ZL12型农用装载机研究

摘要：本文从农用装载机的应用开始，分析了农用装载机研究的价值、技术风险，并对ZL12型农用装载机的设计进行了结构、工作原理、传动系统等进行了说明及主要的动力进行了计算。

关键词：ZL12型 农用装载机 结构说明

1 课题背景

农用装载机是一种具有较高作业效率的工程机械。它广泛用于建筑工地、沙场、砖厂、公路养护、港口、码头、车站、货场或农田基本建设，进行铲装或短距离转运松土、砂土、砂石、煤碳、垃圾等松散物料，还能进行牵引、平地、堆集、倒垛等作业，是一种多用途、高效率的工程机械。

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，且据市场调查分析，农用装载机拥有广阔的市场空间，因此，为了服务于农业建设，加快农机设备科技化，投入开发生产农用装载机是与市场发展动态同步，同时也是推动社会主义新农村建设的一个重要组成部分，更是推动行业发展的有效动力。

有鉴于此，我院机械工程系与衡阳市鼎威工程机械有限公司特将农用装载机作为研究任务，将致力于研制出适合农村基本建设特点的农用装载机系列，并严格按照安全、适用、高效、可靠、节能、环保的要求设计和生产此系列产品。

2 研究价值

2．1 社会效益分析

随着本项目产品（农用装载机）大力投入到农村基本建设中，将用机械化代替传统的手工作业，解放劳动力，减少了劳动强度，提高劳动效率，加快农机设备科技化，并将推进新农村建设步伐，也为农民工回乡创业提供了一个新的思路。

同时农用装载机的大力推广将对行业的发展起到推动作用，将促使产品质量得到进一步提高，技术更新方面得到长足进展，必将带动整个产业链向前迈进。

2．2 用户经济效益

造福农民百姓、为农民和低收入人群提供脱贫致富的工具、加快农机设备科技化进程是产品开发制造的最终目的，也是我们的社会责任。

由于装载机广泛用于建筑工地、沙场、砖厂、公路养护、港口、码头、车站、货场或农田基本建设等场所；因此购买装载机业务来源具有一定的保障。按每天有效工作8小时，湖南地区装载机出租费用100元/小时（大型号农用装载机出租费略高），除去燃油费、人工费、机器折旧费40元/小时，每天可以有400元纯收入，一年按工作150天计算，则每年有7.2万元的收入。半年多时间即可赚回购机成本。

3 风险与对策

3．1 技术风险与对策

本产品是经过研究人员反复研究论证、结合国内外同行业机型的优点、制定了确实可行的技术路线并已成功完成样机试制销售的产品；目前存在的技术风险主要是农村基本建设工作环境恶劣，影响机械使用寿命。对策：关键部位提高产品配置、及选用较好的材质、提高整机的安全系数。

3．2 管理风险与对策

产品研发负责人拥有丰富的管理经验，采取项目制管理，成立项目组，根据总体目标内容，合理安排，由项目负责人实施统筹管理，根据总体项目内容的合理划分，设立子项目组，各子项目组负责人进行实施管理；项目编制《项目任务说明及实施计划书》，建立具体考核目标，定期举行项目专题会议，进行进度检查、沟通协调解决出现的问题、部署下一期间的具体任务和执行计划；项目设立计划管理、财务、设备物资等部门，以《项目任务说明及实施计划书》为依据，编制相对应的经费支出计划书，对项目(课题)经费支出实行专门账户、专项用途、专人审批的财务管理模式。目前管理风险：部分管理还不够完善。对策：需进一步完善管理制度，形成一个完整的管理体系。

4 ZLl2型农用装载机主要技术参数

5 设计计算

5．1 结构说明

①采用液压机械传动，整机具有较大的牵引力，同时还能适应外界阻力变化而自动无级变速，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采用动力换档变速箱、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，卧式动臂油缸结构。

5．2 工作原理说明

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。

5．3 传动系统说明

传动系统采用32双联泵和l60液压马达及ZLl0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，同时还能适应外界阻力变化而自动无级变速，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。

5．4 主要性能指标

铲斗容量：0.72m3 发动机功率：25.7KW

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

5．5 泵输入功率计算

①工作泵

P1(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

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

5．6 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l60ml／min，最大转速为477r/min，考虑到液压传动的效率取90％，其流量为l60×477×0.9=68.7 L／min，与液压泵排量匹配。

5．7 行进速度计算

①Ⅰ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÷2.82÷6.17×π×O.8×60÷1000=4.13km／h

②Ⅱ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×π×0.8 ×60÷1000=16.4km／h

5．8 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=1.6x107Pa翻斗油缸的直径D=80mm，F=PS=P×π×R×R =1.6×107Pa×3.14×0.042=0.8×105N

摇臂的力臂比为1：1.45

铲斗拉杆转动力臂与铲刃转动力臂之比为l：1.58，由此可算出铲斗转动时的最大掘起力如下：

F起=0.8x105N÷1.45÷1.58=34.91KN

6 结束语

ZL12型农用装载机以轮胎式专用底盘作为行走机构，并配置工作装置及其操纵系统，其优点是机动灵活、作业效率高；制造成本低、使用维护方便；轮胎还具有较好的缓冲、减振等功能，提高了操作的舒适性。

基金项目：湖南省教育厅科学研究项目，项目编号11C0173。