基于ZL12农用装载机的优化设计计算

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　　关键词：农用装载机 优化设计 计算
　　摘要：利用现有的知识水平、技术力量、设备条件、研制生产系列适合农民需要、经济、安全、耐用、高效的农业装载机。优化设计农业装载机结构，传动系统及泵相关参数的计算。
　　
　　随着国家不断地努力推动新农村建设政策出台，随着我国农业产业结构调整的不断深化，农用装载机近年来在国家、地方大力扶持下，得到了飞速发展，社会主义新农村建设和现代农业建设的发展成为了农用装载机发展的一个契机。
　　我国是个农业比例较大的国家，农村的建设需要大量的基础设施设备，近年农村经济的迅速发展，农村劳动力逐渐开始向二、三产业转移，农村对机械化的要求非常迫切。且据市场调查分析，农用装载机拥有广阔的市场空间，因此，我们应该把握这个有利的发展机遇，自筹资金，利用现有的知识水平、技术力量、设备条件、研制生产系列适合农民需要、经济、安全、耐用、高效的农业装载机，具有极大的社会效益和经济效益；同时，也是推动社会主义新农村建设的一个重要的组成部分，更是推动行业发展的有效动力。
　　
　　一、优化基本思路
　　
　　在了解国家惠农政策，进一步深入市场调查，广泛征求农村管理部门意见的基础上，在设计整体结构方案时，经多方考查与调研，广泛征求意见和建议，决定采用经多年使用考验、性能稳定、工作安全可靠、社会认可、符合现代农村基本建设状况的农用装载机，进行优化设计。
　　1、采用内燃机作为动力，液压（液力）机械传动，整机具有较大的牵引力，同时还能适应外界阻力变化而自动无极变速，对传动机件和发动机起保护作用。
　　2、采用低压宽基越野轮胎，四轮驱动，加之后桥可绕中心上下摆动，因此具有良好的越野性能和通过性能，适应在崎岖不平的路面上行驶和作业。
　　3、单摇臂“Z”形反转连杆机构，液压驱动工作装置，卧式动臂油缸结构，掘起力大，具有自动放平功能，作业效率高。
　　优化设计的产品符合JB/T3688.1-1996《轮胎式装载机 基本参数》及JB/T3688.1-1996《轮胎式装载机技术条件》的要求，符合国家相关法律、法规。
　　
　　二、结构说明
　　
　　1、采用液压机械传动，整机具有较大的牵引力，同时还能使用外界阻力变化而自动无极变速，对传动机件和发动机起保护作用。
　　2、采用整机铰接式折腰车架，整机转弯半径小，机动灵活，适用于较狭窄场地作业。
　　3、采用全液压转向，转向轻便灵活可靠。
　　4、采用动力换挡变速箱、液压控制工作装置、操作轻便、灵敏。
　　5、采用全桥驱动，牵引力大，爬坡能力强。
　　6、采用宽基低压轮胎。后桥可绕中心上下摆动，具有良好的通过性能。
　　7、单摇臂“Z”形反转连杆机构，液压驱动工作装置，卧室动臂油缸结构。
　　
　　三、工作原理
　　
　　用发动机带动双联泵，双联泵流出的液压油供给工作油缸，其间流经多路换向阀，通过操纵多路换向阀来决定动臂油缸和翻斗油缸的动作。
　　
　　四、传动系统
　　
　　传动系统采用32双联泵和160液压马达及ZL10变速箱传动系统与25.7KW发动机匹配。静液压传动，整机具有较大的牵引力，同时还能适用外界阻力变化而自动无极变速，对传动机件和发动机起保护作用。匹配合理，传动稳定，可靠性高。
　　
　　五、主要性能指标
　　
　　 铲斗容量：0.72 m3发动机功率：25.7KM
　　 卸载高度：2340mm 卸载距离：≥800mm
　　 三项和时间：≤11.0s最大掘起力：≥35KN
　　 机重：≤5.0吨
　　
　　六、泵输入功率计算
　　
　　1、工作泵
　　P1(KM)=理论排量（mL/r）*工作转速（r/min）*工作压力（MPa）/54000
　　=32*2200*16/54000=20.86KW
　　2、行走泵
　　P2(KW)=理论排量（mL/r）*工作转速（r/min）*工作压力（MPa）/54000
　　=32*2200*16/54000=20.86KW
　　
　　七、油泵与液压马达的匹配
　　
　　液压油泵的排量为32ml/r,转速为2200r/min,其流量为2200*32=70.4L/min
　　液压马达的排量为160ml/min,最大转速为477r/min，考虑到液压传动的效率取90%，其流量为160*477*0.9=68.7L/min,与液压泵排量匹配。
　　
　　八、行进速度计算
　　
　　1、I档行进最大速度：
　　已知条件：液压马达最大转速477转/分钟，变速箱I档减速比2.82，驱动桥总减速比6.17,8.25-16轮胎直径0.8米
　　最大行进速度K=477/2.28/6.17*兀*0.8*60/1000=4.13km/h
　　2、II档行进最大速度
　　已知条件：液压马达最大转速477转/分钟，变速箱II档减速比0.71，驱动马达桥总减速比6.17,8.25-16轮胎直径0.8米
　　最大行进速度K=477/0.71/6.17*兀*0.8*60/1000
　　
　　九、最大掘起力的计算
　　
　　装载机最大掘起力为收斗时的掘起力：
　　翻斗油缸的推力计算：已知P=1.6* 10^7Pa翻斗油缸的直径D=80mm
　　F=PS=P*兀*R*R=1..6*10^7Pa*3.14*0.04^2=0.8x10^5N
　　摇臂的力臂比为：1.45
　　铲斗拉杆转动力臂与铲刃转动力臂之比为1:1.58
　　由此可算出铲斗转动时最大掘起力如下：
　　F起=0.8*10^5N/1.45/1.58=34.91KN
　　优化设计过程中，遇到了铲齿、铲刃易磨损的问题，经过多方面的研究、考证、选材、热处理等方面，最终决定铲齿采用ZG30CrMnMo材质、铲刃采用ZG30CrMnSi材质，均进行了淬火热处理，坚固强韧高耐磨，减少使用成本，杜绝了铲齿、铲刃易磨损的问题。
　　
　　参考文献：
　　【1】 王进、吴文梯 农用工程机械的现状及发展趋势 中国期刊网 2006
　　【2】高孚 农用装载机装置系列概述 中国期刊网 2005
　　【3】王昆仑 装载机设计生产制造 中国机械工业出版社 2010

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