一种自卸式环卫车启闭阀液压缸.pdf

■囤圜T E C H N I C F O R U M 一 种 自卸式环卫车启闭阀液压缸 ON／ OF F Va l v e Hy d r a u l i c Cy l i n d e r Us e d o n E c o - En v i r on me n t a l Du mp T r u c k 张凤龙 张春浩 ZHANG Feng- l ong e t al 烟台未来自动装备有限责任公司 山东烟台2 6 4 0 0 2 摘要 介绍了一种带启闭阀的液压缸的结构及工作原理 ，它能自动降低对车架作用力，减 少车架的钢材用量，降低了液压系统的故障率。通过对启闭阀液压缸的装车试验，结果表明 所研制的样机性能指标能够满足设计的要求。 关键词启闭阀液压缸环卫车 Abs t r a c t A k i n d o fo n o ff v a l v e f o r h y d r a ul i c c y l i n d e r wa s s t u d i e d i n t h i s a r t i c l e ． Th i s v a l v e c a n r e d u c e t h e f o r c e o n a u t o f r a me t h u s t h e s t e e l u s a g e c a n a ／ s o b e r e d u c e d ． T he p r o b l e m o n t h e h y d r a ul i c s y s t e m c a n b e l e s s e n e d ． Af t e r mo u n t i n g t h e v a l v e o n t h e l o a d e r s ， t h e t e s t r e s u l t s h o we d t h a t t h e r e q u i r e me n t wa s me t ． Ke y wo r d s o n ／ o f f v a l v e ； h y d r a u l ic c yl i n d e r ； Ec o En v i r o n me n t a l t r u c k 中图分类号U 4 6 9 ．6 9 1 ．0 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 0 2 2 6 2 0 1 0 0 8 0 0 5 8 0 2 1 前言 随着国内城市化步伐的阔步迈进 ，城市卫生对城市垃圾转运 车的需求量日益增加 ，对其要求也更高。西方发达 国家的环卫车 辆上都采用了带液压启闭阀液压缸 ，这样可使整车重量减少，液 压系统的故障率降低，更可使车架的钢材用量降低达Ns o ％。然 而 ，国内几乎没有企业生产此类液压缸 ，如果单纯依靠进口，则 会导致生产成本过高且生产周期过长 ，因此 ，国内带液压启闭阀 的液压缸技术开发项 目就尤为重要。 2 无液压启闭阀的弊端 a ． 车架钢材用量大 ， 整车过重。当液压缸工作接近但还没有到 达极限位置时，如果此时车厢已经处于极限位置 ，即已完全回到车 架上或完全下落到地面 ， 就会使液压缸不能够完全伸出或缩回，导 致液压缸的初始工作腔压力不能够释放，其作用力会直接作用在车 架和车厢上，此力约为2 8 MP a 。为保证结构件的安全 ，必须增加 车架的强度而使用较多的钢材 ，从而增加了车架钢材的使用量。 b ． 液压缸密封 圈和平衡 阀密封圈过早失效。车辆行驶过程 中，系统停止 向液压缸供油 ，此时平衡阀的A腔将液压缸 的前腔 封闭，平衡阀的B 腔将液压缸的后腔封闭，液压缸前腔和后腔都形 成充满液压油的封闭区域 ，载重的车厢在颠簸的路况下产生巨大 的不规则惯性力 ，此力反作用在液压缸上 ，导致液压缸密封圈和 平衡阀密封圈过早失效 。 3 启闭阀液压缸的结构和工作原理 3 ． 1结构和工作原理 当液压缸活塞杆处于伸缩位置时 ，前顶杆与前盖不接触 ，后 第 一 作 者 张 凤 龙 ， 男 ， 1 9 7 8 年生 ，工程 师 ，主 要从事 液 压 系 统 设 计 及 现 场维 护 工 作。 顶杆与后盖不接触 ，启闭阀处于 关闭状态。当活塞杆需要伸出 时 ，B 腔 通油 口通人压 力 油 ，压 力油 经过平衡 阀进 入后腔 ，再经 过 后活塞密封座孔和后阻尼孔进入活动室 ，作用到密封钢球的右 侧，密封钢球被液压力推到前活塞 ，与前活塞的密封座孔紧密接 触，切断了后腔进入前腔的压力油通路 ，后腔压力升高 ，推动活 塞杆伸出，进人工作行程。启闭阀液压缸结构如图1 所示。 图1启 闭阀液压 缸结构 图 1 密封 圈 2前盖 3 ．活塞杆 4 ． 缸筒 5 前腔 6 ．前顶杆 7 前阻尼 孔 8 ． 前活塞 9 密封钢球1 O活动室1 1 后顶杆l 2后活塞1 3后阻尼腔1 4锁 紧螺母 1 5 ． 后腔1 6 ． 后盖 1 7 ． 平衡阈 当前顶杆顶到前盖时 ，液压缸进入顶杆的启闭行程 区间 ，此 行程通常为3 -8 mm，密封钢球被前顶杆推离密封座孔，来自后腔 的压力油从密封钢球周围流过 ，再经过前阻尼孔进入前腔 ，至此 前腔与后腔油路相通。因压力油通过B 腔通油口时将平衡阀的A 腔 通油 口反向开启 ，因此前腔液压油可以通过平衡阀直接回油箱， 导致后腔压力迅速 下降。由于前阻尼孔的阻尼作用，后腔压力从 2 8 MP a 下降到4 ～8 MP a ，液压缸的输出力降低 ，此时活塞杆接近 完全伸出的极 限位置 ，车厢处于下落状态 ，不需要或仅需要很小 的液压缸输出力，靠车厢 自重即可下落到地面位置。前盖位置启 闭阀开 启状态 如 图2 所 示 。 前 盖 前预杆 图2 前 孟 位 置 扃 闭 网 开 届 状 态 图 液压缸接近极 限位置时 ，若车厢 已经到位停止 ，但 液压缸还 没有完成行程 ，则液压缸的输 出力会通过车厢作用在车架上 。但 由于此时活塞处于启闭行程区间，液压缸输出力仅为阻尼压力下 的输 出力，输出力降低 ，则对车架的作用力也降低了。 活塞杆缩 回与伸出过程相 同，区别是油路流 向相反 ，由平衡 阀B 腔通油 口进油改为A 腔通油 口进油 ，启闭阀前顶杆开启改为后 顶杆开启 后盖位置启闭阀开启状态如图3 所示。 T E C H N I C F O R U M ■墨圜 后羞 3 ． 2 技术性 能指标及 参数 该液压缸的抗压能力为3 5 MP a ；启闭阀钢球硬密封泄漏量为 0 ． 1 5 ml ／ mi n ；阻尼压力范围为4 --8 MP a ；启闭行程为3 --5 mm。 4 结语 通过在普通双作用油缸 的活塞上 安装启闭阀的装车实验 ，证 明此种启闭阀液压缸是完全可行的。使用启闭阀液压缸后 ，车架 的设计强度降低了5 0 ％，单车总重至少减轻了1 5 0 k g ；液压缸使用 一 年后尚未出现泄露情况 ，工作平稳 ；降低了平衡阀的故障率 。 参考文献 [ 1 ] 路甬祥 液压 气动技术手册 [ M] ． 北京 机械工业 出版社， 2 0 0 2 1 [ 2 ] 何存 兴 液压元件 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 2 [ 3 ] 王 玉卿 工程机械 实用液压传动 [ M] 北京 机械工业出版社， 2 0 0 2 ． 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 0 3 上接第5 7 页 鸭 r f 31 hz 一 一1 式中，n 为整车质心距前轴中心的水平距离 ，m m6 为整车质， L , I E 后轴 中心 的水平 距离 ，m m； 为整 车质心 距离地 面 的高度 ， mm； 为轴距 ，mm。 将表1 中相关养护车的参数代人公式 1 、 2 、 3 可 求得整车 质心距前轴中心的水平距离为3 6 0 7 mm，整车质心距后轴中心的 水平距离为9 9 3 mm，整车质心距离地面的高度为l 3 8 9 m m。 5 养护车 的稳定性分析 整车质心 的位置应该使左右车轮的承载质量分配均等 ，其最 大偏差为3 ％～4 ％。同时要求满足前面提到的轴载质量分配条件 。 在高度位置 ，应使整车质心尽可能低。因此 ，从养护车行驶稳定 性考虑 ，质心高度应满足以下条件。 当养护车在坡道或在坡道上行驶时 ，若坡道阻力大于附着力 时，会由于附着力不足而下滑出现失稳 ，因此养护车的横向稳定 的 临 界 状 态 为 B 。由于侧翻是一种 危险的失稳工况 ， 因此 ， 保证养护车不发生侧翻的条件为 ≥ 4 式中 ， 为轮距 ，m； 为轮胎对地面 的侧向附着系数 ，一般取 0 ． 7 。该养护车轴距为2 0 2 2 mm，由已求出的整车质心距离地面的 高度 1 3 8 9 mm带 入 4 式 ，可得 0． 7 3 2矗 同理 ，养护车纵向稳定性条件为 b ≥ 5 把数据带人 5 式 ，可得 0 ． 71 。 h 由上述分析计算可知 ，该养护车的行驶稳定性符合要求。 6 结束语 结构布置设计是沥青路面养护车设计的主要工作，布置合理与 否直接影响整车的匹配通用性 、机动性 、安全性、可靠性等 ，布 置设计 完成之后的设计分析在其研发过程 中也占有十分重要的地 位 ，本文以某新型沥青路面养护车实际设计过程为例 ，进行 了整 体布置设计子系统集成进行介绍以及对质心、轴荷进行计算、校 核并对稳定性进行分析 ，使设计输出符合改装手册且满足相关国 家标准要求 ，已通过了相关单位的鉴定试验。本布置设计可以供 其他专用车尤其是同类产品在进行结构设计时作为参考 ，稳定性 分析方法也值得同行分析借鉴。 参考文献 [ 1 】 陈金龙 一种新型的沥青路面养护车设计I J I 专用汽车，2 0 0 9 3 5 6 5 7 l 2 】 徐达， 蒋崇贤 专用汽车结构与设 计[ M】 北京 北京理工大学出版社，1 9 9 8 [ 3 ] 冯晋祥 专用汽车设计[ M] 北京 人 民交通出版社， 2 0 0 7 [ 4 ] 苗永权 专用汽车改装稳定性设计[ J 1 l装备制造技术，2 0 0 8 6 6 4 - 6 7 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 ． 2 8