某防爆胶轮车液压转向系统分析.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ N o ． 0 1 ． 2 01 4 某防爆胶轮车液压转向系统分析 焦高荣 An a l y s i s o f S t e e r i n g S y s t e m f o r a F l a me Pr o o f Ru b b e r t y r e d Ve h i c l e J I A0 Ga o - r o n g 中煤科工集团 太原研究院 ， 山西 太原0 3 0 0 0 6 摘 要 介绍 了某 防爆胶轮车液压转向系统的工作原理 ， 系统的组成及各元件 的主要功 能及性能特点 。 对其主要元件转向器、 液压泵的 选取 计算 进行 详细分析 ， 最终确定了转向系统主要元件 的参数 ， 保证该车的使 用性 能。 关键 词 某防爆胶轮车 ； 液压转 向系统 ； 转向器 ； 液压泵 ； 选取 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 1 0 0 6 5 0 2 O 引言 随着无轨辅助运输系统的普及 ．防爆胶轮车在煤 矿井下得到了广泛的应用。其承担着运输货物 、 人员 、 混凝土以及其他辅助设备 。由于矿井的特殊性 ． 在地质 条件恶劣 、坡度大的矿井 ．四轮驱动车辆更优于两驱 车 ． 五吨以上 四驱车大部分采用了前后机架铰接方式 。 该方式受空间限制 ． 驾驶室一般做的比较小 ． 带来 了司 机乘坐及操纵布置的局限性。鉴于此 ． 开发了整体式车 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 7 作者简介 焦高荣 1 9 6 9 一 ， 男 ， 山西平陆人 ， 高级工程师 ， 学士 ， 现从事井下 防爆胶轮车研究_T作。 lC g 删 一 电流 ／ mA b 流量控制曲线图 图 1 3正 流 量 泵 测 试 曲线 图 4结论 本文对挖掘机正 、负流量液压系统 中主泵进行对 比， 从结构原理 、 受力分析 以及试验验证等方面进行了 研究分析 ．希望为以后 的设计改进以及液压系统 的调 试提供基础依据 。 负流量控制系统结构主要为机械与液压结合 ． 可 靠性高 ， 是现在挖掘机配置 的主流液压系统。正流量控 制系统采用新型控制器 对整机进行 电气一液压控制 ． 使发动机功率与液压泵功率实时匹配。电比例泵作为 系统核心元件 ．使挖掘机的动力性与经济性能够实现 架 ， 前后桥驱动的某型防爆胶轮车。该车前桥既是驱动 桥 。 又是转 向桥 ， 后桥为驱动桥 ． 转 向采用全液压转 向 系统 。 液压转 向系统是防爆胶轮车的重要组成部分 ． 其 性能的好坏直接决定车辆 的操纵稳定性 、使用效率和 维修成本 。本文就该车型转向系统设计问题进行分析。 1 转 向系统 工作 原理 转 向系统主要 由液压泵 、 转向器 、 方 向盘、 转向缸 、 过滤器 、 溢流阀、 油箱等组成 ， 原理图见图 1 。液压泵动 力 由发动机提供 ． 车辆启动后 ． 液压泵出来的高压油经 过压力管路过滤器后进人到转向器 ．转 向器集成 了优 先 阀。 当车辆需要转 向时 ， 向左或 向右转动方 向盘 。 经 完美结合 。 是挖掘机液压系统的发展趋势。 公司对挖掘机液压系统核心元件液压泵 的成功开 发 ， 促进了国内高端液压泵的技术革新与进步 ， 其推广 应用前景非常可观 。液压泵的成功开发将带来很大的 经济效益和社会效益 。 参 考 文献 雷天觉． 新 编液压工程手 册[ M】 ． 北京 北京理工 大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． 何 存兴 ， 张铁华． 液压传动 与气 压传动[ M】 ． 武汉 华 中科技大 学 出版社 ． 2 0 0 2 ． 张海平． 测试是液压的灵魂[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 6 ． 王 四新， 吴元 道． 浅 谈挖掘 机的液压 系统和元件 [ J ] ． 液 压气动 与密封 ， 2 0 0 0， 4 ． 李 艳杰， 于安才． 挖掘机 节能液压 控制系统分 析与应用【 J ] ． 液 压与气动 ， 2 0 1 0 ， 8 ． 贾 文华 ， 殷 晨波 。 曹东辉 ． 等． 挖掘机正 流量泵控液 压系统 的 特性分析【 J 】 ． 南京工业大学学报， 2 0 1 1 ， 1 1 ． 李武． 崔毅。 潘 国远． 液压 挖掘 机分 工况控制 中泵一 发动机的匹 配[ J ] ． 装备制造技术， 2 0 0 8 ， 8 ． 65 Ⅲ 旧 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 0 1期 转 向管柱带动转 向器 中的阀芯旋转。使阀芯与阀套发 生相对转 向． 高压油通过优先阀优先 向转 向器供油 ， 进 入转 向油缸进油腔 ．其 回油腔与油箱连通 ，使油缸伸 缩 ． 推动转 向节臂转动 ， 从而带动前轮转动 ， 使车辆转 向 不转向时． 从液压泵 出来 的高压油经压力管路过滤 器后 ． 经优先阀向其他 回路供油。 另外 ． 转向器内部集成了入 E l 单 向阀、 安全 阀、 双 向过载阀 、 双向补油阀， 同时， 集成了优先 阀。优先阀的 作用是转 向的过程中 ． 在保证满足转 向流量的同时 ， 多 余的流量可经优先阀的旁路给其他回路供油 ，减少了 系统功率损耗 人 13 单 向阀是 防止当油缸里 的冲击压 力高于转 向器人 口压力时油倒流所产生 的对方 向盘的 冲击 ． 使方 向盘发生抖动 安全 阀限制转 向器 P口和 T 口之 间的最大压力差 ． 保护转 向回路 双向过载阀保护 由于路面冲击产生的油缸 高压对管路和油缸可能产生 的破坏。双向补油阀是防止在转 向过程中． 转向油缸的 两腔由于外部冲击可能产生瞬时负压 ．提供这种情况 下的补油作用 ． 防止系统中出现空穴。 1 一 液 压 泵2 一 压 力 臂 路 过 滤 器3 一 溢 流 阀4 一 转 向 器5 一 转 向 油 缸 图 1 全液压转 向系统原理图 2 系统 主要元部件 的选择 在全液压转向系统中 ．各元部件的正确选取不仅 能保证车辆转 向灵活轻便 。又能提供足够 的转向扭矩 的同时 。 还应考虑如何使车辆的使用寿命提高 ， 车辆行 驶安全可靠 。 同时降低设计成本等因素。下面对转向器 及液压泵的选择确定详细介绍 2 ． 1 转 向器 的选 择 在整车匹配计算后 ， 转 向驱动桥规格 已定 ． 其 自带 的转向油缸的尺寸也随之确定 ．关键就是如何匹配转 向器来满足使用要求 转 向液压缸 的规格为 活塞杆直径 d为 4 5 ， 活塞 直径 D为 4 9 0 。 单 向行程 为 9 4 ． 5 mm． 即车辆从 直线 状态转向最左端或最右端极限位置时的行程 ．液压缸 允许最大压力为 1 5 MP a 从转向液压缸 的参数可知 ．当车辆从最左端转 向 最右端时 ．即液压缸充满时 的容积 为活塞腔的容积 。与另一端活塞杆腔的容积 之和 ， 即 V V 。其 中 V 。 L a r D‘ ／ 4 ， 2 1 T D‘ 一 ／ 4 。经计算可得液压缸充 6 6 满时的容积为 V 1 0 5 1 ． 5 mL 。 工程机械中 ．方向盘从一个极限位置到另一个极 限位置所转的总圈数为 3 - 6圈 ， 初步设定圈数 5 。在 最大转 向情况下转 向器排 出油液量与方 向盘转数是对 应的 ． 取 司机转动方 向盘 的转速为 6 0 r ／ mi n ， 所 以全液 压转 向器 的排量 2 1 0 mL ／ r ． 经查 标 准样 本 ， 最 终 选用 排 量为 2 0 0 m L ／ r 的转 向器。经核算 ， 方向盘实际所转的圈 数为 5 ． 2圈 2 ． 2 液 压泵 的确 定 另外为了保证系统转 向泵安装在发动机上 ． 由发动 机直接驱动 ， 传动 比为 l ， 该 车发动机怠速为 n怠 7 5 0 r ／ mi n ， 额定转速为／／ , 额 2 3 0 0 r ／ m i n 。转向泵流量 p泵 6 0 V 1 2 L／ mi n。 怠速时液压泵排量为最大 ，即 V泵m a x Q泵 ／ n怠 ． 1 6 ． 8 mL ／ r ，额定 转速 时液 压泵排 量 为最小 ，即 V泵 m a x Q泵 ／ n额 ． 5 ． 5 m L ／ r 。 式 中 叼 为液压泵的容积效 率 ． 取 0 ． 9 5 。 所选液压泵的排量范围为 5 ． 5 ～ 1 6 ． 8 mL ／ r 。 考 虑到使用的经济性 ．所选用 的转向泵至少应满足整车 在额定转速下原地转 向要求 ．故选用排量为 6 ． 3 m L ／ r 。 额定压力为 1 6 MP a 的齿轮泵 2 ． 3其他元 件 的选取 在转 向液压系统中．为确保系统工作 的可靠性及 使用寿命 ． 回路 中增加 了压力管路过滤器 ． 过滤精度为 5 m， 保证到转 向器及其他 回路 中的油液清洁度 ， 油液 的清洁直接影响到系统的使用可靠性 ．其直接导致液 压元部件的磨损及动作灵敏度 。另外 ， 为保证系统不致 压力过高 ， 损坏元部件 ． 在泵的出 口设置溢流 阀． 其调 定压力为1 5 MP a 3 结语 1 对防爆胶轮车液压转 向系统 的工作原理及主 要元件 的选型进行分析计算 。 通过井下试验后 ． 该车转 向灵敏可靠 ． 没有出现任何 问题 ， 标明该系统设计是成 功 的 2 转 向器采用集成式 的产 品 ， 使得系统紧凑 、 安 装方便 ， 布置简单 。 便于管路连接 ， 减少了泄漏点 ， 效率 更高 3 液压泵选取要考虑经济性， 不要盲 目增大排量。 参考文献 【 1 】 贾会 星 ， 田晋跃 ． 铰接式 自卸 车液 压转 向系统 的特性 分析【 J ] ． 筑路机械与施工机械化 ， 2 0 0 5 ， 3 ． 『 2 1 郭朋 彦 ， 谭小峰 ， 等． F W一 6型地下工 程服务车全液压转 向系 统设计与仿真[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 2 o ． [ 3 】 杨 帆， 陈峰 ， 等． 煤矿井下多功能车铰接式转 向机构 的设计[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 1 0 ， 8 ．