【導(dǎo)讀】大型電動(dòng)輪自卸車(chē)，已暴露出其體積龐大、重量大、故障率高等缺點(diǎn)。自動(dòng)化、在惡劣工作條件下相對(duì)電傳動(dòng)性能更可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展迅速，已受到車(chē)輛傳動(dòng)領(lǐng)域的廣泛重視。的制動(dòng)性能進(jìn)行了分析，能夠滿(mǎn)足其制動(dòng)要求。

　　

【正文】 (313) 式中： d — 油管內(nèi)徑， m Q — 通過(guò)油管的流量， 3/ms v — 油管中允許的流速， m/s 對(duì)于吸油管路 v ≤ m/s 對(duì)于壓油管路 v = ～ 5 m/s 對(duì)于回油管路 v = ～ 2 m/s 油管壁厚按強(qiáng)度條件計(jì)算，計(jì)算公式為： 2[ ]pd? ?? （ 314） 式中： p — 油管內(nèi)最高工作壓力 d — 油管內(nèi)徑 []? — 油管材料許用應(yīng)力， []bn?? ? b? 為油管材料的抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，對(duì)油管來(lái)說(shuō)， p ﹤ 7MPa時(shí)，取 n =8； p ﹤ 時(shí)，取 n =6； p ﹥ 時(shí)，取 n =4。 由以上計(jì)算知通過(guò)油管流量為 Q =900 L/min，取吸油管路流速 1v = m/s，壓油管路流速 2v = 5 m/s，回油 管路流速 3v = 2 m/s，代入式 (313)可得： 吸油管內(nèi)徑： 31190 0 1044603. 14 1. 5Qd v?????? ? = 113 mm 壓油管內(nèi)徑： 32290 0 1044603. 14 5Qd v?????? ? = 62 mm 24 回油管內(nèi)徑： 33390 0 1044603. 14 2Qd v?????? ? = 68 mm 對(duì)于管道壁厚，這里只計(jì)算吸油管，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 1 卷）輸送流體用無(wú)縫鋼管，選油管材料的抗拉強(qiáng)度 b? =520MPa，對(duì)于吸油管 p ﹥ ，因此取 n =4，則 520[] 4bn?? ?? = 130 MPa 將數(shù)據(jù)代入式（ 314）算得其壁厚為： 6363 2 1 0 1 1 3 1 02 [ ] 2 1 3 0 1 0pd? ??? ? ????? = 14 mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)吸油管內(nèi)徑 1d = 113 mm，壁厚 ? = 14 mm，選用φ 14014無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑 112mm，壁厚 14mm 。 2．油箱容量計(jì)算 油箱容量是指油面高度為油箱高度 80%時(shí)油箱所貯油液的容積，如果油箱有效容積過(guò)大，雖然散熱好，但外形尺寸大，重量增加，特別不利于行走機(jī)械，如果油箱有效容積過(guò)小，則可能會(huì)使液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高，容積效率大大降低。 對(duì)行走機(jī)械，一般都要在系統(tǒng)中加冷卻器來(lái)滿(mǎn)足車(chē)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(jī)械的重量和尺寸。 行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)油箱容量大約為輔助補(bǔ)油泵流量的 ～ 倍，最少必須加上 10%的儲(chǔ)備容積，包括在溫度升高時(shí)油液體積的增加。 輔助補(bǔ)油泵的流量一般為主泵流量的 20%左右，前面已確定行走驅(qū)動(dòng)共用兩個(gè)液壓泵帶四個(gè)液壓馬達(dá)，每個(gè)液壓泵流量分別為 900 L/min，補(bǔ)油泵同時(shí)向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)用液壓泵補(bǔ)油，故補(bǔ)油泵流量為： 2 900 360SPQ ? ? ? ? L/min 由此，確定驅(qū)動(dòng)用油箱容量大約為： V = {～ ） SPQ = 180～ 288 L 取驅(qū)動(dòng)用油箱容量 V = 250 L。 3． 6 擬定驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作原理圖 在明確了主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，確定了液壓系統(tǒng)方案，并經(jīng)過(guò)初步計(jì)算之后，可以擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖。液壓系統(tǒng)原理圖是用液壓元件職能符號(hào)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(dòng)作原理、操縱和控制方式等。 擬定的液壓系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，操縱方便，并盡量具有先進(jìn)性。能滿(mǎn)足同一臺(tái)機(jī)器需要的液壓系統(tǒng)原理圖不是唯 25 一的，可以擬定出好幾種方案，必須進(jìn)行不同的方案比較，從各方面進(jìn)行分析，選擇一種最優(yōu)的液壓系統(tǒng)。 在擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖時(shí)，應(yīng)注意 以下幾個(gè)問(wèn)題： 1．在組合各基本回路時(shí)，要防止回路中有相互干擾的現(xiàn)象，以便保證實(shí)現(xiàn)主機(jī)的工作。 2．在滿(mǎn)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(jiǎn)單，應(yīng)避免系統(tǒng)中存在多余油路。 3．要注意液壓系統(tǒng)的安全可靠性。一定要設(shè)置過(guò)載保護(hù)油路，一般都裝有安全閥或溢流閥，防止過(guò)載，并根據(jù)具體情況，增設(shè)某些安全裝置。 4．在考慮主油路的同時(shí)，必須充分注意必要的輔助油路，如卸荷油路、緩沖油路、補(bǔ)油油路、背壓油路、冷卻油路等。 5．要經(jīng)濟(jì)合理，提高經(jīng)濟(jì)效益，盡量提高三化水平（即標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化）。 根據(jù)前面的分析計(jì) 算，已經(jīng)確定液壓系統(tǒng)的型式為閉式容積調(diào)速系統(tǒng)，確定的傳動(dòng)方案為圖 c）的方案，即用兩個(gè)變量液壓泵驅(qū)動(dòng)四個(gè)變量液壓馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛四輪驅(qū)動(dòng)。 圖 為大型礦用自卸車(chē)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖。 26 圖 大型礦用自卸車(chē)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖 27 3． 7 液壓元件的選擇和設(shè)計(jì) 擬定了液壓系統(tǒng)工作原理圖之后，就可以根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力和流量選擇或設(shè)計(jì)系統(tǒng)中所應(yīng)用的各種元件和管路，使圖中的液壓符號(hào)具體化，確定各種液壓元件的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格和數(shù)量。 1．液壓泵和液壓馬達(dá)的選擇 液壓泵的額定壓力和流量應(yīng)滿(mǎn)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(dòng)方向、工作條件等也要適合機(jī)器的需要。根據(jù)工作壓力、排量和轉(zhuǎn)速以及工作要求，選擇液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格和數(shù)量。 大型礦用自卸車(chē)行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)中，由兩個(gè)變量液壓泵 1 供油，四個(gè)變量馬達(dá) 8 輸出扭矩驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，用一個(gè)補(bǔ)油泵 2向系統(tǒng)補(bǔ)油，同時(shí)冷卻系統(tǒng)油液。根據(jù)前面的計(jì)算設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)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(lè)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(shí)其最大功率為 438 kW，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。輔助補(bǔ)油泵 2 的流量 SPQ =360L/min，轉(zhuǎn)速設(shè)為 SPn =1500r/min，則輔助補(bǔ)油泵排量： 33 6 0 1 0 2401500SP spSPQq n ?? ? ? ml/r 因此選用力士樂(lè)公司定量泵 A2FO250/60RVZB05，其最大排量為 250 ml/r，最高轉(zhuǎn)速為 maxn =1500r/min，最大功率為 219 kW。液壓馬達(dá) 8最大排量 maxMq =350 ml/r，最高轉(zhuǎn)速 maxMn =2415 r/min，因此選用力士樂(lè)公司閉式系統(tǒng)用變量柱塞馬達(dá) A6VM355HA1/63WVZH0207B，其最大排量 maxq =355 ml/r，最大排量時(shí)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速 maxn =2240r/min，在排量為 gq ＜ 270ml/r 時(shí)可以達(dá) 到的最高轉(zhuǎn)速為 2950 r/min，可見(jiàn)滿(mǎn)足性能要求。 由以上可得所需最大的發(fā)動(dòng)機(jī)功率為： m a xm a x 2 2 5 2 5 2 1 9 13220 . 9 6P S Pe PPP ? ? ? ?? ? ?分 kW 式中： ?分 — 分動(dòng)箱傳動(dòng)效率，取 ?分 = 2．閥的選擇 各種閥類(lèi)根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量進(jìn)行選擇，閥的額定流量必須與實(shí)際通過(guò)的流量相適應(yīng)，實(shí)際通過(guò)的流量不應(yīng)大于其額定流量的 倍，否則將造成壓力損失過(guò)大，系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重并產(chǎn)生噪聲，但閥的實(shí)際通 過(guò)流量也不能太小，否則使閥的體積過(guò)大，不經(jīng)濟(jì)也不緊湊。 溢流閥一般都是根據(jù)工作壓力和流量進(jìn)行選擇?；芈窙_洗閥 6 用于防止閉式系統(tǒng)過(guò)熱，來(lái)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(lè)公司的資料，這里 28 選用 436 622/。調(diào)壓閥 3 用來(lái)調(diào)定補(bǔ)油壓力，其調(diào)定壓力一般為 ，通過(guò)的最大流量為補(bǔ)油泵的流量 360L/min，選用 BG1032先導(dǎo)式溢流閥，通過(guò)的最大流量為 400L/min，調(diào)定壓力設(shè)為 。單向 閥 4起保護(hù)作用，通過(guò)的最大流量與調(diào)壓閥 3 相同，選用 C5G825，其最大流量為380L/min，最高壓力為 35MPa。電液換向閥 5 的作用是車(chē)輛為高速檔位運(yùn)行時(shí)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(duì)牽引力的影響和輪胎磨損，通過(guò)它的流量很大，選用電液換向閥 DSHG103CDC12041，通過(guò)的最大流量為 1100L/min，最大工作壓力為 。 3．濾油器和冷卻器的選擇 濾油器 7 應(yīng)能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，過(guò)濾阻力不應(yīng)超過(guò)，以減小因過(guò)濾引起的壓力損失和濾芯所 受的壓力，濾油精度要高，以為閉式系統(tǒng)提供清潔的液壓油，必須要通過(guò)液壓泵的全部流量，通過(guò)它的流量與調(diào)壓閥 3的相同，最大為 360L/min，選用 XUA40030FS 過(guò)濾器，其濾油精度為 30 m? ，公稱(chēng)流量為 400 L/min。濾油器 10 為回油過(guò)濾器，可以濾掉液壓元件磨損后生成的金屬屑和橡膠顆粒，保護(hù)液壓系統(tǒng)，允許采用濾心強(qiáng)的和剛度較低的濾油器，允許有較大的壓降，要求必須通過(guò)馬達(dá)泄露的全部流量，選取 CHL4003LC，其公稱(chēng)流量為 400L/min，過(guò)濾精度 為 3 m? ，公稱(chēng)壓力為，要求旁通閥開(kāi)啟壓力大于 MPa。單向閥 9起旁通作用，防止油液低溫啟動(dòng)時(shí)，高黏度油通過(guò)濾心或?yàn)V心堵塞等引起的系統(tǒng)壓力升高，其通過(guò)的最大流量應(yīng)與濾油器 8的相同，由此可以選取單向閥 9的型號(hào)為 C5G825S8，其公稱(chēng)流量為 380L/min，開(kāi)啟壓力為 。 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(duì)于車(chē)輛行走機(jī)械，采用自然風(fēng)冷型式，故選用 FL4型空氣冷卻器。 29 結(jié)論 工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電傳動(dòng)系統(tǒng)一樣，是工程機(jī)械整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的一種重要的傳動(dòng)系統(tǒng)之一。由于靜液壓傳動(dòng)具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、工作平穩(wěn)沖擊小、無(wú)級(jí)調(diào)速及調(diào)速范圍大、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展迅速，已受到車(chē)輛傳動(dòng)領(lǐng)域的廣泛重視。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的 108t 電動(dòng)輪自卸車(chē)驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向和舉升系統(tǒng)作了很大改進(jìn)。通過(guò)對(duì) 原自卸車(chē)電動(dòng)輪傳動(dòng)型式、工作條件以及負(fù)載變化的分析，本設(shè)計(jì)對(duì)其驅(qū)動(dòng)型式由電傳動(dòng)系統(tǒng)改為靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，另為還對(duì)其轉(zhuǎn)向和舉升液壓系統(tǒng)作了一定的改進(jìn)，分析了其制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能，對(duì)其液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)算。可以得到如下結(jié)論： 1．靜液壓傳動(dòng)相對(duì)電傳動(dòng)在惡劣環(huán)境下有可靠性更高，調(diào)速性能更好的優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)裝置采用閉式變量系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的無(wú)級(jí)調(diào)速，在車(chē)輛低速工作時(shí)效率較高，對(duì)能量的利用率高，能很好地發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 2．轉(zhuǎn)向和舉升系統(tǒng)采用舉升時(shí)雙泵合流的方式，從而充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高作業(yè)效率。 3．制動(dòng)用全液 壓盤(pán)式制動(dòng)器， 熱穩(wěn)定性好，作用滯后時(shí)間較短，結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高， 能夠很好地滿(mǎn)足大型礦用自卸車(chē)制動(dòng)要求。 大型礦用自卸車(chē)采用靜液壓驅(qū)動(dòng)有很大的發(fā)展前景，但目前大型礦用自卸車(chē)采用靜液壓驅(qū)動(dòng)尚述空白，本次設(shè)計(jì)只是作為一種嘗試和訓(xùn)練。由于作者水平有限，缺乏設(shè)計(jì)和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)肯定有不足和缺陷，懇請(qǐng)老師指正。 30 致謝 在一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)。許老師淵博的知識(shí)、巧妙的思維、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，使我在知識(shí) 的應(yīng)用方面得到提高。 許老師在自己工作很忙的情況下，堅(jiān)持每周五指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，與我們來(lái)共同分析問(wèn)題，討論問(wèn)題，給予我們很大的幫助，在許老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)才能順利完成。 對(duì)許老師的辛勤指導(dǎo)，我表示深深的感謝！ 在本次設(shè)計(jì)中， 與本組的幾位同學(xué)在一起討論問(wèn)題，他們給了我很大的幫助，從中獲益非淺， 我與我同寢室的同學(xué)討論、交流設(shè)計(jì)心得，使我在設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步開(kāi)闊思路，對(duì)此，也表示誠(chéng)摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) [1] 秦四成．工程機(jī)械設(shè)計(jì) [M]．北京：科學(xué) 出版社， 2021 [2] 章宏甲 黃誼主編．液壓傳動(dòng) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [3] 馬永輝 徐寶富等編．工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 1985 [4] 濮良貴 紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計(jì) [M]，第七版．北京：高等教育出版社， 2021 [5] 成大先等編著．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第三版．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1993 [6] 徐紹軍主編．工程制圖 [M]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社． 2021 [7] 彭謙．大型電動(dòng)輪自卸車(chē)的發(fā)展概況及趨勢(shì) [J]．礦山機(jī)械． 2021， 2： 12～ 13 [8] 胡 地．行走機(jī)械靜壓驅(qū)動(dòng)的實(shí)例設(shè)計(jì) [J]．建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理． 2021， 15～ 16 [9] 安輝，徐寶富等．車(chē)輛全液壓行走系統(tǒng)的分析與研究 [J]．建筑機(jī)械． 2021， 5： 93～ 95 [10] 揚(yáng)照剛． TQ230 全液壓履帶式推土機(jī)行走液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 [J]．建筑機(jī)械． 2021， 10： 23～ 25