节能型装载机转向液压系统(附件)
转向液压系统是装载机的重要组成部分，因此转向液压系统是否节能对整机能耗影响很大。本机以ZL50装载机为例，分析了转向液压系统组成与工作原理，分析选用了液压性能仿真软件AMESim，建立了全液压转向系统中优先阀和转向器及转向液压系统整体模型，在设置系统主要部件性能参数基础上，对整个转向液压系统进行了仿真，得到系统主要部件的参数变化曲线，并对曲线变化特性进行了分析。在分析转向液压系统能耗的基础上，对系统进行了节能型设计。对比节能型设计前后的系统仿真结果表明，在系统中增加蓄能器具有一定的节能效果。关键词 装载机，转向液压系统，建模仿真，改进设计
目 录
1 绪论 1
1.1 装载机概述 1
1.2 论文研究背景及内容 6
1.2.1 论文研究背景 6
1.2.2 论文研究内容 6
2 全液压转向系统组成与工作原理 7
2.1 优先阀 9
2.2 转向器 11
3 装载机转向液压系统建模仿真 13
3.1 AMESim软件简介 13
3.2 全液压转向系统仿真模型的建立 13
3.2.1 优先阀动态模型的建立 14
3.2.2 转向器动态模型的建立 14
3.2.3 全液压转向系统动态模型的建立 15
3.3 仿真结果分析 16
3.3.1 数据加载 16
3.3.2 仿真分析 18
4 装载机转向液压系统改进设计及仿真分析 19
4.1 改进设计 19
4.2 仿真分析 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
随着如今科技水平的不断提高，工程建设需求的不断增长，工程机械行业的发展可谓蒸蒸日上，并继续朝着智能化、低消耗与高输出等目标看齐。其中转向系统是装载机的重要系统之一，整机功能的优劣与转向系统有很大联系。因此，装载机的转向系统处于不停地发展之中，最初为纯机械转向，然后改进为液压助力转向，再到目前广泛使用的全液压系统。虽然全液压转向系统几乎已经克服机械式与助 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
力式的一些有关性能与操作灵敏程度的问题，但是其安全可靠性能、节能程度等依旧需要提高。本文将在现有的液压转向系统的基础上对其结构进行优化与改进，着重提高其节能性。
1.1 装载机概述
装载机在工程机械中应用范围广，在施工中承担着着不可或缺的作用。其主要用来铲装一些零散的物料，挖掘少量的石、土等，并可立即实现运输的功能。目前小型装载机非常受欢迎，因其体积小，操作灵活方便，还可以更换不同的工作装置来实行不同的功能，所以其数量在工程机械中最为庞大。
装载机主要有三种不同的转向方式，即滑移转向、偏转车轮式转向和铰接式转向。其中滑移转向根据其两边车的速度不同来转向，这种转向方式在小型装载机中经常出现；偏转车轮式转向通过偏转前轮或者后轮进行转向，由于其转弯半径较大，只有一些大型装载机才使用；而铰接式转向由于其转向灵活，转弯半径很小，而且结构简单，因此广泛应用于大多数装载机中。
装载机最早起源于20世纪30年代，当时结构特别简单，由钢丝绳索操纵安装在立柱上的铲斗；10年之后，其外形和结构发生了很大的改变，同时液压技术也被使用到其上来；到了60年代，铰接式装载机出现了，其操纵性与稳定性都得到了极大的提升。在之后的几十年中，装载机的适用范围越来越广，科技含量也越来越高。
国外已经在装载机这条道路上慢慢摸索出了自己的一条道路，其技术已经可以说是炉火纯青，而中国的装载机在国外的四十年之后才开始，但是这却并不影响中国装载机发展的猛势。90年代世界上就有百分之三十以上的装载机被中国市场占据，2003年世界装载机的产销量冠军头衔便落在了中国头上，2006年其产销量达到十二万台，百分之七十左右的市场占有率都归属中国。2010年11月的上海宝马展（第五届中国国际工程机械、建材机械、工程车辆及设备博览会）上，徐工集团推出了被很多专家高度赞誉为对国内装机技术具有重大提升和突破的，将推动中国装载机向“三高” （高 性能、高可靠性、高新科技）方向发展的国内最大吨位轮式装载机LW1200K。目前，国内多家装载机制造厂商如徐工、柳工、厦工、临工等已经将脚步踏入国际市场，并在其中占有一席之地，竞争力不容小觑。
在现今大的市场环境下，装载机应该朝着操作更简洁、功能更齐全、功耗更节能、排量更稀少、运行更安全的方向发展。目前国外的装载机制造厂商依然在技术上不断创新突破，电子控制技术、多泵动力系统等逐渐应用到装载机上。我们国内厂商生产的装载机虽然已经在国际市场上占有一席之地，但是我们依然要郑重对待目前复杂多元、竞争激烈的市场环境，尤其中国装载机技术本身起步落后，许多技术只是借鉴了国外，或者说复制的国外的生产模式，自己还缺少一套核心的生产体系，导致国外的技术设备远远在我们之上。因此，国内装载机需要自己探索出一条属于自己的创新道路，加大人才、资金、技术的投入，使装载机整体的性能有所提高。
在装载机的实际工作过程中，使用比较频繁的作业方式如V型作业：直行→铲料→转向→直行→卸料→转向→直行→回位，一回合的作业至少需要两次转向，可见转向系统使用的频繁性。另外，转向系统不仅能够控制装载机的行驶方向，还能够保证车辆的安全。因而，很多研究机构将转向系统作为重点进行研究。
装载机转向系统可分为如下几种类型：
1、液压助力转向系统
如图11所示为液压助力转向系统，它由转向油缸、随动杆、摇臂、方向盘、螺杆、锁紧阀、转向控制阀等结构组成。转向泵输出油液进入转向控制阀，由转向控制阀控制油液的流经方向。锁紧阀是一个二位四通的换向阀，当不需要向油缸进油时，阀切换至左位，反之切换至右位，这能够在车辆不需要转向时有效锁紧转向油缸，使其固定。方向盘通过螺杆与转向控制阀的阀芯连接，螺杆又与摇臂相啮合，因此在转动方向盘时，螺杆能够上下移动从而带动转向控制阀阀芯上下移动，以此来改变油液的流向，改变了油缸的转动方向，同时随动杆带动了摇臂的摆动，使锁紧阀向左位慢慢切换，当停止转向时，锁紧阀立即切换至左位，车轮便停止了转向。
虽然液压助力转向系统操作简单，但是它的结构过于复杂，其中螺杆与摇臂的啮合处会不断产生摩擦，加大间距，可靠性低，而且拆卸与维修都不方便，使用寿命不长。因此全液压系统与之相比简化了部分机械结构，增加了系统的安全性和可靠性，提高了系统的使用寿命。
目 录
1 绪论 1
1.1 装载机概述 1
1.2 论文研究背景及内容 6
1.2.1 论文研究背景 6
1.2.2 论文研究内容 6
2 全液压转向系统组成与工作原理 7
2.1 优先阀 9
2.2 转向器 11
3 装载机转向液压系统建模仿真 13
3.1 AMESim软件简介 13
3.2 全液压转向系统仿真模型的建立 13
3.2.1 优先阀动态模型的建立 14
3.2.2 转向器动态模型的建立 14
3.2.3 全液压转向系统动态模型的建立 15
3.3 仿真结果分析 16
3.3.1 数据加载 16
3.3.2 仿真分析 18
4 装载机转向液压系统改进设计及仿真分析 19
4.1 改进设计 19
4.2 仿真分析 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
随着如今科技水平的不断提高，工程建设需求的不断增长，工程机械行业的发展可谓蒸蒸日上，并继续朝着智能化、低消耗与高输出等目标看齐。其中转向系统是装载机的重要系统之一，整机功能的优劣与转向系统有很大联系。因此，装载机的转向系统处于不停地发展之中，最初为纯机械转向，然后改进为液压助力转向，再到目前广泛使用的全液压系统。虽然全液压转向系统几乎已经克服机械式与助 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
力式的一些有关性能与操作灵敏程度的问题，但是其安全可靠性能、节能程度等依旧需要提高。本文将在现有的液压转向系统的基础上对其结构进行优化与改进，着重提高其节能性。
1.1 装载机概述
装载机在工程机械中应用范围广，在施工中承担着着不可或缺的作用。其主要用来铲装一些零散的物料，挖掘少量的石、土等，并可立即实现运输的功能。目前小型装载机非常受欢迎，因其体积小，操作灵活方便，还可以更换不同的工作装置来实行不同的功能，所以其数量在工程机械中最为庞大。
装载机主要有三种不同的转向方式，即滑移转向、偏转车轮式转向和铰接式转向。其中滑移转向根据其两边车的速度不同来转向，这种转向方式在小型装载机中经常出现；偏转车轮式转向通过偏转前轮或者后轮进行转向，由于其转弯半径较大，只有一些大型装载机才使用；而铰接式转向由于其转向灵活，转弯半径很小，而且结构简单，因此广泛应用于大多数装载机中。
装载机最早起源于20世纪30年代，当时结构特别简单，由钢丝绳索操纵安装在立柱上的铲斗；10年之后，其外形和结构发生了很大的改变，同时液压技术也被使用到其上来；到了60年代，铰接式装载机出现了，其操纵性与稳定性都得到了极大的提升。在之后的几十年中，装载机的适用范围越来越广，科技含量也越来越高。
国外已经在装载机这条道路上慢慢摸索出了自己的一条道路，其技术已经可以说是炉火纯青，而中国的装载机在国外的四十年之后才开始，但是这却并不影响中国装载机发展的猛势。90年代世界上就有百分之三十以上的装载机被中国市场占据，2003年世界装载机的产销量冠军头衔便落在了中国头上，2006年其产销量达到十二万台，百分之七十左右的市场占有率都归属中国。2010年11月的上海宝马展（第五届中国国际工程机械、建材机械、工程车辆及设备博览会）上，徐工集团推出了被很多专家高度赞誉为对国内装机技术具有重大提升和突破的，将推动中国装载机向“三高” （高 性能、高可靠性、高新科技）方向发展的国内最大吨位轮式装载机LW1200K。目前，国内多家装载机制造厂商如徐工、柳工、厦工、临工等已经将脚步踏入国际市场，并在其中占有一席之地，竞争力不容小觑。
在现今大的市场环境下，装载机应该朝着操作更简洁、功能更齐全、功耗更节能、排量更稀少、运行更安全的方向发展。目前国外的装载机制造厂商依然在技术上不断创新突破，电子控制技术、多泵动力系统等逐渐应用到装载机上。我们国内厂商生产的装载机虽然已经在国际市场上占有一席之地，但是我们依然要郑重对待目前复杂多元、竞争激烈的市场环境，尤其中国装载机技术本身起步落后，许多技术只是借鉴了国外，或者说复制的国外的生产模式，自己还缺少一套核心的生产体系，导致国外的技术设备远远在我们之上。因此，国内装载机需要自己探索出一条属于自己的创新道路，加大人才、资金、技术的投入，使装载机整体的性能有所提高。
在装载机的实际工作过程中，使用比较频繁的作业方式如V型作业：直行→铲料→转向→直行→卸料→转向→直行→回位，一回合的作业至少需要两次转向，可见转向系统使用的频繁性。另外，转向系统不仅能够控制装载机的行驶方向，还能够保证车辆的安全。因而，很多研究机构将转向系统作为重点进行研究。
装载机转向系统可分为如下几种类型：
1、液压助力转向系统
如图11所示为液压助力转向系统，它由转向油缸、随动杆、摇臂、方向盘、螺杆、锁紧阀、转向控制阀等结构组成。转向泵输出油液进入转向控制阀，由转向控制阀控制油液的流经方向。锁紧阀是一个二位四通的换向阀，当不需要向油缸进油时，阀切换至左位，反之切换至右位，这能够在车辆不需要转向时有效锁紧转向油缸，使其固定。方向盘通过螺杆与转向控制阀的阀芯连接，螺杆又与摇臂相啮合，因此在转动方向盘时，螺杆能够上下移动从而带动转向控制阀阀芯上下移动，以此来改变油液的流向，改变了油缸的转动方向，同时随动杆带动了摇臂的摆动，使锁紧阀向左位慢慢切换，当停止转向时，锁紧阀立即切换至左位，车轮便停止了转向。
虽然液压助力转向系统操作简单，但是它的结构过于复杂，其中螺杆与摇臂的啮合处会不断产生摩擦，加大间距，可靠性低，而且拆卸与维修都不方便，使用寿命不长。因此全液压系统与之相比简化了部分机械结构，增加了系统的安全性和可靠性，提高了系统的使用寿命。
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