装载机液压转向系统的分析与改进设计(附件)
文章分别对液压助力转向系统、单稳恒流型液压转向系统、负荷传感型液压转向系统、流量放大型液压转向系统的工作原理进行了简单说明，并分析了各个转向系统的优缺点。主要对负荷传感型液压转向系统和流量放大型液压转向系统进行了改进设计。为了提高负荷传感型转向系统的转向灵敏度，将转向器改为同轴流量放大型转向器，使得缓慢转向时不会转向过头，在需快速改变行驶方向时转向更快；为了解决非转向状态时，流量放大型液压系统由于高压溢流导致液压系统发热及掘起力、牵引力不稳定的问题，在流量放大阀的 PF 口加了一个等值控制单向卸荷阀来改进系统的不足，从而提高牵引力功率，减少功率损失，降低系统温度。最后，对装载机液压转向系统的改进设计动向做了说明。
关键词 装载机,转向系统，改进方案
目 录
1引言1
1.1装载机国内外现状 1
1.2研究的背景及意义 2
1.3课题主要研究内容 3
2装载机常用的液压转向系统 3
2.1液压助力转向系统 3
2.2单稳恒流型液压转向系统4
2.3负荷传感型液压转向系统5
2.4流量放大型液压转向系统6
3装载机液压转向系统改进设计方案8
3.1液压转向系统的设计要求 8
3.2负荷传感型液压转向系统改进设计8
3.3流量放大型液压转向系统改进设计10
4装载机液压转向系统的设计动向12
4.1装载机无线遥控技术 12
4.2液压传动的绿色化 13
4.3机电液一体化技术13
结论 15
致谢 16
参考文献 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
1 引言
随着经济的不断发展，在工程领域内装载机得到越来越广的应用，全液压装载机渐渐成为行业的主流产品。然而，目前的转向系统还有很多不足的地方，比如说在设计上缺乏理论分析和优化。因此，对装载机液压转向系统的改进设计成了一项重要的课题。本文通过对液压助力转向系统、单稳恒流型液压转向系统、负荷传感型液压转向系统以及流量放大型液压转向系统进行了较为全面的分析与研究，找出液压转向系统目前存在的问题，对不完善的部分进行改进设计。本课题对于当前工程机械中液压系统的同类型产品的设计具有一定的指导作用。
1.1装载机国内外现状
1.1.1国内装载机发展现状
国内轮式装载机正从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡，从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家也在不断地进行技术创新来摆脱产品设计雷同，逐渐从无特色和优势的现状中脱颖而出，成为行业的领跑者。我国装载机行业目前正处于第三代产品，它的显著特点有:
工作液压系统的系统压力由原来普遍的16MPa提高到20MPa以上，与国际接轨。
2) 采用了目前流行的流线形外观设计，以及前后玻璃分别为一体的空调密封驾驶室。
3) 普遍实现了液压先导操纵，操纵轻便、灵活，减轻了司机的劳动强度。
4) 采用了全密封内藏湿式多片式制动器和制动可靠、性能卓越的全液压制动系统。
5) 采用前后对中布置，大转向角，属于单板结构的车架。优点是转弯半径小、结构合理、保养维护方便等。
6) 驱动桥上现在普遍装有限滑差速器，提高了恶劣条件下的通过性，从而提高了作业效率等。
7) 机电一体化的水平明显提高。变速操纵由原来的机械液压操纵变为电脑集成控制的电液操纵，并且还采用了多种型式的电子监控系统。
由此看来，第三代产品的整机性能有了很大的提高，和世界先进水平相比，各主要性能指标基本上可以与其接轨。但舒适性、可靠性、作业效率及制造水平和国外还有很大的差距。以第三代为基础的第四代产品进一步优化了整机的性能和配置，电控箱、湿式制动器等新技术也得到了充分应用，而且还形成了各种的专有技术及专利技术，使产品以崭新的面貌推向市场。这些进步都将有利于促进目前装载机行业的技术发展[1]。
1.1.2国外装载机发展现状
国外轮式装载机的技术目前已经达到了一个相当高的水平。液压技术、微电子技术和信息技术等技术已广泛应用到装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面，各种智能系统应运而生。列举如下：
动力电子控制/管理系统— 根据传动装置以及液压系统的工作状态，自动调节发动机输出功率，满足不同作业工况的需要，提高燃料的经济性。
2) 关键信息显示/管理系统— 在办公室的控制中心通过网络通讯技术实时监控装载机的作业状态，从而向司机提供以文字提示为基础的精确的故障诊断信息。
3) 发动机自动控制系统— 当装载机处于非工作状态时，可以自动降低发动机转速，减少燃料消耗，减小发动机噪声。
4) 转向变速集成控制系统— 将转向与变速操纵装置集成为一个操纵手柄，传统的方向盘和变速杆因此被取消了，并且采用简单的选挡用的分装式加速按钮和触发式方向控制开关。
5) 自动运输控制系统— 可以缓解机器在凹凸不平的路面上的振动，从而提高驾驶的舒适性和作业效率。
6) 销轴润滑系统— 可以使工作装置上的所有销轴得到为期200h的润滑服务，并且使销轴的润滑作业易于完成。
7) 计算机故障诊断系统— 根据报警信号提醒司机可能潜在的故障隐患。这样司机就可以无需不停地查看仪表读数从而全神贯注地工作。
8) 负载感应变速系统— 根据负载的状态，自动调节车速和发动机飞轮扭矩，实现低速、大扭矩或高速、小扭矩的动力输出。
9) 监控/管理系统— 通过对装载机数十项性能指标参数的连续监控管理，在遇到突发或紧急情况时，通过报警信号，提醒驾驶人员注意[2]。
1.2研究的背景及意义
装载机是一种广泛应用于公路、铁路、煤碳、矿山、港口、码头、水利、国防等工程和城市建设等场所的铲土运输机械。它的主要功能是短距离运输作业和对松散物料进行铲装，是目前工程机械中产销量及市场需求最大、发展最快的机种之一。
转向系统直接影响整机的安全性、作业效率、能源消耗以及司机的劳动强度，是装载机最为重要的系统之一。如何改善装载机的转向性能，使装载机不仅操作性能良好而且作业效率较高，始终是科研机构以及生产企业所面临的挑战之一。
1.3课题主要研究内容
1）装载机的国内外现状、研究背景及意义。
2）通过四种常用转向系统的分析与比较，归纳出转向系统目前存在的问题。
3）对负荷传感型液压转向系统和流量放大型液压转向系统进行了改进设计。
4）对设计方案进行评价，对装载机液压转向系统的设计动向进行展望。
该系统操纵轻便，不需要复杂的随动连杆机构。但是在不转向的时候，转向泵输出的压力油进入单稳阀，通过单稳阀将所设定的稳定流量供给转向器，再经过转向器内部的油道节流后流回油箱，增加了功率损失。
2.3 负荷传感型液压转向系统
主要由定量泵、优先阀、负荷传感转向器及转向缸等组成。系统原理如图 2.3 所
改进设计的目的:这四种液压转向系统性能上一个比一个更加完善，但即便是流量放大型转向系统也存在一定的缺陷，由于该系统结构设计时考虑实际使用工况不周，即使装载机处于非转向状态，只要油缸中有压力存在，装载机液压系统就会在相应的高压溢流，造成系统发热，从而降低系统工作效率，导致液压系统发热及掘起力、牵引力不稳定的问题。为了解决这个问题，有了以下的改进设计。
1引言1
1.1装载机国内外现状 1
1.2研究的背景及意义 2
1.3课题主要研究内容 3
2装载机常用的液压转向系统 3
2.1液压助力转向系统 3
2.2单稳恒流型液压转向系统4
2.3负荷传感型液压转向系统5
2.4流量放大型液压转向系统6
3装载机液压转向系统改进设计方案8
3.1液压转向系统的设计要求 8
3.2负荷传感型液压转向系统改进设计8
3.3流量放大型液压转向系统改进设计10
4装载机液压转向系统的设计动向12
4.1装载机无线遥控技术 12
4.2液压传动的绿色化 13
4.3机电液一体化技术13
结论 15
致谢 16
参考文献 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
1 引言
随着经济的不断发展，在工程领域内装载机得到越来越广的应用，全液压装载机渐渐成为行业的主流产品。然而，目前的转向系统还有很多不足的地方，比如说在设计上缺乏理论分析和优化。因此，对装载机液压转向系统的改进设计成了一项重要的课题。本文通过对液压助力转向系统、单稳恒流型液压转向系统、负荷传感型液压转向系统以及流量放大型液压转向系统进行了较为全面的分析与研究，找出液压转向系统目前存在的问题，对不完善的部分进行改进设计。本课题对于当前工程机械中液压系统的同类型产品的设计具有一定的指导作用。
1.1装载机国内外现状
1.1.1国内装载机发展现状
国内轮式装载机正从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡，从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家也在不断地进行技术创新来摆脱产品设计雷同，逐渐从无特色和优势的现状中脱颖而出，成为行业的领跑者。我国装载机行业目前正处于第三代产品，它的显著特点有:
工作液压系统的系统压力由原来普遍的16MPa提高到20MPa以上，与国际接轨。
2) 采用了目前流行的流线形外观设计，以及前后玻璃分别为一体的空调密封驾驶室。
3) 普遍实现了液压先导操纵，操纵轻便、灵活，减轻了司机的劳动强度。
4) 采用了全密封内藏湿式多片式制动器和制动可靠、性能卓越的全液压制动系统。
5) 采用前后对中布置，大转向角，属于单板结构的车架。优点是转弯半径小、结构合理、保养维护方便等。
6) 驱动桥上现在普遍装有限滑差速器，提高了恶劣条件下的通过性，从而提高了作业效率等。
7) 机电一体化的水平明显提高。变速操纵由原来的机械液压操纵变为电脑集成控制的电液操纵，并且还采用了多种型式的电子监控系统。
由此看来，第三代产品的整机性能有了很大的提高，和世界先进水平相比，各主要性能指标基本上可以与其接轨。但舒适性、可靠性、作业效率及制造水平和国外还有很大的差距。以第三代为基础的第四代产品进一步优化了整机的性能和配置，电控箱、湿式制动器等新技术也得到了充分应用，而且还形成了各种的专有技术及专利技术，使产品以崭新的面貌推向市场。这些进步都将有利于促进目前装载机行业的技术发展[1]。
1.1.2国外装载机发展现状
国外轮式装载机的技术目前已经达到了一个相当高的水平。液压技术、微电子技术和信息技术等技术已广泛应用到装载机的设计、计算操作控制、检测监控、生产经营和维修服务等各个方面，各种智能系统应运而生。列举如下：
动力电子控制/管理系统— 根据传动装置以及液压系统的工作状态，自动调节发动机输出功率，满足不同作业工况的需要，提高燃料的经济性。
2) 关键信息显示/管理系统— 在办公室的控制中心通过网络通讯技术实时监控装载机的作业状态，从而向司机提供以文字提示为基础的精确的故障诊断信息。
3) 发动机自动控制系统— 当装载机处于非工作状态时，可以自动降低发动机转速，减少燃料消耗，减小发动机噪声。
4) 转向变速集成控制系统— 将转向与变速操纵装置集成为一个操纵手柄，传统的方向盘和变速杆因此被取消了，并且采用简单的选挡用的分装式加速按钮和触发式方向控制开关。
5) 自动运输控制系统— 可以缓解机器在凹凸不平的路面上的振动，从而提高驾驶的舒适性和作业效率。
6) 销轴润滑系统— 可以使工作装置上的所有销轴得到为期200h的润滑服务，并且使销轴的润滑作业易于完成。
7) 计算机故障诊断系统— 根据报警信号提醒司机可能潜在的故障隐患。这样司机就可以无需不停地查看仪表读数从而全神贯注地工作。
8) 负载感应变速系统— 根据负载的状态，自动调节车速和发动机飞轮扭矩，实现低速、大扭矩或高速、小扭矩的动力输出。
9) 监控/管理系统— 通过对装载机数十项性能指标参数的连续监控管理，在遇到突发或紧急情况时，通过报警信号，提醒驾驶人员注意[2]。
1.2研究的背景及意义
装载机是一种广泛应用于公路、铁路、煤碳、矿山、港口、码头、水利、国防等工程和城市建设等场所的铲土运输机械。它的主要功能是短距离运输作业和对松散物料进行铲装，是目前工程机械中产销量及市场需求最大、发展最快的机种之一。
转向系统直接影响整机的安全性、作业效率、能源消耗以及司机的劳动强度，是装载机最为重要的系统之一。如何改善装载机的转向性能，使装载机不仅操作性能良好而且作业效率较高，始终是科研机构以及生产企业所面临的挑战之一。
1.3课题主要研究内容
1）装载机的国内外现状、研究背景及意义。
2）通过四种常用转向系统的分析与比较，归纳出转向系统目前存在的问题。
3）对负荷传感型液压转向系统和流量放大型液压转向系统进行了改进设计。
4）对设计方案进行评价，对装载机液压转向系统的设计动向进行展望。
该系统操纵轻便，不需要复杂的随动连杆机构。但是在不转向的时候，转向泵输出的压力油进入单稳阀，通过单稳阀将所设定的稳定流量供给转向器，再经过转向器内部的油道节流后流回油箱，增加了功率损失。
2.3 负荷传感型液压转向系统
主要由定量泵、优先阀、负荷传感转向器及转向缸等组成。系统原理如图 2.3 所
改进设计的目的:这四种液压转向系统性能上一个比一个更加完善，但即便是流量放大型转向系统也存在一定的缺陷，由于该系统结构设计时考虑实际使用工况不周，即使装载机处于非转向状态，只要油缸中有压力存在，装载机液压系统就会在相应的高压溢流，造成系统发热，从而降低系统工作效率，导致液压系统发热及掘起力、牵引力不稳定的问题。为了解决这个问题，有了以下的改进设计。
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