小型裝載機液壓系統設計及元件選型研究

李光明

（柳工常州機械有限公司，江蘇 常州 213100）

隨著建筑業和采礦業的發展，未來對隧道施工的小型裝載機的需求將不可避免地增加，小型裝載機的發展是大勢所趨。在這個階段，開發一種可以在隧道、井下相關行業中工作的小型裝載機是非常重要而緊迫的任務。液壓系統作為裝載機的傳輸方式，是小型裝載機的核心組成部分，必須研究適用于隧道施工的小型裝載機的液壓系統。本文參考小型裝載機的設計，根據施工隧道的實際工作環境和條件，設計了適合隧道施工的小型裝載機在液壓系統下的液壓系統。

1 擬定液壓原理圖選型

小型裝載機被利用于施工隧道工作中，它的優勢在于其體積、靈活度方面的優勢，其結構尺寸成為設計的主要方向和重點，小型裝載機需要在狹窄的隧道施工環境中完成一系列的動作，其中，最重要的部件液壓系統。

小型裝載機在工作中的動作步驟如下：將鏟斗插入隧道空間的碎石中，鏟斗向后轉，圓柱體在鏟斗里的某個高度抬起碎石，然后，通過小托移動地址系統轉移到規定的高度和貨物位置，重復上述的操作。由于裝載的材料是破碎的石頭，工作期間的撞擊負荷相對較大。行動主要是液壓系統的替代移動，工作環境正在建造隧道。在相對環境中，本項設計的隧道托運人液壓系統必須達到以下7個關鍵點：

（1）由于移動應與機動臂液壓系統和鏟子液壓系統同時進行，以避免工作過程中油路之間的干擾，因此，油路上的移動可以與液壓系統分開和獨立，從移動臂和鏟子。在貨運機的小體積上，使用了一個雙齒輪泵向兩個潛水液壓回路提供油。

（2）由于油路液壓系統的可靠性很高，而且在裝貨過程中其裝載量差別很大，并伴有沖擊，因此，應保護其不受損害；每個振動液壓回路可包含排氣閥以保護液壓系統和液壓元件，防止超載或其他事故。

（3）從貨運作業中可以看出，在小型裝載機的貨運作業過程中，這兩個圓柱體的移動方式相同，否則，它們可能會發生安全事故，載荷的變化可能會影響圓柱體。同步需要在移動臂液壓電路上安裝分離器和收集閥。

（4）動臂的鏟子和圓柱體應伸展，發動機應旋轉，停下來。可以通過安裝三維電磁開關閥門和用鐵鍬和鐵鍬堵，如果從油箱到圓柱體的液壓管發生變化或出現故障，圓柱體必須有一個封閉功能，以避免發生事故，保證安全性。因此，在臂和鏟子的液壓電路上安裝了液壓鎖，以確定圓柱體的位置。

（5）為了防止液壓電路中的液壓油在小型建筑隧道裝貨機停止工作時返回液壓泵，在液壓通道上需要一個單向閥門。

（6）隧道工程中小型裝載機器的運行需要在隧道工程期間保持穩定。因此，每個液壓回路都使用一個單向流閥來阻擋液壓回路，因此，回路會產生背部壓力，承受負荷的變化，并達到避免突如其來的推進并穩定負荷。

（7）易于安裝、系統簡單、維護和維護。

鑒于上述情況，圖1顯示了小型裝載機的液壓系統結構。

圖1 小型裝載機液壓系統原理圖

2 液壓系統參數分析

2.1 小型裝載機參數

小型裝載機液壓系統的主要技術參數與小型裝載機有關，根據對國內外小型裝載機參數的匯編，加上中小型托運人在隧道建設中的實際工作條件。小型裝載機的主要參數見表1。

表1 小型裝載機主要參數

2.2 裝載化所受外載荷計算

隧道建設：當一個小型裝載機清理隧道中的石頭時，其耐久性包括對增加插入的耐性和對鏟斗的耐久性。有許多因素影響對插入的抵抗力和對上升的抵抗力，如鏟斗的結構、高度、種類和材料類型，準確估計插入強度和挖掘強度是不現實的，只能根據經驗來計算。

（1）插入上升電阻。當鏟斗插入碎石堆時，該鏟斗內受到物質反應力。插入強度包括鏟斗前端和兩面墻邊緣的強度；對鏟斗底部、側墻內表面和材料之間摩擦的抵抗力；對鏟斗外部表面和材料之間摩擦的抵抗力。這些阻力與下列因素有關：引力高度、材料類型、引力中所含鏟斗的深度以及鏟斗的結構形狀。

（2）鏟斗阻力矩。為了便于研究設計，隧道施工用小型裝載機工作裝置鏟斗的基本參數如下：后斗壁長度是指后斗壁上緣至與斗底交點的距離為539mm；斗底長度是指鏟斗刃口到鏟斗和臂架鉸鏈點的距離為674mm；擋板高度為58mm，鏟斗圓弧半徑為R；為179mm，鏟斗與吊桿鉸鏈點hb的高度為53mm。

3 小型裝載機液壓系統參數分析

3.1 作業裝置液壓系統

在液壓系統工作的情況下，其壓力的選擇與小型裝載機整個液壓系統設計的合理性有關。請參考機械液壓系統負荷的壓力調整值，并考慮小型裝載機的實際工作條件，因為小型裝載機的負荷不太大，所以，這符合小型裝載機，所以本系統的施工隧道施工隧道小型裝載機液壓工作裝置的工作壓力初步選擇在4.5MPa。

3.2 行走液壓系

根據以上計算，選用ZMl 1-1200型液壓馬達，其參數如下：（1）額定扭矩1830N.m；（2）尖峰壓力22MPa；（3）額定壓力16MPa；（4）理論排量1200mL/r。

4 工作泵、電機和液壓元件的設計選型

（1）工作泵位移的計算和選擇：根據對小型裝載機操作程序的分析，液壓泵的流量大于鏟斗液壓缸、液壓升降缸和移動發動機所需的液壓流量，即油泵的實際最大輸出通量大于小型裝載機工作時所需的最大通量，因此，選擇符合設計要求。

（2）發動機選擇：檢查相關的發動機樣品，并在分析后從Y2系列中選擇防爆發動機。具體型號是Y2-160M-4發動機效率高，節能，安全可靠運行。性能參數是：速度1460r/min，額定功率11kW。

（3）閥門部件的選擇：液壓閥的選擇主要依據液壓系統的壓力和流量。根據前面的計算，在小型裝載機液壓系統中選擇液壓閥。具體如下：2個額定流量（60L/min）、額定壓力21(MPA)S20A220單向閥；2個額定流量（50L/min）、額定壓力35(MPA)S20A220雙向液壓鎖；4個額定流量（50L/min）、額定壓力21(MPA)LDF-B10速閥；4個額定流量（50L/min）、額定壓力20(MPA)D1VWC三位四通電磁換向閥；2個額定流量（50L/min）、額定壓力7-21(MPA)YF-B10H雙向液壓鎖。

5 結語

根據隧道下小型裝載機的實際工作情況，對小型裝載機的液壓系統進行分析，最后，確定小型裝載機的整個液壓系統，并提供液壓系統的示意圖。選擇和計算主要的液壓元件，如液壓泵、發動機、鏟斗等。同時，整個小型裝載機液壓系統的液壓閥是按照液壓閥選擇規則選定的。