ZZ3252M3246底盤液壓系統的設計

摘 要:自卸車液壓系統設計的好壞，將直接影響整車的性能和生產效率。自卸車液壓系統一般包括舉升液壓系統和轉向液壓系統，有些車還包括液壓制動系統和液壓冷卻系統。自卸車液壓系統原理相對來說比較簡單，但是其中許多具體原理需要去研究。

關鍵詞:舉升系統 最大舉升角 液壓舉升機構

中圖分類號:U469文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0038-02

Abstract:The stand or fall of design of the unload hydraulic pressure systerm will immediacy affect the performance and production efficiency of the whole vehicular.the unload systerm include rise the unload systerm and veer the unload systerm，some vehicular include hydraulic pressure brake systerm and hydraulic pressure cooling systerm.The theory of the unload hydraulic pressure systerm is simple，but many theory of it need to be study.

Key words:light-duty dump truck，maximal lifting angle，hydraulic lifting mechanism

自卸車液壓系統一般由四部分組成:動力部分、操縱部分、執行部分和輔助元件。

動力部分主要有:取力器、油泵以及連接兩者的傳動機構;操縱部分多采用各種換向閥;執行部分為液壓油缸;輔助元件有油箱、濾油器、油管、管接頭、密封件等。

1 液壓系統設計

1.1 液壓舉升機構操縱方式的選擇

液壓舉升機構的操縱方式一般有機械操縱式、手動液壓操縱式、氣動操縱式三種，考慮到實際情況，從操縱簡便、可靠、維修方便的原則出發，采用手動液壓操縱方式，即依靠手動閥來打開或關閉控制油路，從而實現車廂的舉升和下降。

1.2 液壓系統的最高工作壓力pmax的選擇

參考同類自卸車液壓系統的工作壓力，考慮到自卸車的實際情況，從盡可能選用較小缸徑的角度出發，選取系統的最高工作壓力為pmax=20MPa。則系統的額定工作壓力為p=16MPa。

2 液壓系統主要元件的性能參數計算與選型

自卸車所用的液壓元件一般為標準件。故設計時只需完成主要液壓元件的性能參數和液壓元件的選型工作。

2.1 舉升油缸的性能參數計算與選型

選型依據:液壓系統的最高工作壓力為pmax=20MPa，油缸工作總行程L=4200mm，伸縮油缸總節數n=3，第一、二，三節伸縮油缸的有效工作直徑d1、d2、d3。

將有關參數的值代入第一節伸縮油缸的有效工作直徑d1的計算公式，可得:

d1=123.6mm

同樣，將有關參數的值代入第二節伸縮油缸的有效工作直徑d2的計算公式，可得:

d2=98.4mm d3=66.6mm

根據以上各主要性能參數，參照標準DG型舉升油缸產品系列.它是一種單作用三級液壓油缸，有用很小的外形尺寸便可獲得較大行程、結構簡單、密封性好、通用化程度高、使用維修容易等特點。其最高工作壓力為20MPa，額定工作壓力為16MPa，套筒外徑為152mm，單節工作行程為1400mm，總行程4200mm，安裝中心距為345mm，進油口螺紋M20×1.5。

2.2 液壓油泵的性能參數計算、選型與舉升工作時間的計算

(1)液壓油泵的性能參數計算與選型

選型依據:液壓系統的最高工作壓力為pmax=20MPa，液壓油泵的排量V，額定轉速nBe。

由于已知伸縮油缸的單節工作行程1=1400mm，d1=125mm，d2=100mm d3=70mm，系統的額定工作壓力p=16MPa。根據參考文獻[1]式(4-31)可得油缸的工作容積ΔV的計算公式:

ΔV=

式中:1為伸縮油缸的單節工作行程(mm)，1=1400mm;

d1為第一節伸縮油缸的有效工作直徑(mm)，d1=125mm;

d2為第二節伸縮油缸的有效工作直徑(mm)，d2=100mm。

d3為第三節伸縮油缸的有效工作直徑(mm)，d2=70mm。

于是ΔV=23656ml。

由參考文獻《液壓元件手冊》查得液壓油泵的額定流量q應滿足下式要求:

q≥

式中:t為舉升工作時間(s)。舉升機構一般在15-20s內將車廂傾斜到θmax的位置，初取t=15s;

ηV為液壓系統的容積效率，取ηV=0.90。

由此可得q≥1752.3ml/s，取q=1800ml/s。

故液壓油泵的排量V可由參考文獻[1]式(4-33)確定:

V=

式中:nBe為液壓油泵的額定轉速(r/min)。

由于自卸車多采用齒輪泵，其額定轉速一般為2000～3000r/min，在此取nBe=2000r/min。于是可得V=54ml/r。

根據以上各主要性能參數，參照標準齒輪泵產品系列，選取合肥液壓件廠生產的CBF-E63型液壓油泵。其最高工作壓力為20MPa，額定工作壓力為16MPa，最高轉速為2500r/min，額定轉速為2000r/min，排量為55.4ml/r，驅動功率為40kw。

結構外形尺寸為217×200×185mm×mm×mm，質量為8.8kg。

(2)舉升工作時間的計算

舉升油缸工作速度可根據參考文獻《液壓元件手冊》第129頁的計算公式確定:

v=

式中:ηV為液壓油缸容積效率，其范圍為0.85～0.95，取ηV= 0.90。

分別把第一、二，三節伸縮油缸的有效工作直徑d1、d2、d3，液壓油泵的額定流量q以及ηV代入上式可得第一、二節伸縮油缸的工作速度v1、v2、V3分別為:

v1=0.132m/s

v2=0.206m/s

v3=0.42m/s

由于伸縮油缸的單節工作行程相等，均為1=1400mm，則第一、二 三節伸縮油缸的舉升工作時間t1、t2、t3分別為:

t1=10.6s

t2=5.4s

t3=3.3s

故伸縮油缸的舉升工作時間t=t1+t2=19.3s。

很明顯，t<20s，由此可知該液壓系統設計較合理。

2.3 單向閥的選型

選型依據:液壓系統的最高工作壓力為pmax=20MPa，液壓油泵的排量V=55.4ml/r。

參照單向閥產品的標準系列，從選取較小反向開啟壓力的角度出發，選取AF3-Ea20B型直通式單向閥，其反向開啟壓力為0.5MPa。

3 液壓系統輔助元件的選擇

3.1 油箱的選型

油箱是液壓系統中不可缺少的元件之一，它除了儲油外，還起散熱和分隔油液中泡沫、雜質等作用。

油箱容積是油箱的最基本的參數，其大小通常為其所在系統液壓油泵每分鐘排出體積額定值的3～5倍。

由于液壓油泵的流量q=55.4ml/r，則其每分鐘排出體積為110.8L。以此為參照，根據GB2876-81《液壓泵站油箱公稱容量系列》的規定，選取榆次液壓件廠生產的BEX-450型開式油箱，其公稱容量為450L。

3.2 濾油器的選型

濾油器的作用是濾除外部混入或者系統運轉過程中內部產生的液壓油中的固體雜質，使液壓油保持清潔，延長液壓元件的使用壽命，保證系統工作的穩定性。濾油器選型的主要依據是其過濾精度以及安裝位置。

考慮到液壓油泵的轉速較高，從保護液壓油泵、減小壓力損失、濾芯抗腐蝕性好、更換、清洗及維修方便的角度出發，參照濾油器產品標準系列，選取天津市濾油器廠生產的WU-16×180型網式濾油器。其過濾精度為180μm，壓力損失小于0.01MPa，額定流量為16L/min，通徑為12mm。采用螺紋聯接，安裝在液壓油泵吸油管路上，以保護液壓油泵。它具有結構簡單、通油能力大、阻力小、易清洗等特點。

3.3 油管、管接頭、密封件的選型

(1)油管內徑d的計算

油管內徑尺寸可根據參考文獻《液壓元件手冊》確定:

d=1.13

式中:q為液壓油泵的額定流量(L/min);

v為油液在油管中的允許速度(m/s)。一般V在1.5m\\s到2.0m\\s之間。

由此可得d=24.3 mm。查<<液壓元件手冊手冊>>的表6-4-1可得取內徑d=25mm，外徑為34mm的油管。

(2)油管、管接頭、密封件的選型

根據計算所得的油管內徑d值的大小，以及液壓系統各元件接口尺寸，參照GB3683-83有關管接頭標準尺寸的規定，選取適當的油管、管接頭及密封件。

4 液壓油的選用

根據液壓系統所選用的CBN-E304型液壓油泵的工作壓力、額定流量、額定轉速以及液壓油工作溫度，參照GB7631-87規定的液壓油標準及其選用原則，選用L-HM 46型液壓油。其名稱為低溫液壓油，粘度等級46，使用范圍-25～708C，適用于中、高壓液壓系統，主要用于工程機械、農業機械和車輛液壓系統。

5 液壓系統的驗算

液壓系統的驗算主要參照參考文獻[3]第7頁的驗算步驟進行。

根據前面得計算，已知液壓系統中各管道內徑×長度(mm×mm)分別為:油管①:φ25×1200;油管②:φ25×1500;油管③:φ25×3200;油管④:φ32×2500。根據系統所選用的L-HM 46型液壓油，由參考文獻[3]表7-5-5查得其08C時運動粘度γ=780mm2/s，表7-2-2查得其密度γ=875kg/m3。經計算在許用范圍內。

參考文獻

[1]徐達，將崇賢.專用汽車結構與設計.北京理工大學出版社，1998.

[2]徐達，陸錦榮.專用汽車工作裝置原理與設計計算.北京理工大學出版社，1997.

[3]楊培元，朱福元主編.液壓系統設計簡明手冊.機械工業出版社，1994.

[4]成大先主編.機械設計手冊.化學工業出版社，2002.