大型矿用自卸车静液压传动系统设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321大型矿用自卸车静液压传动系统设计专业：计算机辅助设计与制造 姓名： 指导教师： 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 1绪论11大型矿用电动轮自卸车的现状及发展自1963年研制出第一台装载质量为77t电动轮自卸车以来，重型矿用电动轮自卸车已发展成熟。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，12 现代液压技术的发展 液压技术是现代化传动与控制的关键技术之一，各国对液压工业的发展都很重视。为满足国民经济发展，我国液压技术也将获得飞速发展，在各个工业部门中的应用越来越广泛。13 大型矿用自卸车用静液压驱动的可行性与优越性静液压传动装置以液压泵和液压马达为主组成，附加变量控制单元和传动元件，成为一种无级变速的传动装置。静液压传动与电动轮自卸车上采用的电传动相比，有很多优点，车辆合理运用静液压驱动，能提高生产效率，节省能量消耗，使机器品质上升到一个新的台阶。14 本设计的任务和目标通过对湘潭电机厂生产的108t大型自卸车相关参数的分析，将其驱动型式改为静液压驱动，设计出静液压驱动系统、转向系统和举升系统并验算其性能。2主要技术参数及对液压系统的要求21 主要技术参数最大载重量：108t 车辆自重：85t车厢重量：19t 最高行驶速度：50km/h最大爬坡度：17% 卸料举升时间： 20 s轮边减速器传动比：2735液压系统压力：行走系统： 33MPa；举升系统： 25MPa；转向系统： 20MPa22 主机对液压系统的要求重型矿用自卸车在矿山条件下工作，工作条件比较恶劣，而且主机经常处于经常处于起制动状态，外负载和冲击很大，同时，希望自卸车的生产率尽可能大。3静液压驱动系统的设计31 液压驱动系统的型式及方案确定驱动系统有容积调速系统和功率分流液压调速系统，大型矿用自卸车用容积调速系统。根据不同的分类方法，液压系统型式主要有：开式和闭式系统，定量和变量系统，容积调速、节流调速和容积节流调速系统等。大型矿用自卸车由于环境、负载、自身性能等的要求，选用闭式变量容积调速系统。液压驱动系统传动方案有三种，一是用定量液压马达驱动，二是用一组变量液压马达，三是全部采用变量泵和变量马达驱动。大型矿用自卸车要求高速大扭矩，变速范围大，用变量泵和变量马达驱动方案。32 行走驱动系统性能的主要参数决定驱动行走系统性能的主要技术参数有：行驶驱动功率、牵引力、车速、最大爬坡度等。33 液压传动系统的设计计算本节通过一系列计算确定液压传动和车辆数据，绘制出相应的曲线，从而确定车辆在其整个运转范围内的特性。34 拟定驱动液压系统工作原理图拟定的驱动系统工作原理图如图3.1所示。图3.1 驱动系统工作原理图4液压转向系统的设计41 转向系统基本要求及转向方式车辆利用转向系统来改变其行驶方向或保持直线行驶，应能保持直线行驶的稳定性并能灵活地改变行驶方向。轮式车辆转向方式主要有偏转轮转向、铰接转向和滑移转向。大型矿用自卸车采用偏转前轮的转向方式。42 液压转向系统方案的选择轮式车辆液压转向系统综合起来有两种形式：液压助力转向和全液压转向。大型矿用自卸车速度不高于50km/h，要求系统布置方便，安装适应性好等，选用全液压转向系统。43 液压转向系统设计计算液压转向系统的设计主要是确定转向阻力矩、转向油缸、转向器以及油泵参数。44 拟定液压转向系统工作原理图拟定的液压转向系统工作原理图如图4.1所示。该系统由油泵1、转向器3、油缸4等组成。当转动转向器的时，油液经转向器进入油缸，在油缸活塞上产生足够的压力使车辆转向，当压力超过系统压力时，油液经溢流阀直接回油箱，转向器里的双向缓冲阀使转向平稳。图4.1 液压转向系统工作原理图5液压举倾系统的设计51 举倾系统的限速措施 重型运输机械产生重力超速现象，需有限速措施。一般有三种方法来防止重力超速：1靠换向阀节流；2使用单向节流阀；3使用平衡阀（限速阀）。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，选用单向节流阀的限速措施。52 液压举倾系统的设计计算液压举倾系统的设计计算主要是计算了倾卸油缸行程、内径、容积以及举升油泵参数等。53 拟定液压举倾系统工作原理图举升液压系统工作原理如图5.1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和液压缸5组成。油泵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。举升分配阀内置溢流阀，保证系统压力。图5.1 举升液压系统工作原理图6 制动性能分析大型矿用自卸车采用全液压盘式制动，前轮制动盘为单盘三卡钳，后轮为双盘双卡钳。本章主要分析了其制动力矩和制动力、前后轮附着力及滚动阻力以及制动加速度和制动距离，通过计算，车辆制动距离小于规定的18m，满足性能要求。7系统总成大型矿用自卸车转向和举升不同时进行，若用两个液压泵分别供油，那始终有一个液压泵处于卸荷状态，造成发动机功率浪费，为充分利用发动机功率，转向举升采用组合油路供油。最终总成的液压系统如图7.1所示。图7.1 大型矿用自卸车静液压传动系统系统总成后，根据前面的计算，对系统中各个元件进行了选型设计。8液压系统性能验算完成了系统的基本设计计算部分之后，还对系统的压力损失、发热温升及液压冲击进行了验算，以便使所设计的液压系统更加可靠和完善。结论：工程机械液压传动系统，和机械传动系统、电传动系统一样，是工程机械整机传动系统的一种重要的传动系统之一。由于静液压传动具有机构简单、重量轻、工作平稳冲击小、无级调速及调速范围大、易于实现自动化等优点，近年来发展迅速，已受到车辆传动领域的广泛重视。本次毕业设计对湘潭电机厂生产的108t电动轮自卸车驱动、转向和举升系统作了很大改进。通过对原自卸车电动轮传动型式、工作条件以及负载变化的分析，本设计对其驱动型式由电传动系统改为静液压传动系统，另为还对其转向和举升液压系统作了一定的改进，分析了其制动系统的制动性能，对其液压系统性能进行了验算。可以得到如下结论：1静液压传动相对电传动在恶劣环境下有可靠性更高，调速性能更好的优点，传动装置采用闭式变量系统容易实现车辆的无级调速，在车辆低速工作时效率较高，对能量的利用率高，能很好地发挥发动机的性能。2转向和举升系统采用举升时双泵合流的方式，从而充分利用发动机的功率，提高作业效率。3制动用全液压盘式制动器，热稳定性好，作用滞后时间较短，结构紧凑，效率较高，能够很好地满足大型矿用自卸车制动要求。大型矿用自卸车采用静液压驱动有很大的发展前景，但目前大型矿用自卸车采用静液压驱动尚述空白，本次设计只是作为一种尝试和训练。由于作者水平有限，缺乏设计和实践的经验，本设计肯定有不足和缺陷，恳请老师指正。致谢：在一个学期的毕业设计中，我得到了指导老师许焰老师的悉心指导。许老师渊博的知识、巧妙的思维、严谨治学的态度、丰富的实践经验给我留下了深刻的印象，使我在知识的应用方面得到提高。许老师在自己工作很忙的情况下，坚持每周五指导我们的毕业设计，与我们来共同分析问题，讨论问题，给予我们很大的帮助，在许老师的指导下，设计任务才能顺利完成。对许老师的辛勤指导，我表示深深的感谢！在本次设计中，与本组的几位同学在一起讨论问题，他们给了我很大的帮助，从中获益非浅，我与我同寝室的同学讨论、交流设计心得，使我在设计中，进一步开阔思路，对此，也表示诚挚的谢意！参考文献1 秦四成工程机械设计M北京：科学出版社，20032 章宏甲 黄谊主编液压传动M北京：机械工业出版社，19