装载机工作装置设计ppt

A. 轮式装载机工作原理

装载机是一种广泛应用于公路、铁路、港口、码头、煤炭、矿山、水利、国防等工程和城市建设等场所的铲土运输机械。它对于减轻劳动强度，加快工程建设速度，提高工程质量起着重要的作用。那么装载机的工作原理是什么?发展前景如何呢?下面yjbys对其结构及工作原理做简单介绍。

结构及工作原理：

上图为轮式装载机总体结构示意图，装载机一般由车架、动力传动系统、行走装置、工作装置、转向制动装置、液压系统和操纵系统等组成。发动机1的动力经变矩器2传给变速箱14，再由变速箱把动力经传动轴13及16分别传到前后桥10，以驱动车轮转动。内燃机动力还经过分动箱驱动液压泵3工作。工作装置由动臂6、摇臂7、连杆8、铲斗9、动臂液压缸12和摇臂液压缸5组成。动臂一端铰接在车架上，另一端安装了铲斗，动臂的升降由动臂液压缸来带动，铲斗的翻转由转斗液压缸通过摇臂和连杆来实现。车架11由前后两部分组成，中间用铰销4连接，依靠转向液压缸可以使前后车架绕铰销相对转动，以实现转向。

功能： 其主要功能是对松散物料进行铲装及短距离运输作业。它是工程机械中发展最快、产销量及市场需求最大的机种之一。我们平时看到最多的是轮式装载机，与它相对的是履带式的装载机。与履带式的相比它具有机动性能好，不破坏路面，操作方便等优点。所以轮式装载机得到广泛的应用。本文的研究对象均为轮式装载机。

从装载机的总体结构图可以看出，装载机可分为：动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。装载机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。动力系统：装载机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符合装载机工作条件恶劣，负载多变的要求。机械系统：主要包括行走装置、转向机构和工作装置。液压系统：该系统的功能是把发动机的机械能以燃油为介质，利用油泵转变为液压能，再传送给油缸、油马达等转变为机械能。控制系统：控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件进行控制的系统。液压控制驱动机构是在液压控制系统中，将微小功率的电能或机械能转换为强大功率的液压能和机械能的装置。它由液压功率放大元件、液压执行元件和负载组成，是液压系统中进行静态和动态分析的核心。

装载机国内外发展状况和存在的难题：

目前，国外多功能物流装备及其相关技术正日益的完善，并朝着系列化、大型化、微型化、多用途等方向发展。国际知名厂商(如山猫，凯斯，卡特彼勒、小松、利渤海尔、沃尔沃等)一则广泛应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统，如应用电子监控和自动报警系统，用于物料精确装、载、运作业的GPS定位与重量自动称量装置;二则采用特殊降噪材料、噪声抑制方法等，消除或降低装载机工作时的机器噪声;三则通过不断改善电喷装置，进一步降低柴油发动机的尾气排放量，研究无污染、经济型、环保型的动力装置;四则优化工作装置的结构设计，如由单一的“Z”型连杆机构演变出八杆平行机构、TP连杆机构和“ERASLINK”机构(单动臂铸钢结构)，以及O&K公司专为小型多功能装载机而设计的LEAR连杆机构等，为了提高装载机的作业生产率，相继研制出许多功能超强的系统，例如：动力电子控制/管理系统，自动调节发动机输出功率;发动机自动控制系统，当装载机处于非作业工况是，自动降低发动机转速，减少燃料消耗及发动机噪音;关键信息显示系统等。

我国装载机行业的'主导产品，基本上都是以柳工70年代初开发的ZL50为基础发展起来的，属国际60年代技术水平。进入80年代消化吸收美国Caterpillar、日本小松等先进技术，逐步开发成功了我国第二代装载机产品。我国的第二代产品与国际先进产品相比，在机电一体化、操纵舒适度、作业效率等方面有较大差距，差距最大的是产品可靠性，国产多功能装载机整机可靠性差(平均无故障工作时间不足400小时)，缺乏核心技术、主要关键部件都依赖进口、产品单一，产品档次低。虽然国内装载机及相关技术研究工作起步较晚，但是发展速度很快，如多功能装载机的销售量已经占据了世界装载机市场的半壁江山，我国已成为世界多功能装载机第一产销大国。

目前我国装载机行业已经出现了第三代产品。第三代产品的整机可靠性有很大的提高，各主要性能指标基本上能与国际先进水平接轨。但是在可靠性、舒适度、作业效率及制造水平等发面和国外先进水平还有相当差距。第四代产品在第三代的基础上也已出现，进一步优化了整机的性能及配置，电控箱、湿式制动器等技术得到了应用，并形成了各企业的专有技术及专利技术，使产品以崭新的面目推向市场。这些都将是进一步促进我国装载机行业的技术进步。

装载机的发展趋势：

微电子技术与信息技术将得到广泛应用，进一步完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统;采用单一吸声材料、噪声抑制方法等消除或降低机器噪声;通过不断改进电喷装置，进一步降低柴油发动机的尾气排放量。除了上述这些外，还有：多功能铲斗、松土器、液村锤、扫雪器等多种工作装置，体积小、功率大、轻巧灵活、燃油经济性更好，增大驾驶室尺寸和玻璃窗面积，提高室内的气压以防尘，改善控制系统和操纵杆的位置，提高操作环境的舒适性，降低操作者的劳动强度以及美化外观造型等。特别的由于我国挖掘装载机起步晚，不论是产品品种、性能参数还是使用可靠性、售后服务等都和国外存在着相当大的差距。因此，它的发展趋势是引进国外的先进技术开发出高质量、多功能、多品种、多规格的系列产品以提高产品的市场竞争力;加强基础元件、部件的生产和质量，尤其是提高液压元件的质量，以达到满足产品可靠性要求的前提下降低产品成本;提高产品售后服务质量。

参考文献：

王国彪 《国外轮式装载机技术的发展现状》

宋占伟，闻邦椿 《装载机电子控制技术的发展及应用》

朱长亮 《我国轮式装载机产品的发展》

王国彪，王岩松，马铸 《轮式装载机的现状与技术发展》

B. 工程机械50系列装载机工作装置液压系统原理图分析

装载机液压系统主要包括工作液压系统,转向液压系统,制动液压系统和冷却液压回系统;
工作液压答系统包括液压泵,液压多路阀,液压油缸,通过液压先导手柄控制液压多路阀执行相应动作;
转向液压系统包括液压泵,液压转向器,转向油缸,通过转向器控制液压油缸,控制转向轮转向角度;
制动液压系统,目前国产五吨装载机制动系统多采用气顶油的方式,出口装载机制动系统多采用全液压制动形式,全液压制动方案包括液压泵,充液阀,蓄能器,制动踏板,制动器,通过充液阀给蓄能器充液,在发动机停机或故障时,提供紧急制动压力油.
冷却系统主要是给驱动桥冷却的.
另外,液压泵的出油口还有过滤器等液压附件.

C. 装载机的工作装置有哪些部分

�0�2�0�2�0�2 装载机是一种作业效率很高的铲装机械，它不仅能对松散物料进行装、运、卸作业，还能对爆破后的矿石以及土壤作轻度的铲掘丁作。如果交换相应的工作装置后，还可以完成挖土、推土、起重及装卸等丁作。因此，装载机被广泛应用于建筑工程施工中。装载机主要由工作装置、行走装置、发动机、传动系统、转向制动系统、液J系统、操作系统和辅助系统组成。 �0�2�0�2�0�2 装载机的工作装置主要由动臂、摇臂、铲斗、连杆等部件组成。动臂和动臂油缸铰接在前车架上，动臂油缸的伸或缩使丁作装置举升或下降，从而使铲斗举起或放下。转斗油缸的伸或缩使摇臂前或后摆动，再通过连杆控制铲斗的上翻收斗或下翻卸料，由于作业的要求，在装载机的工作装置设计中，应保证铲斗的举升平移和下降放平，这是装载机工作装置的一个重要特性。这样就可减少操作程序，提高生产率。

D. 装载机液压系统工作原理

原发布者:韩晨
装载机液压系统
1装载机整机液压系统的应用装载机整机液压系统实验测试的工程背景及意义装载机是工程机械中重要的机种，是一种集铲、运、装、卸作业于一体的自行式机械。今后轮式装载机仍将是工程机械中最重要的机种之一。一个液压系统是由多个元件相互连接而成的，每个元件的工作性能往往不能代表整个液压系统的性能。因此有必要对整机液压系统进行较全面的分析研究。实验准备及实验过程实验在实验室、试验沙场、野外原生土实验现场等场地进行。具体如下，针对产品特点设计了实验方案。对装载机液压系统如下参数进行了分工况测量，测量参数为：工作泵出口压力；动臂油缸无杆腔压力‘动臂油缸有杆腔压力；转斗油缸无杆腔压力；转斗油缸有杆腔压力I转向泵出口压力；转向器人口压力；转向油缸压力；先导控制减压阀控制压力；动臂的角位移。分别在如下工况下进行测试空载工况；①标准载荷工况；②沙场实时装载工况；③野外原生土实时装载工况。2装载机工作装置液压系统的实验分析概述如图1所示为装载机工作装置液压系统。它由四个部分组成；1转斗液压缸；2动臂液压缸；3动臂液压缸换向阀；4转斗液压缸换向阀；5单向阀；6液压泵；7滤油器；8溢流阀；9缓冲补油阀；10油箱

E. 装载机的组成以及各部分零件

装载机的组成为发动机，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（定轴式）两种。

(5)装载机工作装置设计ppt扩展阅读：

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，多选用轮胎装载机配防滑链。

2、动力的选择：一般多采用工程机械用柴油发动机，在特殊地域作业，如海拔高于3000m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—机械传动。其中关键部件是变矩器形式的选择。中国生产的装载机多选用双涡轮、单级两相液力变矩器。

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。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。

F. 装载机的工作原理是什么

装载机的工作原理：
装载机起重臂是滑移转向装载机最终发挥作用的部件。这些起重内臂及其关联的液压容装置设计用来支持各种工具，不仅仅限于铲斗。起重臂的提升能力与其他机器部件严格匹配，以便操作人员可以提起负载，而不是机器本身。
大多数卡特彼勒滑移转向装载机和多地形装载机采用所谓的轴向升力起重臂设计。这些起重臂通过两侧各一个销与机器连接。这些销使铲斗沿着一个弧形路线提升。当铲斗开始提升时，它首先向外移动，远离机器。当铲斗上升到高于固定销的高度时，它会向车身方向靠拢。
当铲斗位于下方位置时，铲斗靠近车身收回，使机器更加稳定和紧凑，便于将负载四处移动。随着铲斗升起，它会远离车身，然后向上举直。这样能够扩展机器的工作范围，更易于将装载的物料放入卡车中部或将货盘放入货架深处，这就是为什么卡特彼勒最近推出的滑移转向装载机采用了新式垂直起重联动装置。对于垂直起重机来说，铲斗从收缩位置启动——这一点与轴向升力起重机工作方式相同。但是，当铲斗到达操作人员水平视线附近位置时，它会远离车身向外移动大约0.6米。然后，铲斗几乎会垂直上升，一直达到其325厘米的最大高度。

G. 轮式装载机的结构及工作原理

如图所示为轮式装载机总体结构示意图，装载机一般由车架、动力传动系统、行走装置、工作装置、转向制动装置、液压系统和操纵系统等组成。发动机1的动力经变矩器2传给变速箱14，再由变速箱把动力经传动轴13及16分别传到前后桥10，以驱动车轮转动。内燃机动力还经过分动箱驱动液压泵3工作。工作装置由动臂6、摇臂7、连杆8、铲斗9、动臂液压缸12和摇臂液压缸5组成。动臂一端铰接在车架上，另一端安装了铲斗，动臂的升降由动臂液压缸来带动，铲斗的翻转由转斗液压缸通过摇臂和连杆来实现。车架11由前后两部分组成，中间用铰销4连接，依靠转向液压缸可以使前后车架绕铰销相对转动，以实现转向。从装载机的总体结构图可以看出，装载机可分为：动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。装载机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。动力系统：装载机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符合装载机工作条件恶劣，负载多变的要求。机械系统：主要包括行走装置、转向机构和工作装置。液压系统：该系统的功能是把发动机的机械能以燃油为介质，利用油泵转变为液压能，再传送给油缸、油马达等转变为机械能。控制系统：控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件进行控制的系统。液压控制驱动机构是在液压控制系统中，将微小功率的电能或机械能转换为强大功率的液压能和机械能的装置。它由液压功率放大元件、液压执行元件和负载组成，是液压系统中进行静态和动态分析的核心。

H. 装载机工作装置的有限元分析的难点在哪

1、 引言
装载机是工程机械的主要机种之一，广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门。国外装载机发展迅速，而我国装载机在设计上存在很多问题，其中主要集中在可靠性、结构设计强度等方面[1,2]。由于采取“类比试凑”等设计方法在一定程度上存在盲目性，容易形成设计中的“人为”应力集中点，造成机构整体强度的削弱甚至破坏。按这种设计生产出的产品，外观上看上去很强壮、刚性很好，但却有内在的设计缺陷，使用过程中常因工作装置结构强度等原因，产生开焊、甚至断裂等破坏，致使工作装置报废，造成重大经济损失。
本文将以SDZ20型装载机为例，建立有限元模型，在典型工况下用MARC软件进行静态结构分析，获得工作装置整体的应力及变形分布。其结论对该种结构的优化设计有一定的指导意义。
2、 工作装置结构受力破坏与力学特征
2.1工作装置的结构
工作装置由铲斗、动臂、横梁、支撑、摇臂、拉杆等组成。各构件之间由铰销联接，有相对转动。为了增强摇臂、支撑的刚度，在摇臂及支撑之间有筋板连接，在计算时，可以将其视为一体。动臂上铰点与装载机前车架铰接，中部铰点与举臂油缸铰接；摇臂上铰点与翻斗油缸铰接。用MARC对其做有限元静力分析中，认为工作装置各铰接处没有相对转动。动臂是工作装置的主要受力部件，其截面形状为矩形；又因其长、宽方向远大于厚度方向，故可以用板壳元对动臂进行离散。横梁截面为箱形，为焊接结构。摇臂和支撑也是焊接结构，其焊接板的截面均为矩形。考虑各构件的厚度远小于其它两个方向的厚度，可以认为均为板类零件。
2.2结构受力与破坏特征
装载机整体结构为对称结构。分析装载机插入、铲起、举升、卸载等的作业过程可知，装载机载初铲时，工作装置受力最大。在整个工作过程中受到的外界载荷为不变载荷，主要是物料的重量以及机构自重。由于物料种类和作业的条件不同，装载机工作时铲斗切削刃并非均匀受载，一般可以简化为两种极端情况：（1）认为载荷沿切削刃均匀分布，并以作用在铲斗切削刃中点的集中载荷来代替均布载荷，称其为对称受载情况；（2）非对称受载情况，由于铲斗偏铲、料堆密集情况不均，使载荷偏于铲斗一侧，通常将其简化为集中载荷作用在铲斗最边缘的斗齿上。这两种处理方法都是偏于安全的。当结构受力超过其极限载荷，材料发生塑性变形直至开裂（焊接部位）或断裂。
3、 有限元模型的建立及边界条件
工作装置作为装载机的主要工作部件，强度和刚度必须有充分的保证。根据工作装置的结构特征，建立起与其对应的有限元模型。
3.1单元类型的选取有限元网格划分
工作装置的各板厚度均匀，且长宽相比较小的多。根据经典薄壳理论假设，厚度小于中面轮廓尺寸1/5的为薄板。因此可以采用空间板壳单元进行网格划分。考虑四边形单元比三角形单元具有更高的计算精度，而三角形单元比四边形单元更利于拟合过渡，所以采用四边形单元与三角形单元混合进行网格划分。
有限元网格按照“均匀应力区粗划、应力梯度大的区域细划”的原则进行划分。按照给定尺寸自动划分后，对局部（如尖角和轴承孔等部位）进行细划。有限元模型如图2所示。
3.2边界条件的施加
边界条件包括两方面：边界载荷和边界约束。取额定装载量，按静力等效的原则将力施加在铲斗尖内移约100mm处中部。在初铲转斗时，可认为举臂油缸和翻斗油缸都不动，动臂的两个铰销部位和摇臂的铰销部位无相对移动。
3.2.1边界载荷
额定装载为2×104N。联合铲取的工况进行加载。根据以上假设，可以计算出铲斗所受水平力Rx和垂直力Ry。
水平力（即插入阻力）的大小由装载机的牵引力确定
Rx=Pkpmax=4000N 式中，Pkpmax为装载机的牵引力。
垂直力（即铲起阻力）大小受装载机的纵向稳定条件的限制。
Ry=GL1/L=58800x1300/2615.8=26974N 式中，G——装载机自重，为6000kg（58800N）。
L1——中心到前轮水平距离，为1300mm。
L——垂直力作用点到前轮水平距离，为2615.8mm 。
考虑到铲斗的特殊性，对其变形及破坏不予考虑。根据圣维南原理，局部载荷不影响远处应力场的分布，可以知道，在铲斗尖部附近所施加的点载荷不会影响除去铲斗外的工作装置的应力分布。所以这种加载方式是可行的。
3.2.2边界约束
根据假设，举臂油缸和翻斗油缸不动。这样，在油缸与工作装置的铰接处和动臂与前车架的铰接处分别施加对应的边界条件。
3.3材料性能参数的确定
SDZ20型装载机工作装置构件所用的材料为16Mn（包括动臂、摇臂、支撑、横梁和各筋板、加强板）和Q235（拉杆），变形在弹性范围内，对应各构件分别施加所需材料常数：
4、 结果分析
用MARC软件对工作装置进行有限元分析，得到整个工作装置的整体应力应变场、变形场分布，图3给出了工作装置的局部等效应力分布。
由结果可知，该装置的结构完全满足了强度要求。各构件情况是：动臂的危险点在动臂下铰点及动臂与举臂油缸铰接处附近，应力值已经分别达到142.5MPa和118.9MPa，偏载时应力值达到184.5 MPa和153.6 MPa，是正载时的1.29倍，且偏载的一侧与横梁焊接部分出现应力集中，其值已达到100 MPa；摇臂的危险点在摇臂与拉杆铰接处，应力已达91.7 MPa；横梁的危险点在横梁与动臂的铰接处，应力值已达65.2 MPa；拉杆的危险点在与摇臂铰接处，应力值已达107.2 MPa。同时，在偏载时，动臂承载了由于偏载所产生的大部分扭矩，而其他构件在偏载时的应力集中相对减小。即使这样，最大值仍远小于屈服应力，设计是偏于安全的。