【正文】 測反饋裝置，數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，集成電路等匯成一體，這種匯在一起的聯(lián)結(jié)體只要一收到微處理機或微型計算機處送來的信息，就能實現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的任務(wù)。也出現(xiàn)了一些組合集成件，如把液壓泵和壓力閥作成一體，把壓力閥插裝在液壓泵的殼體內(nèi)，把液壓缸和換向閥作成一體，只需接一條高壓管與液壓泵相連，一條回油管與油箱相連，就可以構(gòu)成一個液壓系統(tǒng)。新小型閥，在流量相同時，它的體積僅是過去的7%。它的形狀像一根兩端有接頭的軟管，把它接入系統(tǒng)使用時，它的徑向和軸向都會發(fā)生伸縮，軸向的伸縮量可達其總長的15%30%。為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場需求。因此，液壓技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟各部門。1．2 現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展液壓技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。4．采用雙能源作動力。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等的進一步發(fā)展，計算機控制技術(shù)將在礦用電動輪自卸車的許多方面得到應(yīng)用，從而減輕駕駛員和礦山維護人員的勞動強度，提高電動輪自卸車的自動化程度和勞動生產(chǎn)率，使其性能和工作可靠性將得到進一步的提高。高速發(fā)展的電子技術(shù)、控制技術(shù)和新型電子元器件的出現(xiàn)、大功率車用柴油機的問世、高負荷大型輪胎材料的研制成功及相關(guān)技術(shù)的解決和發(fā)展又為礦用電動輪自卸車的大型化鋪平了道路。驅(qū)動形式通常都采用42后軸驅(qū)動。湘潭電機廠生產(chǎn)的自卸車經(jīng)過不斷改進和完善，吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上已經(jīng)形成了幾個系列，遼寧本溪重型汽車廠由于多種原因現(xiàn)已停產(chǎn)，江蘇常州冶金機械廠主要與美國UnitRig公司合作生產(chǎn)Mark36型154t礦用電動輪自卸車。它是目前過內(nèi)外大型露天礦普通采用的高效運輸設(shè)備，已占有大份額市場。國內(nèi)礦用電動輪自卸車在我國大型露天礦山的使用始于70年代中期，使用單位主要分布在煤炭、冶金等行業(yè)，其裝載質(zhì)量主要為108t和154t兩種。目前重型礦用電動輪自卸車驅(qū)動的傳動方式都是采用交直流傳動，由柴油機帶動發(fā)電機發(fā)出三相中頻交流電，經(jīng)外部整流裝置整流變成直流電后輸往汽車后橋兩側(cè)的直流牽引電機，以驅(qū)動汽車行駛。重型礦用電動輪自卸車的發(fā)展趨勢主要是三點： 1. 大型化。因此，礦用電動輪自卸車的大型化已經(jīng)成為許多制造廠家為開拓市場吸引更多客戶而普遍采用的一種競爭策略。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和大功率逆變器的問世，重型礦用電動輪自卸車已開始采用交交傳動。重型電動輪自卸車采用輔助架線供電和本身柴油發(fā)動機作為雙能源運行也是一個值得關(guān)注的新趨向。世界液壓元件的總銷售額為350億美元。但是近年來，液壓技術(shù)面臨與機械傳動和電氣傳動的競爭，如：數(shù)控機床、中小型塑機已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。這是液壓技術(shù)的創(chuàng)新特征，液壓技術(shù)的不斷發(fā)展體現(xiàn)在如下一些比較重要的特征上：一、提高元件性能，創(chuàng)制新元件，體積不斷縮小。在相同條件下，它的作用力是普通汽缸的10倍。這些小，微型的元件已被應(yīng)用于精密機械加工，電子工業(yè)，制藥工業(yè)，食品加工和包裝技術(shù)等場合。這種組合件不但結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，而且簡便，也容易維護保養(yǎng)。液壓技術(shù)的智能化階段雖然開始不久，但是從它的星星點點實踐成功的事例來看，成果已非常誘人。綜上所述可以看到，液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、低振動、無泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術(shù)。1．3 大型礦用自卸車用靜液壓驅(qū)動的可行性與優(yōu)越性與車輛的其它系統(tǒng)相比，行走驅(qū)動系統(tǒng)不僅需要傳輸更大的功率，要求器件具有更高的效率和更長的壽命，還希望在變速調(diào)速、差速、改變輸出軸旋轉(zhuǎn)方向及反向傳輸動力等方面具有良好的能力。它是伴隨著液壓傳動技術(shù)與元件制造技術(shù)的快速發(fā)展而成長起來的先進傳動方式，由于具有傳遞效率高，可進行恒功率輸出控制，功率利用充分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，輸出轉(zhuǎn)速無級調(diào)速，可正、反向運轉(zhuǎn)，速度剛性大，動作實現(xiàn)容易等突出優(yōu)點，其在各種車輛的系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)異的微動性能，使駕駛員能夠更加準確定位。在靜態(tài)啟動時對應(yīng)與大的阻力矩，能迅速建立起相應(yīng)大的工作壓力，從而獲得大的啟動力矩。車輛合理運用靜液壓驅(qū)動裝置，能改善機構(gòu)性能，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能量消耗，使機器的品質(zhì)上升到一個新的階段。因此，采用靜液壓傳動可使車輛易于實現(xiàn)智能化、節(jié)能化和環(huán)保化，而這已成為當(dāng)前和未來重型車輛的發(fā)展趨勢。第2章 主要技術(shù)參數(shù)及對液壓系統(tǒng)的要求2．1 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)是車輛已知參數(shù)設(shè)計所必須滿足的車輛技術(shù)性能，大型礦用自卸車各參數(shù)如下：最大載重量：108t 車輛自重：85t車廂重量：19t 最高行駛速度：50km/h最大爬坡度：17% 卸料舉升時間：≤ 20 s輪邊減速器傳動比：27～35液壓系統(tǒng)壓力： 行走驅(qū)動系統(tǒng)：≤ 33MPa 舉升系統(tǒng)：≤ 25MPa 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：≤ 20MPa2．2 主機對液壓系統(tǒng)的要求重型礦用自卸車在礦山條件下工作，工作條件比較惡劣，而且主機經(jīng)常處于經(jīng)常處于起制動狀態(tài)，外負載和沖擊很大，同時，希望自卸車的生產(chǎn)率盡可能大，因而液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾方面要求：1．要保證液壓系統(tǒng)有足夠的可靠性。3．系統(tǒng)要能同時滿足低速大扭矩牽引和高速行駛要求。2．能利用傳動系統(tǒng)本身精心可靠地制動。由于這種調(diào)速系統(tǒng)具有較高的效率，所以是廣泛使用的液壓調(diào)速系統(tǒng)。回路中有兩個補油閥4，梭閥6在主油路高壓控制下與常開式的溢流閥8接通，因此，工作中總有一部分油通過溢流閥8流回油箱，以便冷卻油液。它將動力分成兩路平行傳遞，一路通過行星齒輪傳遞，另一路為液壓傳動。1．牽引力F對于運輸車輛來說，牽引力大意味著載重量大，爬坡和加速性能好，因而可以降低勞動強度，提高生產(chǎn)率。2．行駛速度對于運輸機械來說，車速對生產(chǎn)率有很大影響，它既要適應(yīng)在工地作業(yè)的要求，又要保證一定的運輸效率。滾動阻力： （32） 式中：G —車輛載重總重量 —車輛滾動阻力系數(shù) —爬坡角坡道阻力： （33）則運輸工況的爬坡能力,即驅(qū)動力： （34）4．驅(qū)動行駛驅(qū)動功率運輸車輛的行駛驅(qū)動功率可按下式計算 kW (35)式中：—牽引力，N —車輛的運行速度，km/h —傳動效率，3．4 靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)方案的確定明確了主機對液壓系統(tǒng)的性能要求，對大型礦用自卸車和液壓系統(tǒng)資料進行分析和研究，并根據(jù)實際情況，進行方案分析比較，按照可靠性、經(jīng)濟性，并盡量采用先進技術(shù)，最終選擇最優(yōu)方案。但由于油液與空氣接觸，容易使空氣溶于液壓油而進入系統(tǒng)，導(dǎo)致工作機構(gòu)工作不平穩(wěn)及其他不良后果。采用變量泵來避免出現(xiàn)液壓沖擊和能量損失。補油泵還能方便地為系統(tǒng)中某些低壓工作的輔助機構(gòu)和制動器提供動力。大型礦用自卸車在礦山環(huán)境下工作條件苛刻，要求經(jīng)常正反向行走，制動頻繁，負載經(jīng)常變化，因此確定大型礦用自卸車行走驅(qū)動液壓傳動裝置的泵和馬達采用閉式回路方式。采用變量泵或變量馬達的液壓系統(tǒng)為變量系統(tǒng)，系統(tǒng)效率高，調(diào)速范圍大，能輸出恒定的轉(zhuǎn)矩或功率，且不需要很大的油箱?；谧兞肯到y(tǒng)的以上特點，現(xiàn)代大型工程車輛的液壓驅(qū)動系統(tǒng)都采用變量系統(tǒng)，從而實現(xiàn)恒功率或恒轉(zhuǎn)矩控制，提高作業(yè)效率。這種回路中，液壓泵輸出的油液直接進入執(zhí)行元件，沒有溢流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力隨負載變化，因此效率較高，發(fā)熱少，能量利用合理。行走機械的容積調(diào)速系統(tǒng)有變量泵定量馬達調(diào)速系統(tǒng)、定量泵變量馬達調(diào)速系統(tǒng)和變量泵變量馬達調(diào)速系統(tǒng)，下面分別作以介紹。 變量泵定量馬達調(diào)速系統(tǒng)工作特性2．定量泵變量馬達調(diào)速系統(tǒng)該系統(tǒng)液壓泵轉(zhuǎn)速和排量都是恒量，通過改變液壓馬達排量變化實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化的，轉(zhuǎn)速與排量成正比，轉(zhuǎn)矩與排量成反比。該調(diào)速系統(tǒng)中變量泵和變量馬達可單獨并先后進行調(diào)節(jié)，一般分兩步進行，先是改變泵的調(diào)節(jié)參數(shù)，再改變馬達的調(diào)節(jié)參數(shù)，具體過程為：一般情況是啟動前先將變量馬達的調(diào)節(jié)參數(shù)斜盤傾角固定到最大值，然后將變量泵的調(diào)節(jié)參數(shù)斜盤傾角調(diào)到零位，啟動后將泵的斜盤傾角由最小值逐漸調(diào)到最大值，完成變量泵定量馬達調(diào)速過程，把它固定下來，然后再將馬達的斜盤傾角由最大值往小調(diào)，達到進一步擴大調(diào)速范圍的目的，其工作特性與定量泵變量馬達調(diào)速相同。② 前后橋分別裝有不同傳動比的一級輪邊減速器。c）方案中全部采用變量泵和變量馬達驅(qū)動，消除了上述弊病，同時由于柴油機轉(zhuǎn)速可調(diào)，因而大大提高了輪式車輛的牽引動力特性。通過一系列計算確定液壓傳動和車輛數(shù)據(jù)，繪制出相應(yīng)的曲線，從而確定車輛在其整個運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的特性。在外負荷已定的情況下，系統(tǒng)壓力選得越高，各液壓元件的幾何尺寸就越小，使結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。3．超高壓：壓力超過32MPa。大型礦用自卸車最大載重量為108t，車輛自重為85t，最高速度為=50km/h，高速運行時要求爬坡度為12‰()，低速運行時最大爬坡度為17%（），由公式（34）可得，依照最大爬坡度要求，低速運行時的牽引力，即最大牽引力：==（108+85）1000（176。+176。因此低速運行時的車輛牽引功率為 = = = 443 kW 式中為傳動效率，最高速度運行時要求能爬上12‰的坡度，此時的車輛牽引功率為： = = ≈ 1053 kW 由以上計算知，要滿足車輛在高速運行時的要求，須取 = 1053 kW。在設(shè)定檔位時要求車輛換檔要盡量使沖擊力小，換檔平穩(wěn)，兩個檔位之間傳動比的比值一般在3左右，為此，設(shè)置低速檔傳動比為=，高速檔為=1。根據(jù)已經(jīng)計算出的馬達的排量和馬達在大排量時的最高轉(zhuǎn)速以及系統(tǒng)的工作壓力，選擇標準系列的馬達。 = = 3681 Nm﹥可見，選用高速方案計算得的泵和馬達遠能滿足低速牽引的要求，此時的低速比556 r/min大很多，在滿足最大牽引力狀況下馬達轉(zhuǎn)速：==1319 r/min由以上計算可知，尋用高速方案可同時滿足車輛高速行駛和低速牽引的要求，故選此方案。車輛行駛速度：= 50 km/hν（km/h）1000 車輛速度及牽引特性圖通過以上計算可知，此液壓傳動裝置可以提供車輛所需的牽引力和車速，液壓泵和液壓馬達規(guī)格參數(shù)的選擇是正確的。對行走機械，一般都要在系統(tǒng)中加冷卻器來滿足車輛液壓系統(tǒng)散熱要求，因此所用油箱的一般都比較小，以便減小行走機械的重量和尺寸。液壓系統(tǒng)原理圖是用液壓元件職能符號表示的系統(tǒng)工作原理圖，它能清楚地表示出各元件之間的關(guān)系、動作原理、操縱和控制方式等。2．在滿足工作要求和生產(chǎn)率的條件下，液壓系統(tǒng)力求結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)避免系統(tǒng)中存在多余油路。5．要經(jīng)濟合理，提高經(jīng)濟效益，盡量提高三化水平（即標準化、系列化、通用化）。1．液壓泵和液壓馬達的選擇液壓泵的額定壓力和流量應(yīng)滿足系統(tǒng)工作壓力和流量的要求，其外形尺寸、安裝方式、轉(zhuǎn)動方向、工作條件等也要適合機器的需要。輔助補油泵2的流量=360L/min，轉(zhuǎn)速設(shè)為=1500r/min，則輔助補油泵排量： ml/r因此選用力士樂公司定量泵A2FO250/60RVZB05，其最大排量為250 ml/r，最高轉(zhuǎn)速為=1500r/min，最大功率為219 kW?；芈窙_洗閥6用于防止閉式系統(tǒng)過熱，來自回路低壓側(cè)的液壓油經(jīng)節(jié)流孔形成一穩(wěn)定流量，流回油箱，不同的沖洗閥節(jié)流孔可以設(shè)定不同的沖洗流量，根據(jù)力士樂公司的資料，這里選用436 622/。3．濾油器和冷卻器的選擇濾油器根據(jù)過濾精度和通過流量來選擇，同時要注意其在系統(tǒng)中的安裝位置來選擇其形式和規(guī)格。冷卻器一般安裝在回油管或者低壓管路上，系統(tǒng)中的冷卻器11和冷卻器12均裝與低壓油路上，對于車輛行走機械，采用自然風(fēng)冷型式，故選用FL4型空氣冷卻器。在發(fā)動機怠速時，應(yīng)能正常轉(zhuǎn)向，而且要考慮在發(fā)動機或油路發(fā)生故障時有應(yīng)急轉(zhuǎn)向措施。2．操縱方向盤時，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生加力的作用要迅速、靈敏，與作用在方向盤上的手力相協(xié)調(diào)。偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向，是一種最常見的轉(zhuǎn)向方式，通常用在整體式車架的車輛上，它是利用車輪的偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的，根據(jù)偏轉(zhuǎn)車輪的不同，有前輪轉(zhuǎn)向，后輪轉(zhuǎn)向和前后輪同時轉(zhuǎn)向等不同形式。滑移式轉(zhuǎn)向方式的車架是整體的，它依靠改變左右兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速及其轉(zhuǎn)向來操縱行駛方向，其轉(zhuǎn)向原理與履帶車輛相似。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的型式很多，選擇時應(yīng)結(jié)合具體條件分析比較多種方案，決定選型的主要因素有：轉(zhuǎn)向方式、可利用來布置轉(zhuǎn)向元件的空間、流量和轉(zhuǎn)向力矩的要求等。但是，由于這類裝置保留了復(fù)雜的轉(zhuǎn)向桿系，總體布置欠靈活，此外應(yīng)用于大流量液壓系統(tǒng)中時系統(tǒng)效率較低，因此在低速車輛上逐漸被全液壓轉(zhuǎn)向裝置取代。對于大型礦用自卸車，其最高轉(zhuǎn)速不高于50km/h，要求液壓系統(tǒng)布置方便，操縱省