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第5章举升液压系统的设计.doc

大型矿用自卸车静液压传动系统设计【4张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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大型矿用自卸车静液压传动系统设计【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】.rar

致谢.doc---(点击预览)

结论.doc---(点击预览)

第8章液压系统性能验算.doc---(点击预览)

第7章系统总成.doc---(点击预览)

第6章制动性能分析.doc---(点击预览)

第5章举升液压系统的设计.doc---(点击预览)

第4章液压转向系统的设计.doc---(点击预览)

第3章液压驱动系统的设计.doc---(点击预览)

第2章主要技术参数及对系统的要求.doc---(点击预览)

举升与转向组合系统原理图.dwg

柴油机与泵装配图.dwg

液压传动系统图.dwg

液压驱动系统原理图.dwg

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关键词：: 大型卸车液压传动系统设计全套 cad 图纸毕业论文答辩优秀优良

资源描述：

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

第1章绪论1

1．1 大型矿用电动轮自卸车的现状及发展1

1．2 现代液压技术的发展2

1．3 大型矿用自卸车用静液压驱动的可行性与优越性3

1．4 本设计的任务和目标4

第2章主要技术参数及对液压系统的要求5

2．1 主要技术参数5

2．2 主机对液压系统的要求5

第3章静液压驱动系统的设计6

3．1 车辆行走机构对液压传动系统的要求6

3．2 液压驱动系统的型式6

3.2.1 容积调速系统6

3.2.2 功率分流液压调速系统7

3．3 行走驱动系统性能的主要参数7

3．4 静液压驱动系统方案的确定8

3.4.1 液压驱动系统的型式8

3.4.2 液压驱动系统传动方案12

3．5 液压传动系统的设计计算12

3.5.1 确定液压系统的工作压力13

3.5.2 液压传动参数及性能的计算13

3.5.3 辅助装置21

3．6 拟定驱动液压系统工作原理图23

3．7 液压元件的选择和设计25

第4章液压转向系统的设计27

4．1 转向系统的基本要求27

4．2 转向方式及转向随动系统方框图27

4.2.1 轮式车辆转向方式27

4.2.2 转向随动系统方框图28

4．3 液压转向系统方案的选择28

4．4 液压转向系统设计计算29

4.4.1 转向阻力矩的计算29

4.4.2 转向油缸参数的确定30

4.4.3 转向器参数的确定32

4.4.4 油泵参数的确定33

4．5 拟定液压转向系统工作原理图33

第5章液压举倾系统的设计35

5．1 概述35

5．2 举倾系统的限速措施35

5．3 液压举倾系统的设计计算36

5.3.1 倾卸油缸行程及内径的计算37

5.3.2 倾卸油缸容积及油泵的计算39

5．4 拟定液压举倾系统工作原理图39

第6章制动性能分析41

6．1 制动力矩和制动力41

6.1.1 前轮制动力矩和制动力41

6.1.2 后轮制动力矩和制动力42

6．2 前后轮附着力及滚动阻力42

6．3 制动加速度和制动距离43

第7章系统总成45

7．1 液压转向系统和举升系统的组合45

7.1.1 系统的组合45

7.1.2 举升转向组合系统元件的选择47

7．2 大型矿用自卸车静液压传动系统的总成47

7．3 静液压传动系统动力来源传动装置的选择50

第8章液压系统性能验算51

8．1 液压系统压力损失51

8．2 液压系统的发热温升52

8.2.1 液压系统的发热功率52

8.2.2 液压系统的散热功率53

8．3 液压系统冲击压力54

结论57

致谢58

参考文献59

附录60

摘要

大型矿用自卸车是现代矿山企业重要的运输工具之一，目前普遍使用的是大型电动轮自卸车，已暴露出其体积庞大、重量大、故障率高等缺点。由于静液压传动具有工作平稳、冲击小、重量轻、无级调速及调速范围大、易于实现自动化、在恶劣工作条件下相对电传动性能更可靠等优点，近年来发展迅速，已受到车辆传动领域的广泛重视。在分析了矿用电动轮自卸车电动轮传动型式、工作条件及负载变化后，参考由湘潭电机集团有限公司生产的108t电动轮自卸车，结合静液压传动的优点，设计了大型矿用自卸车的静液压传动系统，驱动是由四个液压马达输出扭矩驱动车辆的四轮驱动型式，采用双泵供油的闭式变量系统；鉴于转向和举倾不同时发生，在设计中采用举倾时双泵合流的供油方式，从而充分利用了发动机功率，减少了能量损耗；同时还对大型矿用自卸车的制动性能进行了分析，能够满足其制动要求。

关键词：矿用自卸车；电动轮自卸车；静液压传动

Abstract

The heavy duty mineral Self-Dumping Truck is one of the important transport means in modern mine enterprise. The heavy duty Electric - Wheeled Self - Dumping Truck is widespread at present. But it has huge size, heavy weight, high failure and so on. Because the hydrostatic transmission device works steadily and is easily to realize the automation and is of small impact, light weight, large variable speed range and enabled to step-less speed and under the bad working conditions, the hydrostatic transmission device is of more reliable performance than electrical transmission device. It develops rapidly in recent years. It has been valued by more and more people in vehicle transmission. By analyzing the Electric-wheel drive forms, working conditions and variation of load of the mineral Electric - Wheeled Self-Dumping Truck, this paper designs the hydrostatic driving system of the heavy duty mineral Self-Dumping Truck using hydrostatic merits, refer to the 108t Electric-Wheeled self - Dumping Truck which produced by the Xiangtan Electric Manufacturing Corporation LTD. The Truck is four-wheel-drive vehicle type. There are four hydraulic motors output torque to drive vehicle. The hydraulic system which supplied flow and pressure by double-pumps is closed variable system. Due to the turning and dumping occur at different time, two pumps merge their flow to supply system when dumping. This means makes full use of engine power and reduces energy loss. Braking performance of the heavy duty mineral Self-Dumping Truck is also analyzed in this paper and it is meet the requirements of its braking.

Keywords: The mineral Self-Dumping Truck, The Electric - Wheeled Self - Dumping Truck, Hydrostatic transmission

第1章绪论

1．1 大型矿用电动轮自卸车的现状及发展

自1963年由美国Unit-Rig公司G.E公司合作研制出世界上第一台装载质量问77t矿用电动轮自卸车以来，经过多年的不断完善和大量新技术、新材料、新工艺的采用，重型矿用电动轮自卸车作为汽车中的新品种已发展成熟，已经有108t、154t、170t、280t等多个系列。它是目前过内外大型露天矿普通采用的高效运输设备，已占有大份额市场。国内矿用电动轮自卸车在我国大型露天矿山的使用始于70年代中期，使用单位主要分布在煤炭、冶金等行业，其装载质量主要为108t和154t两种。国外生产重型矿用自卸车的主要厂家有：小松矿用设备公司、尤克里德-日产公司、卡特彼勒、利勃海尔公司等，其共同特点是：车型全系列、部件专业化、有完整的配套体系。我国重型矿用电动轮自卸车的生产厂商主要有三家：湘潭电机厂、本溪重型汽车厂和常州冶金机械厂。湘潭电机厂生产的自卸车经过不断改进和完善，吸收国外技术的基础上已经形成了几个系列，辽宁本溪重型汽车厂由于多种原因现已停产，江苏常州冶金机械厂主要与美国Unit-Rig公司合作生产Mark-36型154t矿用电动轮自卸车。

目前重型矿用电动轮自卸车驱动的传动方式都是采用交-直流传动，由柴油机带动发电机发出三相中频交流电，经外部整流装置整流变成直流电后输往汽车后桥两侧的直流牵引电机，以驱动汽车行驶。举升和转向采用液压系统，有两种形式：常流式和常压式，转向系统均采用动力转向，举升系统才采用侧置式双缸三级双作用油缸外置于车架两侧。电传动系统是由发电机、牵引电机、和电控制三大部分组成，其主要满足恒功控制的要求。驱动形式通常都采用4×2后轴驱动。

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内容简介：: 第 5 章液压举倾系统的设计第 35 页共 59 页第 5 章液压举倾系统的设计 5 1 概述工作装置的结构和性能直接影响运输车辆的性能参数，尤其是对于矿山运输的大型矿用自卸车，举倾装置的合理性直接影响整机的生产效率、工作负荷、动力特性、工作循环时间等。液压举倾机构按照液压缸布置形式的不同可分为前倾式、后倾式和后拉式三种。前倾式机构液压缸前倾，作用力臂较长，举倾缸推理可小些，故液压缸径较小，因臂的悬臂长度较短，对臂受力有利，但它有液压缸行程较长，臂下方空间较小的缺点，一般用一个液压缸，也可用两个并联液压缸。后倾式因液压缸后倾布置，作用力臂较短，缸径粗，但行程较短，臂架受力较差，但臂前方空间较大，后倾式一般用双缸驱动。后拉式液压缸置于臂的后方，臂向上升时一缸的有杆腔来驱动的，活塞杆受力较好，而且前方有效空间较大，但液压缸较粗，只适用于较小的机械上。大型自卸车举倾系统应满足以下要求： 1 角度要求：满足在举倾时卸料的要求，达到所要求的卸载高度和卸载距离。 2运动要求：举倾装置要运动平稳，油缸活塞行程要合理。 3时间要求：举倾时间要求合理，不能太大，一般取 20 秒以内，以提高矿山运输效率。 4要有限速措施，以防止重力超速现象。 5 2 举倾系统的限速措施举倾机构在工作装置作业时其液压缸处于闭锁状态，受负载较大，要求不能无控制自动缩回，尤其对于重型运输机械，举倾机构回落时，因车厢的重力作用，会产生重力超速现象，需有限速措施。一般有以下三种方法来防止重力超速： 1 靠换向阀节流这种方法是利用换向阀处于小开度时，使缸无杆腔排油流量，在通过阀口处产生足够节流压力，使重物匀速下降，防止重力超速现象发生。这种方法简单，无须附加其它措施，但对司机要求较高，稍有疏忽则可能造成事故。换向阀处于中位，因阀有泄露，无长期锁紧作用，仅适用于小型或对锁紧和下降速度稳定性要求不严格的举倾机构。 2使用单向节流阀图 5.1表示这种液压回路。换向阀位工作时，高压油经单向阀 1无阻地进入缸 2的无杆腔，推动臂向上举升。下降时，换向阀位工作，向缸 2的有杆腔供高压油，因重力的作用，使臂有超速下降的趋势，但此时缸无杆腔回油受单向阀所阻，只能经节流阀 3流回油箱，产生节流压力以平衡重力的作用，只要回油路能产生足够的背压，就能防止重力超速现象发生。 nts第 36 页共 59 页 3使用平衡阀（限速阀）使用平衡阀的液压回路，可克服单向节流阀回路下降速度受载荷大小影响的弊病，它可使下降速度不受载荷变化的影响，限速稳定。图 5.2 表示这种液压回路，图 5.2 a是符号图， b、 c是平衡阀工作原理结构图。 a b c 图 5.2 使用平衡阀的限速回路当换向阀位（图 5.2 b）工作时，高压油经平衡阀 A 口后，顶开单向阀 3进入缸无杆腔，使活塞杆伸出，驱动臂向上，有杆腔油液经换向阀回油箱。换向阀位（图 5.2 c）工作时，高压油直接进入有杆腔，使臂下降，无杆腔已不能经单向阀回油，而要经平衡阀芯 1回油，此时，高压油经 C孔推动导控活塞 2右移，顶开阀芯 1的通道，使缸无杆腔顺利回油，并在回油路上形成足够背压来平衡重力负载，防止超速现象的发生。若背压不足，发生超速时，泵压力随即下降，导控活塞 2的推力减小，阀芯 1在弹簧作用下左移，把回油口关小，使节流效果增加，背压也随之增加，进一步防止超速现象。使用平衡阀的限速方法，下降速度稳定，而且不受外载荷变换影响，具有长期锁紧作用，多用于要求较高的场合。大型矿用自卸车不要求长时间锁紧定位，对锁紧和限速要求不太严，选使用单向节流阀的限速措施。这种限速方法比较简单，但下降速度随载荷大小变化，载荷大，下降速度快，载荷小下降速度慢。静止作业时因换向阀渗漏，不能保证长时间锁紧定位，仅适用于锁紧和限速要求不严的场合。 3 2 3 2 图 5.1使用单向节流阀的限速回路 nts第 5 章液压举倾系统的设计第 37 页共 59 页 5 3 液压举倾系统的设计计算已知车辆的最大载重为 108t，车厢重量为 19t，举升时间为 20 s，举升系统压力 p 25MPa，。最大举升角要求能卸掉全部物料，可以根据物料的安息角来选取，表 5.1为部分物料的安息角：表 5.1 部分物料的安息角物料名称煤铁矿细砂生石灰碎块粘土熟石灰安息角（） 27 50 40 50 30 35 40 50 45 30 50 40 45 108t矿用自卸车用于矿山运输，由表 5.1可以看出，一般物料的安息角都不超过 50，取最大举倾角为 45。 5.3.1 倾卸油缸行程及内径的计算举倾机构采用双缸后倾式卸载，其示意图如图 5.3 所示。图中 A 点是倾卸油缸与后车架的铰点， O点是车厢与车架铰点， E点为油缸与料斗的铰接点， F为举倾到位后 E点的位置。已知： AE = 1962 mm， AO = 3960 mm， OE = 2790 mm， EOF = 45，则 2 2 2c o s2A O O E A EA O E A O O E 2 2 23 9 6 0 2 7 9 0 1 9 6 2 0 . 8 8 7 72 3 9 6 0 2 7 9 0a r c c o s 0 . 8 8 7 7 2 7 . 4 1A O E o 达到极限位置时： 4 5 2 7 . 4 1 7 2 . 4 1A O F A O E E O F o o o 22 2 c o sA F A O O F A O O F A O F 223 9 6 0 2 7 9 0 2 3 9 6 0 2 7 9 0 c o s 7 2 . 4 1 4 0 9 7 o mm 图 5.3举倾示意图 nts第 38 页共 59 页则液压缸的行程 S = AF-AE =4097-1962=2135 mm 实际行程取 S=2160 mm。举倾油缸所需的总推力为： P GdF r （ 5-1）式中： G 车辆满载时的车厢重量 d 满载时车厢重心距车厢与车架铰接点的距离 r 举倾油缸作用力距翻倾铰接点的力臂油缸内径为： 4 PFDp（ 5-2）式中： PF 单个油缸的推力 p 系统压力由图 5.3可以求出油缸作用力距翻倾铰接点的力臂 r ： s i ns i n O E A O EEAO AE 2 7 9 0 s i n 2 7 . 4 1 0 . 6 5 4 61962o 故 s i n 3 9 6 0 0 . 6 5 4 6 2 5 9 2r A O E A O mm 由车厢参数求得满载时车厢重心距铰接点 O 的距离为 d =2340 mm，车辆满载时的车厢总重为 ( 1 0 8 1 9 ) 1 0 0 0 9 . 8 1 2 4 4 6 0 0G N 将已算得的各参数代入式（ 5-1）可得举倾油缸所需的总推力为： 1 2 4 4 6 0 0 2 3 4 0 1 1 2 3 5 9 72592P GdF r N 则单个油缸推力： 1 1 2 3 5 9 7 56119922PP FF N 取举升系统的压力为 p =20MPa，则由式（ 5-2），举倾液压缸内径： 64 4 5 6 1 7 9 9 0 . 1 8 93 . 1 4 2 0 1 0PFDp m 考虑到不利举倾状况， PF 可能更大，同时使车辆具备足够的举升储备能力，参考同类设计，选取举倾液压缸内径 D =240 mm。采用三级液压缸，由于在举倾时受nts第 5 章液压举倾系统的设计第 39 页共 59 页力逐渐减少，其具体参数为：第一级 1D 240mm，行程 1S =720mm；第二级 2D 220mm，行程 2S =720mm；第一级 3D 200mm，行程 3S =720mm。 5.3.2 倾卸油缸容积及油泵的计算举升和返回时间的长短直接影响整机性能和劳动生产率，时间太长，生产率下降，时间太短，泵排量增大，倾卸时动载荷过大，系统容易超载和发热。因此，举升和返回时间要选得适中，对大型矿用自卸车，选取举升时间为 20ts 。油缸容积： 22DSV （ 5-3）油泵的流量： 60VQt（ 5-4）式中：油泵的容积效率，取 0.9 将各参数代入式（ 5-3）及（ 5-4）求得举倾液压缸容积和液压泵的流量： 2 2 2 2( 0 . 2 4 7 2 0 0 . 2 2 7 2 0 0 . 2 7 2 0 ) 16522DSV L 6 0 6 0 1 6 5 5502 0 0 . 9VQ t L/min 故油泵的排量： 5 5 0 1 0 0 0 3671500Qq n ml/r 5 4 拟定液压举倾系统工作原理图举升液压系统工作原理图如图 5.4 所示。液压系统主要由油泵 1、举升分配阀 2、下降速度控制阀 3、举升速度控制阀 4 和举升液压缸 5 组成。举升分配阀是四位四通滑阀式换向器，有四个工作位置，分别为：举升位、保持位、迫降位和浮动位。工作油泵从油箱吸油，将输出的油直接供给举升分配阀 2，回油通过串联在油路上的回油滤清器流回油箱。当料斗卸载时，油液经举升分配阀 2的举升位和举升速度控制阀 4进入油缸，产生足够

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