎn)過程自動化的設計方法。通過設計把有關課程（機械原理，機械設計，理論力學，材料力學，液壓與氣動技術，工程材料，材料成型，自動控制理論，測試技術，數(shù)控技術，微型計算機原理及應用，自動機械設計等）中所獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用，使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)密切的結合起來。 輪式裝載機總體設計是機械設計及機械制造專業(yè)和機械電子專業(yè)的學生一次比較完整的整機設計。通過設計，培養(yǎng)學生獨立的機械整機設計的能力，樹立正確的設計思想，掌握機械產(chǎn)品設計的基本方法和步驟。通過設計使學生能熟練的應用有關參考資料，計算圖表，手冊，圖冊和規(guī)范；熟悉有關國家標準，以完成一個工程技術人員在機械整體設計方面所必須具備的基礎技能訓練。 ⑶ 輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 1）國外輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 1 新產(chǎn)品不斷推出 近年來，輪式裝載機以圍繞提高效率、降低成本為核心，繼續(xù)向大型化、微型化發(fā)展，不斷推出新產(chǎn)品，加速更新?lián)Q代。 卡特彼勒公司90年代初推出Cat966F輪式裝載機，時隔1年又推出Cat980F輪式裝載機，它增加了斗容和功率。改善了性能、提高了可靠性。不久又推出更大的Cat994輪式裝載機，根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配l8～ 30m3的鏟斗，機重170t；裝有渦輪增壓后冷的Cat3516型柴油發(fā)動機牽引力大、加速性能好；加長的工作動臂增加了卸載高度，能對載重量218t的大型自卸汽車裝載。 馬拉松?勒圖爾勒(Marathon Letourneau)公司1990年和1994年在LI100的基礎上分別推出LI400和LI800型輪式裝載機。l998年9月在美國塔克癬(Tucson)召開的Longding 2000年會上，該公司宣布正在開發(fā)的斗容20．4m3的L1350型輪式裝載機將于21世紀初投放市場，供載重量150～200t自卸汽車裝載。 德雷塞(Dresser)公司90年代初推出4000型輪式裝載機，斗容10～30m3、機重151．8t，采用模塊結構的傳動系統(tǒng)，大功率、敏感按鈕控制的液壓系統(tǒng)．z型單搖臂工作裝置。優(yōu)化的整體結構和濕式盤式制動器，具有自動調(diào)節(jié)和自動密封性能。 目前，全世界約有400臺(功率大于750kw)大型輪式裝載機應用在露天礦山和建筑工程，與大型自卸汽車配套使用。在發(fā)展大型輪式裝載機的同時，微型輪式裝載機以機動靈活、效率高、多功能和價格低廉贏得市場，發(fā)展甚快。如：日本古河公司生產(chǎn)的FL30-1型輪式裝載機斗容0．34m3、機重2．3t；小松公司的WA30-1型斗容0．34rn3、柴油機功率20kW；豐田織機公司的斗容0．17m3、機重1t等這些微型裝載機適用于建筑工地和地下礦山挖溝、平地、堆料等。 2 新結構不斷涌現(xiàn) 2．1 工作機構 卡特技勒公司推出組合式八桿機構。從地面到整個舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動的特點。它將快速連接器和塔架式機構設計成整體式工作裝置，通過快速更換不同的輔助機構完成裝卸、堆垛、掃雪、平地、清掃路面、推土、吊裝、搬運和地表鉆孔等作業(yè)，實現(xiàn)一機多能，減少用戶設備投資。 德雷塞公司開發(fā)Z型單臂工作機構并與高壓液壓系統(tǒng)相結臺，為鏟斗提供更大的掘起力；縮短裝載工作循環(huán)，增加鏟斗裝滿系數(shù)，大幅度提高勞動生產(chǎn)率。由于鉸點少、桿件少，便于維修保養(yǎng)，降低維修費用。 2．2 傳動機構 以卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機采用液力機械傳動系統(tǒng)，其自動動力換檔變速箱自動選擇檔位傳動比，使換檔在變速箱最佳效率點進行。該公司最近推出的STIC(轉(zhuǎn)向變速集成)系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)向和換檔功能集成于一操縱手柄上，使操縱更加省力、輕便，換檔更加平穩(wěn)，可大幅度提高生產(chǎn)率。 以日本小松公司W(wǎng)A系列中小功率(小于125kW)為代表的輪式裝載機采用新型集中式結構的驅(qū)動橋。它將主傳動制動器和行星輪式終傳動都集中在橋的中部，橋殼斷面變化連續(xù)、平緩，內(nèi)應力分布臺理，從根本上防止因傳統(tǒng)結構橋殼在輪邊支承軸段應力集中斷裂。輪端采用浮動密封結構，安裝簡便，有自動補償功能，密封性能良好。該結構設計合理、基本零件少、工藝性好、性能好、可靠性高。 馬拉松?勒圖爾勒公司的輪式裝載機采用柴油機一發(fā)電機一電動輪傳動，比液力機械傳動系統(tǒng)簡單。在整個作業(yè)中柴油發(fā)動機以恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，減少燃油消耗，延長發(fā)動機壽命；無變速箱、傳動軸等許多部件，提高了傳動效率，操作維修方便，費用低；獨立電動牽引馬達為固態(tài)控制，反應迅速，減少車輪打滑和輪胎過渡磨損；設置了電動緩行器，不用工作制動停機，裝料對位準確；整機重心低，行駛穩(wěn)定性好，可靠性高。 2．3 液壓系統(tǒng) 德雷塞公司輪式裝載機液壓系統(tǒng)用傳感器接受柴油機轉(zhuǎn)速信號，當轉(zhuǎn)速下降時柱塞式變量泵便自動增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量，以保持恒定的轉(zhuǎn)向速度，在最大挖掘工況時可減少流量，減慢液壓元件動作，以保持液壓系統(tǒng)的動力平衡，減少液壓系統(tǒng)熱損耗，節(jié)省功率?？ㄌ乇死蛰喪窖b載機轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)用負荷傳感式溢流閥，使液壓泵在負載決定壓力下溢流，降低系統(tǒng)壓力，提高了液壓元件壽命。工作裝置液壓系統(tǒng)采用舉升限位裝置和下放自動定位裝置，避免了機械限位時液壓缸行程終了產(chǎn)生高壓和沖擊；裝設的蓄能器能吸收沖擊載荷，并對整機的縱向搖擺起阻尼作用；液壓缸導向套處有三重密封，防止泄漏和肪塵。 2．4 司機室 新型輪式裝載機司機室的設計充分考慮了人的生理需求，對儀表位置排列、操作手柄和踏板、司機座椅、能見度、防噪和隔振、溫度調(diào)節(jié)等均符臺人機工程學，使司機在舒適、輕松、安全環(huán)境下操作，提高工作效率。如卡特彼勒輪式裝載機的司機室設有微機監(jiān)控裝置和可調(diào)懸掛式座椅，先導液壓閥操縱鏟斗控制手柄及流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，使操作輕便、靈活，采用防滾翻保護結構(ROPS)和落體撞擊保護結構(FOPS)符臺ISO標準要求。 3自動化水平不斷提高 微電子技術的突破性進展為輪式裝載機自動控制、狀態(tài)監(jiān)測及視線范圍內(nèi)遙控技術的發(fā)展創(chuàng)造了條件。柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測均取得重大進展，在視線內(nèi)遙控作業(yè)已進入實用階段，從而改善了性能，提高了可靠性，縮短了停機時間，增加了生產(chǎn)能力，降低了燃油消耗，取得了更大的經(jīng)濟效益。 3．1 柴油發(fā)動機自動控制噴油系統(tǒng) 卡特彼勒Cat994D型裝載機采用了Cat3516B型柴油發(fā)動機，裝有HEUI型電控噴油系統(tǒng)，根據(jù)外載荷有效控制功率和轉(zhuǎn)速，發(fā)動機噴油泵隨調(diào)速器動作，精確地對燃油進行調(diào)節(jié)、加壓和供油，降低初始噴油速率，減少NO 和HC，噪聲小，燃油效率高。 3．2 變速箱自動控制換檔 日本川崎重工公司的KLD97ZⅢ型輪式裝載機采用自動控制換檔的變速箱，可按裝載機運轉(zhuǎn)工況自動選擇最佳檔位，用微機控制離臺器，從而簡化操作、提高作業(yè)效率、減少沖擊，實現(xiàn)平穩(wěn)換檔；電子控制裝置、傳感器等使用可靠，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，可用手動換檔，不影響工作。 3．3 設備狀態(tài)監(jiān)測 卡特彼勒開發(fā)的電子監(jiān)控(EMS)系統(tǒng)對輪式裝載機主要系統(tǒng)出現(xiàn)故障或潛在問題提出警告和顯示，有三種不同的警告級別和信號，每種信號表明系統(tǒng)的狀態(tài)和司機應采取的適當措施。 3．4 機載電子稱重系統(tǒng) 目前，許多大型輪式裝載機都裝設機載電子稱重系統(tǒng)，能清楚地顯示出需再裝的物料量，從而使心中有數(shù)，以防止過載或欠載，減少無效跑車次數(shù)，節(jié)省作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。并可對質(zhì)量累計計算顯示儀表以彩色數(shù)碼顯示，清楚明了，校準簡便，誤差為±3％以內(nèi)。 2）國內(nèi)輪式裝載機的發(fā)展現(xiàn)狀 在今后相當長的時間內(nèi)，輪式裝載機仍將是工程建設機械中最重要的機種之一，國內(nèi)年需求量持續(xù)穩(wěn)定地保持在一較高水平，但國內(nèi)裝載機生產(chǎn)廠家也在急劇膨脹，競爭更趨激烈，各生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)新產(chǎn)品，來迎接市場的挑戰(zhàn)。 ①3t以下裝載機 3t以下產(chǎn)品主要以ZL10、ZL15、ZL16為代表，還有一些利用拖拉機底盤改裝的小型裝載機，主要與日益增多的農(nóng)用運輸車輛配套使用。主要零部件均采用一般性能及質(zhì)量的發(fā)動機、驅(qū)動橋、變速箱、液壓件。技術較先進的靜液壓傳動產(chǎn)品，液壓件國內(nèi)不易配套，產(chǎn)品成本居高不下，制約了該類產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展。 ②ZL30裝載機 ZL30裝載機主要生產(chǎn)廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產(chǎn)品零部件配置較零亂，生產(chǎn)廠家具有自制的橋箱，風格各具特色，質(zhì)量及性能上相對穩(wěn)定，技術先進性一般。徐工最近開發(fā)的ZL30F裝載機，采用電換擋變速箱，使3t級裝載機技術上有了新的突破。 ③ZL40／ZL50裝載機 ZL40／ZL50裝載機，主要裝載機生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品幾十年來沿續(xù)至今，全國幾乎使用同一套圖紙，有些技術力量薄弱的廠家，仍把其當作主導產(chǎn)品推向市場。第二、三代產(chǎn)品主要是對工作裝置進行優(yōu)化，改變外觀造型。如柳工ZL40B／ZL50C、徐工ZL40E／ZL50E。第四代產(chǎn)品是在第三代的基礎上，進一步優(yōu)化整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等新技術得到應用，并形成了各企業(yè)的專有技術及專利技術，使產(chǎn)品以嶄新的面貌推向市場。 ④ZL60及6t以上裝載機 6t以及6t以上的裝載機，這是國內(nèi)潛在市場最大的產(chǎn)品，1998年以前大多數(shù)生產(chǎn)廠家均開發(fā)了ZL60裝載機，但由于受傳動件的制約，ZL60裝載機沒能成功地推向市場。在1999年北京國際工程機械博覽會上，各廠家推出了新一代ZL60裝載機，多數(shù)廠家選擇柳州ZF合資生產(chǎn)的箱或橋，液壓元件也有新配置，發(fā)動機可選用斯太爾或上柴6121(Cat3306)，整機可靠性得到很大提高，給國內(nèi)大噸位裝載機帶來發(fā)展機遇。 ⑷ 產(chǎn)品在生產(chǎn)中的作用及使用范圍 ZL05裝載機是一種單橋驅(qū)動、整體車架、機械傳動的小型裝載機。該機適用于市政工程、城市環(huán)衛(wèi)、公路養(yǎng)護、車站碼頭、中小煤礦等單位裝載松散物料。可與翻斗車、輕型汽車、中小型拖拉機和農(nóng)用汽車配套使用，可明顯提高工作效率，降低工人勞動強度，而且使用、維修簡單、方便，價格低廉。 3.工作內(nèi)容和要求： ⑴題目的內(nèi)容 ①總體參數(shù)的確定，總體布置。 ②工作裝置及液壓系統(tǒng)設計。 ③典型零部件設計、選取。 ④整機合理性分析。 ⑵工作量 ①譯文6000字。 ②開題報告。 ③說明書20000字。 ④4張A0圖。 ⑤讀參考文獻15篇以上。 ⑥程序設計及典型零件工藝分析。 4.課題的重點和難點： ⅠZL05輪式裝載機的結構組成 ①傳動系統(tǒng)。 ②工作液壓系統(tǒng)。 ③工作裝置。 該機工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂和拉桿構成，安裝在車架的支架上。 ④其他。 （1）該機采用了增加前橋橋荷和整機配重的措施，明顯地增加了前輪的附著力。 （2）與全液壓裝載機相比，該機結構簡單，操作容易，維修方便、價格低廉。 ⅡZL05輪式裝載機的主要技術參數(shù)： 額定裝載質(zhì)量(kg)： 500 額定斗容量(m3)： 0.25 最大卸載高度(mm)： 大于1900 相應卸載距離(mm)： 大于800 軸距(mm)： 1540 輪距(mm)： 1150 最小離地間隙(mm)： 245 車速(km／h)： 前進： V1=1.9, V2=4.4 V3=5.97, V4=7.1 V5=13.9, V6=22.2 后退： VR1=4.58 掘起力（KN）： 1100 最大牽引力（N）： 9000 發(fā)動機額定功率(kW)： 15 機重（kg）： 1800 5.可能用到的主要知識和技能： 機械原理，機械設計，理論力學，材料力學，液壓與氣動技術，工程材料，材料成型，自動控制理論，測試技術，數(shù)控技術，微型計算機原理及應用，自動機械設計等本科期間學到的課程。 6.需要自學的知識和技能： SolidWorks,AUTOCAD,CATIA等繪圖仿真軟件。 二、 工作計劃 2006.02——2006.03 調(diào)研，譯文，開題報告 2006.04.01——2006.04.15 總體布置及草圖 2006.04.15——2006.05.01 總體設計，總裝圖 2006.05.01——2006.05.15 零部件設計，說明書 2006.05.15——2006.06.01 繪圖，論文 2006.06.01——2006.06.20 修改，完善圖紙、論文，準備答辯 三、參考文獻 [1] 劉慧斌，裝載機工作裝置優(yōu)化設計方法的研究，碩士，浙江大學，2000. [2] 吉林工業(yè)大學工程機械教研室.輪式裝載機設計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982. [3] 李建成.礦山裝載機設計.北京：機械工業(yè)出版社，1989. [4] 高夢熊.地下裝載機結構設計與使用.北京：北京冶金工業(yè)出版社，1987. [5] 王國彪，楊力夫.裝載機工作裝置優(yōu)化設計.北京：機械工業(yè)出版社，1996. [6] 機械設計手冊聯(lián)合編寫組.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1982. [7] 房斌，張文中，胡其穎.ZL05裝載機.徐州：徐州工程機械集團公司，1997. [8] 趙昱東.國外輪式裝載機的新進展. 馬鞍山：馬鞍山礦研究院，2000. 8