自卸车液压系统的设计

自卸车液压系统的设计

0前顶式自卸车液压油缸系统性能好,性能较高近年来，温家宝经济全面发展，大力推进高速铁路、水利、大型矿业开采等大型基础建设项目。需要装卸、运输的土方、矿石量巨大,而且要求运输车辆具备较高的效率。自卸汽车可比普通运输车辆数倍提高使用效率,因此得到广大用户的认可。而前顶式自卸车液压油缸系统故障率低,维修也很便利,市场潜力巨大。我公司结合国外先进液压技术专门针对国内自卸汽车的使用工况,开发了专用油缸、液压阀以及油泵三大关键部件,整体考虑整套系统的匹配和工作稳定性。1液氯缸的基础和设计前顶油缸(如图1所示)作为执行元件,推动车厢绕汽车大梁尾部的铰轴转动,从而完成卸载过程。前顶油缸结构紧凑、维修方便。但是现有的油缸由于其制造工艺的问题,在使用过程中容易产生拔缸的现象,严重威胁到驾驶员的生命安全。同时,由于上铰轴与球面支撑环的接触面为光滑球面,不易形成油膜,容易磨损,还可能产生胶合现象。有的工程车会用来装载土石料,有的物料体积较大而且偏置在车厢的一侧,造成重心偏在车厢一边(如图2所示)。使油缸受很大的弯矩作用。容易导致油缸失效。项目组克服现有技术中存在的不足,提供一种抗拉强度大、防磨损、本体强度大的前顶油缸。拔缸事故表现为油缸在使用一段时间后,在大负载导致的高压力作用之下,内外停止环失效,较细一节的缸筒从上一级较大的缸筒中脱出。事故一般造成前顶油缸损毁、自卸车车厢损毁、汽车大梁弯曲等,后果严重。项目组取消独立停止挡环,直接在各级缸筒内外加工出台阶。该设计有两个好处,一是使挡环与缸筒本体合二为一,减少了因挡环失效带来的事故。二是可以避免加工挡环槽造成缸筒壁厚减少。新旧方案如图3所示。油缸上铰轴安装在车厢上,在推动车厢举升或在车厢落下行进时需要与油缸上的球面支撑环形成滑动支承,避免损坏油缸。而上铰轴与球面支撑环之间属于重载支承,如没有采用合适的配合和润滑条件的话,非常容易造成磨损,影响系统的寿命。为避免这样的情况出现,项目组在材料的选择和热处理上找寻平衡点,并提高加工精度,使这两个零件的配合恰当。而且在两个零件间加工出合适的油槽,使润滑脂能够进入配合面。这些办法的采用立即改善了这个部分容易损坏的情况。前顶油缸在举升作业时很容易受到车厢及内容物重心与轴线偏移造成的弯矩作用。如果油缸的本体强度不够,且导向部分设计不合理的话很容易导致油缸损坏。项目组在设计过程中采用高强度钢管材料,首先确保加工出的缸套强度。同时加长各级缸筒间的重合导向区,选择优质耐磨导向环并减少缸筒之间的间隙。使油缸的抗弯性能得到极大的提高。2不同机械装置的密封换向阀是自卸车液压系统换向部件。目前国内自卸汽车使用的液压举升阀只能实现两级调速,即只能在快速下降与慢速下降二者之间切换,不能实现下降速度的无级调节。也缺乏防高压安全功能,项目组开发了一种在油缸下降时能实现无级变速的换向阀。能够克服现有技术中存在的不足,使自卸车车厢的下降过程更平稳。而且可以根据实际使用的需要由使用者自由控制车厢的下降速度。此外该阀还具有双向安全溢流阀,在举升过程和保压过程中能够有效地对整个自卸车液压系统实现保护的作用。本换向阀,主要包括阀体、主阀杆、前盖、后盖和塑料保护盖。如图4所示。(1)阀体为铸件,内部设有阀腔,形成4个独立的腔室。这些腔室作为液压油的流道,与主阀杆上的密封台阶配合可以形成本换向阀的3个工作机能。(2)前盖安装在阀体的前端。前盖也为铸件,实际是主阀杆的执行气缸。前盖上设有2个进气口。在不同的进气、排气状态下,可以推动活塞在前盖内部移动。同时带动主阀杆移动来切换到阀的不同机能。(3)主阀杆安装在阀体内,可以在阀体中滑动。主阀杆上经过加工形成2道密封台阶,3个连接腔。在2道密封台阶上分别设有平衡槽和锥形环槽。主阀杆的前端部伸入前盖内,在主阀杆的前端部固定安装有活塞,2个限位盖,弹簧,活塞上装有滑动密封圈。(4)主阀杆上在阀体的后端部固定安装有后盖,作为阀体密封盖和主阀杆压力平衡腔。(5)塑料保护盖安装在阀体的尾部,对后盖和安全阀起到保护作用。其中a,b口分别为前盖(执行气缸)的前后腔进气口。P口为换向阀进油口,同时具有单向阀功能。T口为回油口。C口为油缸连接口。(1)在自卸车油缸需要举升的时候使a口进气,b口排气。也就是气缸前腔进气,后腔排气。推动主阀杆向右移动。如图6所示。此时,又从P进油口进入阀体。因为主阀杆右移封住了最左边和最右边的回油腔,所以泵送的高压油只能进入油缸腔推动负载。如负载产生的压力超过本换向阀所带安全阀的设定压力值时,高压油会推动安全阀的阀芯流到后盖与主阀杆形成的压力平衡腔中,推动阀杆左移使部分压力油从右侧回油腔溢流。使自卸车液压系统的压力保持在设定压力,从而保证系统的安全。(2)在自卸车油缸需要下降的时候使b口进气,a口排气。也就是气缸后腔进气,推动主阀杆向左移动。如图7所示。此时,又从P进油口进入阀体。因为主阀杆左移使最左边回油腔、油缸腔、进油腔和最右边的回油腔4腔相通,所以泵送的高压油及油缸回程挤出的油全部通过回油腔回流进油箱。(3)当自卸车举升过程中需要暂停时,a,b两口同时排气。前盖(执行气缸)中的活塞在弹簧的作用下回到中位。此时主阀杆与阀体腔室的位置如图1所示。进油腔与最右边排油腔相通。油缸腔被隔离,油缸保压。此时如果油缸受到意外冲击,油缸中的油压超过系统安全压力的话,安全阀同样也会打开。使主阀杆移动溢流。(4)回油无级调速。如果使用者觉得车厢下落过快,可以调节操作手柄的位置角度。此时进入前盖(执行气缸)b口的压缩空气压强会根据手柄的角度变化而变化,因而作用在气缸活塞上的压力也会变化。因为阀杆右端开有溢流小孔,所以阀杆不受液压油压力。此时活塞上的作用力F1与弹簧力F2做平衡。气缸活塞上的压力F1=进气的压强P×活塞面积A弹簧作用力F2=弹簧弹性系数K×弹簧的压缩量X上式中活塞面积A与弹簧弹性系数K是定值,进气的压强P变化必然引起弹簧压缩量X的变化。X的变化又引起主阀杆位置的变化。因为主阀杆密封台阶上分别设有平衡槽和锥形环槽。平衡槽可以使主阀杆平稳的滑动,锥形环槽与阀体腔室口配合可以形成不同面积的流道,限制单位时间通过本换向阀回油箱的液压油量。因此可以调节车厢的下降速度。本换向阀阀体采用铸造件,内部流道宽敞,且无加工锐角、盲孔等。可以大大减少工作过程中的噪音和局部压力损失。当本液压举升阀在使用过程中出现压力异常等突发情况时,安全装置可以有效的发辉作用,保护整个自卸车液压系统的安全。回油时,也就是自卸车车厢下落时可以实现无级调速。3齿轮泵的方案优化高压齿轮泵是自卸车液压系统的动力源。一般用螺栓安装在汽车大梁的泵架上。发动机的动力通过取力器及万向轴传递给油泵。在工作过程中受到颠簸及轴向作用力,极易造成油封及齿轮的损坏。同时终端的用户一般疏于维护,不能保证液压油的清洁,易造成油泵内侧板的损坏。国外高压齿轮泵一般采用的铝制侧板,在国内实际使用中暴露出很大的问题。针对这样的现况,项目组提出两套不同的方案以适应不同用户的需求。第一种是齿轮泵直连取力器方案。凭借已有的技术积累,项目组设计的油泵可以与各种国内外取力器实现直连。装配误差几乎可以忽略不计。直接取消了泵架、支承轴承、万向轴、泵连接盘(套)等多个零部件。油泵与取力器直连后成为一个整体,避免承受轴向力,振动也不会因连接件过多而放大。第二种是改变齿轮泵结构,原来的油泵主动齿轮轴直接与外部动力相连。无法避免轴向受力。更改后的设计将主动齿轮轴分成两部分,一部分仍为主动齿轮轴,另一部分为传动轴。两轴分别设有支承轴承。使外部的振动及轴向力无法传到油泵内部。针对国外油泵侧板抗污染能力差的问题,我们改变侧板的材料,并使用复合涂层,使得侧板的抗磨损能力得到大幅提高。4技术先进、市场成熟在FTHS自卸车液压