【正文】 第 15 頁 共 59 頁 達(dá)轉(zhuǎn)速和輸出功率隨之成比例地變化。大型礦用自卸車功率大，要求運輸效率要高，發(fā)動機功率應(yīng)得到充分發(fā)揮，因此選用變量系統(tǒng)。 ? 定量、變量系統(tǒng) 定量系統(tǒng)采用的液壓泵為定量齒輪泵、葉片泵或者固定斜盤的柱塞泵，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時，流量也一定，而壓力是根據(jù)工作循環(huán)中需要克服的最大阻力確定的液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負(fù)載，因此，其泵的特性硬，負(fù)荷小時不能提高作業(yè)速度，功率得不到充分利用。閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自身不備油箱，油液的散熱和過濾條件較開十系統(tǒng)差。 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的型式 根據(jù)不同的分類方法，液壓系統(tǒng)型式主要有：開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)，定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)，容積調(diào)速系統(tǒng)、節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)等。牽引力受附著條件限制，牽引力的值應(yīng)與機械的附著條件相適應(yīng)，并且使之與行走機構(gòu)的額定滑轉(zhuǎn)率一致，以獲得較好的經(jīng)濟效果。主回路中兩個安全閥 5保護系統(tǒng)不致破壞。 3．對兩側(cè)驅(qū)動車輪采用獨立的傳動系統(tǒng)，以滑移方式轉(zhuǎn)向。由于自卸車載重量大而且運行速度又比較高，所以對液壓系統(tǒng)可靠性要求要高。 借助電子技術(shù)與 靜 液壓 傳動 技術(shù)的結(jié)合，可以很方便地實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的各種調(diào)節(jié)和控制。通過液壓泵和液壓馬達(dá)的變排量可以保證很好的低速運行工況。于是，采用何種傳動方式，如何更好地滿足各種 車輛 行走驅(qū)動的需要，一直是 車輛研究 和使用 所要面對的課題。液壓技術(shù)在與微電子技術(shù)緊密結(jié)合后，在微型計算機或微處理機的控制下，可以進一步拓寬它的應(yīng)用領(lǐng)域，形形式式機器人和智能元件的使用不過是它最常見的例子而已。 二、高度的組合化，集成化和模塊化。為了能在盡可能小的空間里傳遞盡可能大功率，液壓元件的結(jié)構(gòu)不斷地在向小型化發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機械工業(yè)產(chǎn)值的 2%～ %，而我國只占 1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。 3．整車性能和工作可靠性進一步提 高。促使礦用電動輪自卸車朝大型化方向發(fā)展的動因主要有兩個 ：一是大型露天礦山開采的需要，二是大型機械傳動自卸車的發(fā)展。國外生產(chǎn)重型礦用自卸車的主要廠家有：小松礦用設(shè)備公司、尤克里德 日產(chǎn)公司、卡特彼勒、利勃海爾公司等，其共同特點是：車型全系列、部件專業(yè)化、有完整的配套體系。我國重型礦用電動輪自卸車的生產(chǎn)廠商主要有三家：湘潭電機廠、本溪重型汽車廠和常州冶金機械廠。隨著大型礦山的發(fā)展和開采運輸量的增大，為了提高運輸效率、降低成本，許多大型礦山都傾向于采用大噸位礦用自卸車，這促使許多制造廠家相繼研制開發(fā)出大噸位礦用電動輪自卸車一滿足礦山用戶的需要。目前國內(nèi)外許多廠家已將大量先進的設(shè)計方法和成熟的分析軟件應(yīng)用在礦用電動輪自卸車的前后橋懸架系統(tǒng)、車第 3 章 靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 第 7 頁 共 59 頁 架、后橋殼等關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)力分析中，以提高整車的工作可靠性、操縱穩(wěn)定性及整車使用壽命。液壓技術(shù)具有獨特的優(yōu)點，如 :液壓技術(shù)具有功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動力，易實現(xiàn)直線運動 ， 并易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，形成自動控制系統(tǒng) 等優(yōu)點 。市場上出現(xiàn)了一種新型的被稱為“肌腱”的執(zhí)行元件。液壓系統(tǒng)由管式 配置經(jīng)板式配置，箱式配置，集成塊式配置發(fā)展到疊加式配置，插裝式配置，使連 接的通道越來越短?，F(xiàn)在國外已在著手開發(fā)多種行業(yè)能通用的智能組合硬件，它們只需配上適當(dāng)?shù)能浖涂梢栽诓?同的行業(yè)中完成不同任務(wù)。尤其是近年來，隨著我國交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進程的快速發(fā)展， 礦山 開發(fā)規(guī)模 將不斷擴大， 大型礦用自卸車 在市場需求大大增強的同時，更面臨著作業(yè)環(huán)境更為苛刻、工況條件更為復(fù)雜等所帶來的挑戰(zhàn)，也進一步推動著對其行走驅(qū)動系統(tǒng)的深入研究。 。而計算機控制的引入和各類傳感元件的應(yīng)用，更極大地擴展了液壓元件的工作范圍。選擇元件時要選擇可靠、耐沖擊、抗污染能力強的液壓元件，要盡量減少系統(tǒng)的發(fā)熱 ，主機連續(xù)工作油溫一般不能超過 80℃，自卸車屬于行走機械，故油箱不能太大，因此要設(shè)置冷卻器。 4．結(jié)構(gòu)簡單，液壓元件要耐久、可靠。 圖 變量泵 變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng) 功率分流液壓調(diào)速系統(tǒng) 功率分流液壓調(diào)速系統(tǒng) 又稱雙功率流傳動裝置。將全滑轉(zhuǎn)情況下的牽引力的最大值定 義為最大牽引力或附著力，公式如下： FG??? （ 31） 式中： F— 最大牽引力 ? — 附著系數(shù) G? — 附著重量 不同的車輛 ? 的取值范圍也不同。 ? 開式、閉式系統(tǒng) 開式系統(tǒng)是指液壓泵從液壓油箱吸油，通過換向閥給液壓馬達(dá)或液壓缸供油以驅(qū)動工作機構(gòu)運動，液壓馬達(dá)或液壓缸的回油再經(jīng)換向閥流回液 壓油箱，為保證系統(tǒng)安全，設(shè)置安全閥。為補償系統(tǒng)中的泄露，通常要輔設(shè)一個小容量的補油泵，向系統(tǒng)補油并冷卻油液，多余的流量通過主泵和馬達(dá)殼體流回油箱。為滿足作業(yè)要求，定量系統(tǒng)的發(fā)動機功率要根據(jù)最 大外負(fù)載和作業(yè)速度來確定。 ? 容積調(diào)速系統(tǒng)、節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 節(jié)流調(diào)速是在系統(tǒng)中安裝節(jié)流閥，通過節(jié)流閥對進入執(zhí)行元件的流量連續(xù)調(diào)節(jié)而實現(xiàn)無級調(diào)速，按節(jié)流閥安裝位置的不同有進油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速以及以上三種任意組合的復(fù) 合調(diào)速。馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩和回路的工作壓力都由負(fù)載轉(zhuǎn)矩決定，不因調(diào)速而發(fā)生變化，因而常被叫做恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速系統(tǒng)，另外，由于泵和馬達(dá)的泄露不容忽視，這種系統(tǒng)的速度剛性要受負(fù)載變化影響。 第 3 章 靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 第 16 頁 共 59 頁 該調(diào)速系統(tǒng)中變量泵和變量馬達(dá)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(dá)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(dá)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(dá)調(diào)速過程，把它固定下來，然后 再將馬達(dá)的斜盤傾角由最大值往小調(diào)，達(dá)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(dá)調(diào)速相同。 b）方案中采用一組變量液壓馬達(dá)，調(diào)速范圍擴大，考慮到前橋或后 橋能從高速檔脫開，這種方案具有較高的牽引動力特性，但卻沒有消除 a）方案中形式②的弊病。液壓系統(tǒng)的工作壓力是根據(jù)車輛機械的技術(shù)要求，經(jīng)濟效果和目前液壓技術(shù)所能達(dá)到的水平來確定。 1．需要牽引力（運行工況） 對于行走運輸車輛，其載荷力矩主要是來自驅(qū)動輪的阻力矩。 108t 自卸車在額定爬坡（ 8%坡度）時要求的運行速度為 8 km/h，現(xiàn)在取最大爬坡時的車輛速度為 km/h，此速度為車輛的最小速度，即 maxF? = km/h。 馬達(dá)排量： 2M MmMTq p???? （ 310） 式中： p? — 系統(tǒng)壓差， p? =32Pa Mm? — 馬達(dá)機械效率，選用柱塞馬達(dá)，取 Mm? =。 m ax m ax239。 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速： m a x891 1 0 0 0 0 .9 522 350MVMAMPAQn q ? ???? =1209 r/min 車輛行駛速度： 112092 1 .52 602 7 .3 3 .2MAA crnv ii ?? ???? ?= m/s = km/h （ 2）最大速度點 B 液壓泵流量： m a x 3m a x 5 0 0 1 8 0 0 1 0PP B PQ q n ?? ? ? ?= 900 L/min 壓力： 331053 1 0 0 . 9 5 0 . 9 52 9001060PBPBPp Q? ??? ? ????驅(qū)2 = MPa 第 3 章 靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 第 25 頁 共 59 頁 液壓馬達(dá)排量： m a x3900 1 0 0 . 9 5222415MVMBMPBQq n ?????? = 177 ml/r 液壓馬達(dá)輸出扭矩： 1 7 7 3 1 . 7 0 . 9 522B M B M mMB pqT ??????? = 849 Nm 驅(qū)動軸力矩： 2 8 4 9 2 7 . 3 1 0 . 9 8 4B M B c WT T i i n?? ? ? ? ? ?=90857 Nm 牽引力 ： TF r?? = 60571 N 車輛以最高速度 max? =50 km/h 行駛時要求能爬上 12‰的坡度，所需的牽引力為maxVF = 60520 N，可見 BF ﹥ maxVF ，能滿足高速行駛的牽引要求。 3． 6 擬定驅(qū)動液壓系統(tǒng)工作原理圖 在明確了主機對液壓系統(tǒng)的要求，確定了液壓系統(tǒng)方案，并經(jīng)過初步計算之后，可以擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖。 4．在考慮主油路的同時，必須充分注意必要的輔助油路，如卸荷油路、緩沖油路、補油油路、背壓油路、冷卻油路等。根據(jù)前面的計算設(shè)計，驅(qū)動用變量液壓泵最高轉(zhuǎn)速 maxPn =1800 r/min，最大排量maxPq =500 ml/r，系統(tǒng)工作壓力 p? =32Pa，據(jù)此選力士樂公司閉式系統(tǒng)用變量柱塞泵 A4VSG500EO2D/22W′ VZH10K34，其最高轉(zhuǎn)速 maxn =1800 r/min，最大排量maxq =500 ml/r，在最高轉(zhuǎn)速情況下其最大功率 maxP =525kW，在轉(zhuǎn)速為En =1500r/min 時其最大功率為 438 kW，可以滿足設(shè)計要求。電液換向閥 5 的作用是車輛為高速檔位運行時連同前后輪油路，以消除由于某些因素造成前后輪的轉(zhuǎn)速差對牽 引力的影響和輪胎磨損，通過它的流量很大，選用電液換向閥 DSHG103CDC12041，通過的最大流量為1100L/min，最大工作壓力為 。轉(zhuǎn)向機構(gòu)傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙、方向盤的自由行程應(yīng)盡量減小，以保證直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏度，設(shè)計時必須考慮零件承受路面對其作用的交變沖擊載荷，以保證機構(gòu)和零件有足夠的強度和壽命。 4． 2 轉(zhuǎn)向 方式及轉(zhuǎn)向隨動 系 統(tǒng)方框圖 輪式車輛轉(zhuǎn)向方式 輪式車輛的轉(zhuǎn)向方式主要有偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向、鉸接式轉(zhuǎn)向和滑移式轉(zhuǎn)向三種。 流量分 配閥的先導(dǎo)閥 流量分配閥 轉(zhuǎn)向閥 轉(zhuǎn)向油缸位移 輔助泵 Q 轉(zhuǎn)向角 ? 第 1 章 緒論 第 33 頁 共 59 頁 圖 液壓轉(zhuǎn)向隨動 系統(tǒng)方框圖 4． 3 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的選擇 液壓轉(zhuǎn)向?qū)μ岣哕囕v生產(chǎn)率和改進操縱性能都很重要，具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，對地面沖擊能起緩沖作用，動作迅速，啟動平穩(wěn)等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用。但是，由于全液壓轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向工況時無“路感”，隨同精度較低，反應(yīng)較慢，以及當(dāng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本身發(fā)生故障時，不能蛻變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)向裝置繼續(xù)工作等缺點，使用范圍受到限制，一般用于時速低于 50 公里 /小時的車 輛。這種現(xiàn)象主要由于在不同的液壓負(fù)載下輪胎的彈性系數(shù)和轉(zhuǎn)向閥的流量增益性能的變化所引起，所以液壓系統(tǒng)的阻尼作用和轉(zhuǎn)向閥的增益數(shù)值必須調(diào)整到適應(yīng)整個工作范圍。轉(zhuǎn)向液壓缸活塞往復(fù)運動時的速度之比： 圖 交叉連接液壓缸 第 1 章 緒論 第 36 頁 共 59 頁 2 2112222 224( ) 4Dv A Dv A D dDd?? ?? ? ? ? ?? （ 46） 計算速比主要是為了確定活塞桿的直徑和是否要設(shè)計緩沖裝置，速比不宜過大或過小，以免產(chǎn)生過大的背壓或造成活塞桿太細(xì)，穩(wěn)定性不好，可參考表 確定。則單個液壓缸的最大推力為總推力的 23 ，即 2 7 1 1 4 8 2 4 7 53F ? ? ? kN 在計算油缸內(nèi)徑時先暫不計有桿腔活塞桿直徑，則油缸內(nèi)徑為： 4 4 4 7 5 1 0 0 03 .1 4 2 0FD p? ???? ?=174 mm 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑值 d 的計算值要按國標(biāo)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行圓整，如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，免于自行設(shè)計加工。將以上各參數(shù)代入EBf 第 1 章 緒論 第 35 頁 共 59 頁 式（ 41）可算得轉(zhuǎn)向阻力矩： 2222 0 . 8 36 4 3 0 7 6 0 . 2 9 0 . 388BM G f E? ? ? ? ? ? = 78263 Nm 轉(zhuǎn)向油缸參數(shù)的確定 偏轉(zhuǎn)車論液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向液壓缸的布置在很大程度上決定于空間布置的可能性。 4． 4 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計計算 轉(zhuǎn)向阻力矩的計算 載荷是確定液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力、流 量以及液壓元件規(guī)格的依據(jù)，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)淖饔昧ψ鳛橛嬎爿d荷是必要的，車輛所受的載荷是經(jīng)常變化的，很難用計算方反饋 轉(zhuǎn)向泵 Q 第 1 章 緒論 第 34 頁 共 59 頁 法加以確定，往往是以主要影響因素來估計。 輪式車輛行走機械液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)種類很多，綜合起來基本上有兩種形式：液壓助力轉(zhuǎn)向，又稱為液壓機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ；從方向盤到導(dǎo)向輪之