【導讀】大型電動輪自卸車，已暴露出其體積龐大、重量大、故障率高等缺點。自動化、在惡劣工作條件下相對電傳動性能更可靠等優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，已受到車輛傳動領域的廣泛重視。的制動性能進行了分析，能夠滿足其制動要求。

　　

【正文】 (313) 式中： d — 油管內(nèi)徑， m Q — 通過油管的流量， 3/ms v — 油管中允許的流速， m/s 對于吸油管路 v ≤ m/s 對于壓油管路 v = ～ 5 m/s 對于回油管路 v = ～ 2 m/s 油管壁厚按強度條件計算，計算公式為： 2[ ]pd? ?? （ 314） 式中： p — 油管內(nèi)最高工作壓力 d — 油管內(nèi)徑 []? — 油管材料許用應力， []bn?? ? b? 為油管材料的抗拉強度， n 為安全系數(shù)，對油管來說， p ﹤ 7MPa時，取 n =8； p ﹤ 時，取 n =6； p ﹥ 時，取 n =4。 由以上計算知通過油管流量為 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 對于管道壁厚，這里只計算吸油管，查機械設計手冊（第 1 卷）輸送流體用無縫鋼管，選油管材料的抗拉強度 b? =520MPa，對于吸油管 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 查機械設計手冊，根據(jù)吸油管內(nèi)徑 1d = 113 mm，壁厚 ? = 14 mm，選用φ 14014無縫鋼管，其內(nèi)徑 112mm，壁厚 14mm 。 2．油箱容量計算 油箱容量是指油面高度為油箱高度 80%時油箱所貯油液的容積，如果油箱有效容積過大，雖然散熱好，但外形尺寸大，重量增加，特別不利于行走機械，如果油箱有效容積過小，則可能會使液壓系統(tǒng)油溫過高，容積效率大大降低。 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。 行走驅動系統(tǒng)油箱容量大約為輔助補油泵流量的 ～ 倍，最少必須加上 10%的儲備容積，包括在溫度升高時油液體積的增加。 輔助補油泵的流量一般為主泵流量的 20%左右，前面已確定行走驅動共用兩個液壓泵帶四個液壓馬達，每個液壓泵流量分別為 900 L/min，補油泵同時向兩個驅動用液壓泵補油，故補油泵流量為： 2 900 360SPQ ? ? ? ? L/min 由此，確定驅動用油箱容量大約為： V = {～ ） SPQ = 180～ 288 L 取驅動用油箱容量 V = 250 L。 3． 6 擬定驅動液壓系統(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。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系、動作原理、操縱和控制方式等。 擬定的液壓系統(tǒng)，能實現(xiàn)主機的運動要求，應使結構簡單，性能可靠，操縱方便，并盡量具有先進性。能滿足同一臺機器需要的液壓系統(tǒng)原理圖不是唯 25 一的，可以擬定出好幾種方案，必須進行不同的方案比較，從各方面進行分析，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，應注意 以下幾個問題： 1．在組合各基本回路時，要防止回路中有相互干擾的現(xiàn)象，以便保證實現(xiàn)主機的工作。 2．在滿足工作要求和生產(chǎn)率的條件下，液壓系統(tǒng)力求結構簡單，應避免系統(tǒng)中存在多余油路。 3．要注意液壓系統(tǒng)的安全可靠性。一定要設置過載保護油路，一般都裝有安全閥或溢流閥，防止過載，并根據(jù)具體情況，增設某些安全裝置。 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。 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）。 根據(jù)前面的分析計 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)，確定的傳動方案為圖 c）的方案，即用兩個變量液壓泵驅動四個變量液壓馬達，實現(xiàn)車輛四輪驅動。 圖 為大型礦用自卸車液壓驅動系統(tǒng)原理圖。 26 圖 大型礦用自卸車液壓驅動系統(tǒng)原理圖 27 3． 7 液壓元件的選擇和設計 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計系統(tǒng)中所應用的各種元件和管路，使圖中的液壓符號具體化，確定各種液壓元件的結構形式、規(guī)格和數(shù)量。 1．液壓泵和液壓馬達的選擇 液壓泵的額定壓力和流量應滿足系統(tǒng)工作壓力和 流量的要求，其外形尺寸、安裝方式、轉動方向、工作條件等也要適合機器的需要。根據(jù)工作壓力、排量和轉速以及工作要求，選擇液壓馬達的結構形式、規(guī)格和數(shù)量。 大型礦用自卸車行走驅動液壓系統(tǒng)中，由兩個變量液壓泵 1 供油，四個變量馬達 8 輸出扭矩驅動車輛，用一個補油泵 2向系統(tǒng)補油，同時冷卻系統(tǒng)油液。根據(jù)前面的計算設計，驅動用變量液壓泵最高轉速 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，其最高轉速 maxn =1800 r/min，最大排量maxq =500 ml/r，在最高轉速情況下其最大功率 maxP =525kW，在轉速為En =1500r/min 時其最大功率為 438 kW，可以滿足設計要求。輔助補油泵 2 的流量 SPQ =360L/min，轉速設為 SPn =1500r/min，則輔助補油泵排量： 33 6 0 1 0 2401500SP spSPQq n ?? ? ? 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，最高轉速為 maxn =1500r/min，最大功率為 219 kW。液壓馬達 8最大排量 maxMq =350 ml/r，最高轉速 maxMn =2415 r/min，因此選用力士樂公司閉式系統(tǒng)用變量柱塞馬達 A6VM355HA1/63WVZH0207B，其最大排量 maxq =355 ml/r，最大排量時能達到的最高轉速 maxn =2240r/min，在排量為 gq ＜ 270ml/r 時可以達 到的最高轉速為 2950 r/min，可見滿足性能要求。 由以上可得所需最大的發(fā)動機功率為： m a xm a x 2 2 5 2 5 2 1 9 13220 . 9 6P S Pe PPP ? ? ? ?? ? ?分 kW 式中： ?分 — 分動箱傳動效率，取 ?分 = 2．閥的選擇 各種閥類根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和通過該閥的最大流量進行選擇，閥的額定流量必須與實際通過的流量相適應，實際通過的流量不應大于其額定流量的 倍，否則將造成壓力損失過大，系統(tǒng)發(fā)熱嚴重并產(chǎn)生噪聲，但閥的實際通 過流量也不能太小，否則使閥的體積過大，不經(jīng)濟也不緊湊。 溢流閥一般都是根據(jù)工作壓力和流量進行選擇。回路沖洗閥 6 用于防止閉式系統(tǒng)過熱，來自回路低壓側的液壓油經(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)流孔可以設定不同的沖洗流量，根據(jù)力士樂公司的資料，這里 28 選用 436 622/。調(diào)壓閥 3 用來調(diào)定補油壓力，其調(diào)定壓力一般為 ，通過的最大流量為補油泵的流量 360L/min，選用 BG1032先導式溢流閥，通過的最大流量為 400L/min，調(diào)定壓力設為 。單向 閥 4起保護作用，通過的最大流量與調(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 。 3．濾油器和冷卻器的選擇 濾油器 7 應能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，過濾阻力不應超過，以減小因過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，必須要通過液壓泵的全部流量，通過它的流量與調(diào)壓閥 3的相同，最大為 360L/min，選用 XUA40030FS 過濾器，其濾油精度為 30 m? ，公稱流量為 400 L/min。濾油器 10 為回油過濾器，可以濾掉液壓元件磨損后生成的金屬屑和橡膠顆粒，保護液壓系統(tǒng)，允許采用濾心強的和剛度較低的濾油器，允許有較大的壓降，要求必須通過馬達泄露的全部流量，選取 CHL4003LC，其公稱流量為 400L/min，過濾精度 為 3 m? ，公稱壓力為，要求旁通閥開啟壓力大于 MPa。單向閥 9起旁通作用，防止油液低溫啟動時，高黏度油通過濾心或濾心堵塞等引起的系統(tǒng)壓力升高，其通過的最大流量應與濾油器 8的相同，由此可以選取單向閥 9的型號為 C5G825S8，其公稱流量為 380L/min，開啟壓力為 。 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，對于車輛行走機械，采用自然風冷型式，故選用 FL4型空氣冷卻器。 29 結論 工程機械液壓傳動系統(tǒng)，和機械傳動系統(tǒng)、電傳動系統(tǒng)一樣，是工程機械整機傳動系統(tǒng)的一種重要的傳動系統(tǒng)之一。由于靜液壓傳動具有機構簡單、重量輕、工作平穩(wěn)沖擊小、無級調(diào)速及調(diào)速范圍大、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速，已受到車輛傳動領域的廣泛重視。 本次畢業(yè)設計對湘潭電機廠生產(chǎn)的 108t 電動輪自卸車驅動、轉向和舉升系統(tǒng)作了很大改進。通過對 原自卸車電動輪傳動型式、工作條件以及負載變化的分析，本設計對其驅動型式由電傳動系統(tǒng)改為靜液壓傳動系統(tǒng)，另為還對其轉向和舉升液壓系統(tǒng)作了一定的改進，分析了其制動系統(tǒng)的制動性能，對其液壓系統(tǒng)性能進行了驗算?？梢缘玫饺缦陆Y論： 1．靜液壓傳動相對電傳動在惡劣環(huán)境下有可靠性更高，調(diào)速性能更好的優(yōu)點，傳動裝置采用閉式變量系統(tǒng)容易實現(xiàn)車輛的無級調(diào)速，在車輛低速工作時效率較高，對能量的利用率高，能很好地發(fā)揮發(fā)動機的性能。 2．轉向和舉升系統(tǒng)采用舉升時雙泵合流的方式，從而充分利用發(fā)動機的功率，提高作業(yè)效率。 3．制動用全液 壓盤式制動器， 熱穩(wěn)定性好，作用滯后時間較短，結構緊湊，效率較高， 能夠很好地滿足大型礦用自卸車制動要求。 大型礦用自卸車采用靜液壓驅動有很大的發(fā)展前景，但目前大型礦用自卸車采用靜液壓驅動尚述空白，本次設計只是作為一種嘗試和訓練。由于作者水平有限，缺乏設計和實踐的經(jīng)驗，本設計肯定有不足和缺陷，懇請老師指正。 30 致謝 在一個學期的畢業(yè)設計中，我得到了指導老師的悉心指導。許老師淵博的知識、巧妙的思維、嚴謹治學的態(tài)度、豐富的實踐經(jīng)驗給我留下了深刻的印象，使我在知識 的應用方面得到提高。 許老師在自己工作很忙的情況下，堅持每周五指導我們的畢業(yè)設計，與我們來共同分析問題，討論問題，給予我們很大的幫助，在許老師的指導下，設計任務才能順利完成。 對許老師的辛勤指導，我表示深深的感謝！ 在本次設計中， 與本組的幾位同學在一起討論問題，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討論、交流設計心得，使我在設計中，進一步開闊思路，對此，也表示誠摯的謝意！ 參考文獻 [1] 秦四成．工程機械設計 [M]．北京：科學 出版社， 2021 [2] 章宏甲 黃誼主編．液壓傳動 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 1999 [3] 馬永輝 徐寶富等編．工程機械液壓系統(tǒng)設計計算 [M]．北京：機械工業(yè)出版社． 1985 [4] 濮良貴 紀名剛主編．機械設計 [M]，第七版．北京：高等教育出版社， 2021 [5] 成大先等編著．機械設計手冊，第三版．北京：化學工業(yè)出版社， 1993 [6] 徐紹軍主編．工程制圖 [M]．長沙：中南大學出版社． 2021 [7] 彭謙．大型電動輪自卸車的發(fā)展概況及趨勢 [J]．礦山機械． 2021， 2： 12～ 13 [8] 胡 地．行走機械靜壓驅動的實例設計 [J]．建設機械技術與管理． 2021， 15～ 16 [9] 安輝，徐寶富等．車輛全液壓行走系統(tǒng)的分析與研究 [J]．建筑機械． 2021， 5： 93～ 95 [10] 揚照剛． TQ230 全液壓履帶式推土機行走液壓驅動系統(tǒng)設計計算 [J]．建筑機械． 2021， 10： 23～ 25