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第5章 液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第5章 液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5．1 概述
工作裝置的結(jié)構(gòu)和性能直接影響運(yùn)輸車輛的性能參數(shù)，尤其是對于礦山運(yùn)輸?shù)拇笮偷V用自卸車，舉傾裝置的合理性直接影響整機(jī)的生產(chǎn)效率、工作負(fù)荷、動力特性、工作循環(huán)時間等。
液壓舉傾機(jī)構(gòu)按照液壓缸布置形式的不同可分為前傾式、后傾式和后拉式三種。前傾式機(jī)構(gòu)液壓缸前傾，作用力臂較長，舉傾缸推理可小些，故液壓缸徑較小，因臂的懸臂長度較短，對臂受力有利，但它有液壓缸行程較長，臂下方空間較小的缺點(diǎn)，一般用一個液壓缸，也可用兩個并聯(lián)液壓缸。后傾式因液壓缸后傾布置，作用力臂較短，缸徑粗，但行程較短，臂架受力較差，但臂前方空間較大，后傾式一般用雙缸驅(qū)動。后拉式液壓缸置于臂的后方，臂向上升時一缸的有桿腔來驅(qū)動的，活塞桿受力較好，而且前方有效空間較大，但液壓缸較粗，只適用于較小的機(jī)械上。
大型自卸車舉傾系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
1．角度要求：滿足在舉傾時卸料的要求，達(dá)到所要求的卸載高度和卸載距離。
2．運(yùn)動要求：舉傾裝置要運(yùn)動平穩(wěn)，油缸活塞行程要合理。
3．時間要求：舉傾時間要求合理，不能太大，一般取20秒以內(nèi)，以提高礦山運(yùn)輸效率。
4．要有限速措施，以防止重力超速現(xiàn)象。
5．2 舉傾系統(tǒng)的限速措施
舉傾機(jī)構(gòu)在工作裝置作業(yè)時其液壓缸處于閉鎖狀態(tài)，受負(fù)載較大，要求不能無控制自動縮回，尤其對于重型運(yùn)輸機(jī)械，舉傾機(jī)構(gòu)回落時，因車廂的重力作用，會產(chǎn)生重力超速現(xiàn)象，需有限速措施。一般有以下三種方法來防止重力超速：
1．靠換向閥節(jié)流
這種方法是利用換向閥處于小開度時，使缸無桿腔排油流量，在通過閥口處產(chǎn)生足夠節(jié)流壓力，使重物勻速下降，防止重力超速現(xiàn)象發(fā)生。這種方法簡單，無須附加其它措施，但對司機(jī)要求較高，稍有疏忽則可能造成事故。換向閥處于中位，因閥有泄露，無長期鎖緊作用，僅適用于小型或?qū)︽i緊和下降速度穩(wěn)定性要求不嚴(yán)格的舉傾機(jī)構(gòu)。
2．使用單向節(jié)流閥
圖5.1表示這種液壓回路。換向閥Ⅰ位工作時，高壓油經(jīng)單向閥1無阻地進(jìn)入缸2的無桿腔，推動臂向上舉升。下降時，換向閥Ⅱ位工作，向缸2的有桿腔供高壓油，因重力的作用，使臂有超速下降的趨勢，但此時缸無桿腔回油受單向閥所阻，只能經(jīng)節(jié)流閥3流回油箱，產(chǎn)生節(jié)流壓力以平衡重力的作用，只要回油路能產(chǎn)生足夠的背壓，就能防止重力超速現(xiàn)象發(fā)生。
這種限速方法比較簡單，但下降速度隨載荷大小變化，載荷大，下降速度快，載荷小下降速度慢。靜止作業(yè)時因換向閥滲漏，不能保證長時間鎖緊定位，僅適用于鎖緊和限速要求不嚴(yán)的場合。
3．使用平衡閥（限速閥）
Ⅱ
Ⅰ
圖5.1使用單向節(jié)流閥的限速回路
使用平衡閥的液壓回路，可克服單向節(jié)流閥回路下降速度受載荷大小影響的弊病，它可使下降速度不受載荷變化的影響，限速穩(wěn)定。圖5.2表示這種液壓回路，圖5.2 a是符號圖，b、c是平衡閥工作原理結(jié)構(gòu)圖。
2
3
2
3
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
a b c
圖5.2 使用平衡閥的限速回路
當(dāng)換向閥Ⅰ位（圖5.2 b）工作時，高壓油經(jīng)平衡閥A口后，頂開單向閥3進(jìn)入缸無桿腔，使活塞桿伸出，驅(qū)動臂向上，有桿腔油液經(jīng)換向閥回油箱。換向閥Ⅱ位（圖5.2 c）工作時，高壓油直接進(jìn)入有桿腔，使臂下降，無桿腔已不能經(jīng)單向閥回油，而要經(jīng)平衡閥芯1回油，此時，高壓油經(jīng)C孔推動導(dǎo)控活塞2右移，頂開閥芯1的通道，使缸無桿腔順利回油，并在回油路上形成足夠背壓來平衡重力負(fù)載，防止超速現(xiàn)象的發(fā)生。若背壓不足，發(fā)生超速時，泵壓力隨即下降，導(dǎo)控活塞2的推力減小，閥芯1在彈簧作用下左移，把回油口關(guān)小，使節(jié)流效果增加，背壓也隨之增加，進(jìn)一步防止超速現(xiàn)象。使用平衡閥的限速方法，下降速度穩(wěn)定，而且不受外載荷變換影響，具有長期鎖緊作用，多用于要求較高的場合。
大型礦用自卸車不要求長時間鎖緊定位，對鎖緊和限速要求不太嚴(yán)，選使用單向節(jié)流閥的限速措施。
5．3 液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知車輛的最大載重為108t，車廂重量為19t，舉升時間為20 s，舉升系統(tǒng)壓力≤ 25MPa，。最大舉升角要求能卸掉全部物料，可以根據(jù)物料的安息角來選取，表5.1為部分物料的安息角：
表5.1 部分物料的安息角
物料名稱
煤
鐵礦
細(xì)砂
生石灰
碎塊
粘土
熟石灰
安息角（°）
27～50
40～50
30～35
40～50
45
30～50
40～45
108t礦用自卸車用于礦山運(yùn)輸，由表5.1可以看出，一般物料的安息角都不超過50°，取最大舉傾角為45°。
5.3.1 傾卸油缸行程及內(nèi)徑的計(jì)算
舉傾機(jī)構(gòu)采用雙缸后傾式卸載，其示意圖如圖5.3所示。圖中A點(diǎn)是傾卸油缸與后車架的鉸點(diǎn)，O點(diǎn)是車廂與車架鉸點(diǎn)，E點(diǎn)為油缸與料斗的鉸接點(diǎn)，F(xiàn)為舉傾到位后E點(diǎn)的位置。
已知：AE = 1962 mm，AO = 3960 mm，OE = 2790 mm，∠EOF = 45°，則
達(dá)到極限位置時：
圖5.3舉傾示意圖
mm
則液壓缸的行程S = AF-AE =4097-1962=2135 mm
實(shí)際行程取S=2160 mm。
舉傾油缸所需的總推力為：
（5-1）
式中：—車輛滿載時的車廂重量
—滿載時車廂重心距車廂與車架鉸接點(diǎn)的距離
—舉傾油缸作用力距翻傾鉸接點(diǎn)的力臂
油缸內(nèi)徑為：
（5-2）
式中：—單個油缸的推力
—系統(tǒng)壓力
由圖5.3可以求出油缸作用力距翻傾鉸接點(diǎn)的力臂：
故
mm
由車廂參數(shù)求得滿載時車廂重心距鉸接點(diǎn)O的距離為=2340 mm，車輛滿載時的車廂總重為
N
將已算得的各參數(shù)代入式（5-1）可得舉傾油缸所需的總推力為：
N
則單個油缸推力：
N
取舉升系統(tǒng)的壓力為=20MPa，則由式（5-2），舉傾液壓缸內(nèi)徑：
m
考慮到不利舉傾狀況，可能更大，同時使車輛具備足夠的舉升儲備能力，參考同類設(shè)計(jì)，選取舉傾液壓缸內(nèi)徑=240 mm。采用三級液壓缸，由于在舉傾時受力逐漸減少，其具體參數(shù)為：第一級＝240mm，行程=720mm；第二級＝220mm，行程=720mm；第一級＝200mm，行程=720mm。
5.3.2 傾卸油缸容積及油泵的計(jì)算
舉升和返回時間的長短直接影響整機(jī)性能和勞動生產(chǎn)率，時間太長，生產(chǎn)率下降，時間太短，泵排量增大，傾卸時動載荷過大，系統(tǒng)容易超載和發(fā)熱。因此，舉升和返回時間要選得適中，對大型礦用自卸車，選取舉升時間為。
油缸容積：
（5-3）
油泵的流量：
（5-4）
式中：—油泵的容積效率，取0.9
將各參數(shù)代入式（5-3）及（5-4）求得舉傾液壓缸容積和液壓泵的流量：
L
L/min
故油泵的排量：
ml/r
5．4 擬定液壓舉傾系統(tǒng)工作原理圖
舉升液壓系統(tǒng)工作原理圖如圖5.4所示。液壓系統(tǒng)主要由油泵1、舉升分配閥2、下降速度控制閥3、舉升速度控制閥4和舉升液壓缸5組成。舉升分配閥是四位四通滑閥式換向器，有四個工作位置，分別為：舉升位、保持位、迫降位和浮動位。工作油泵從油箱吸油，將輸出的油直接供給舉升分配閥2，回油通過串聯(lián)在油路上的回油濾清器流回油箱。當(dāng)料斗卸載時，油液經(jīng)舉升分配閥2的舉升位和舉升速度控制閥4進(jìn)入油缸，產(chǎn)生足夠大的壓力使料斗卸載，當(dāng)料斗回位時，舉升分配閥處于迫降位，利用車廂的自重使其下降，下降速度由下降速度控制閥3決定。自卸車在運(yùn)行中將舉升分配閥處于浮動位，可避免液壓回路經(jīng)常處于高壓狀態(tài)，使油泵卸荷，減少液壓系統(tǒng)的功率消耗，延長液壓元件的使用壽命。舉升分配閥內(nèi)置溢流閥，保證系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力超過系統(tǒng)壓力時，油液經(jīng)其直接回油箱。
圖5.4 舉升液壓系統(tǒng)工作原理圖
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第6章 制動性能分析
第6章 制動性能分析
108t大型礦用自卸車采用的是全液壓盤式制動，其前輪制動盤為單盤三卡鉗，后輪制動盤為雙盤雙卡鉗。全液壓盤式制動具有熱穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比較大，效率較高，作用滯后時間較短等特點(diǎn)。改進(jìn)后其制動系統(tǒng)保持不變，下面對其制動性能進(jìn)行分析。
6．1 制動力矩和制動力
6.1.1 前輪制動力矩和制動力
前輪盤式制動器為單盤三卡鉗型，如圖6.1所示，每組制動鉗有兩塊摩擦片，三對液壓缸。設(shè)在制動時摩擦片的摩擦表面全部與制動盤接觸，且各處單位壓力分布均勻，則制動力矩為：
（6-1）
1．摩擦片 2．制動盤 3．前輪轂
式中：—前輪摩擦片總數(shù)
圖6.1 前制動盤受力簡圖
—摩擦片摩擦系數(shù)
—單組制動鉗單側(cè)摩擦片對制動盤的壓緊力
—作用半徑
制動力：
（6-2）
式中：—前輪半徑，=1.5m
前輪為單盤三卡鉗盤式制動器，則摩擦片總數(shù)為：=2×3×2=12。單組單組制動鉗單側(cè)摩擦片對制動盤的壓緊力，其中為前輪制動器制動壓力，=17MPa，為前輪制動鉗液壓缸內(nèi)徑，=92mm，將及枝帶入可求得=338856N。作用半徑，，分別問前輪制動器摩擦片扇形表面內(nèi)、外半徑，=373mm，=472mm，，由此求得=422.5mm，取摩擦片系數(shù)=0.4，將個參數(shù)代入式（6-1）可得制動力矩：
N
由此，制動力：
N
6.1.2 后輪制動力矩和制動力
后輪盤式制動器為雙盤雙卡鉗型，如圖6.2所示，每組制動鉗兩塊摩擦片，兩對液壓缸。設(shè)在制動時摩擦片表面全部與制動盤接觸且各處的單位壓力相等，則制動力矩為：
（6-3）
式中：—前輪摩擦片總數(shù)
1．摩擦片 2．制動盤 3．驅(qū)動軸
—輪邊減速器傳動比
圖6.2 后制動盤受力簡圖
—單組制動鉗單側(cè)摩擦片對制動盤的壓緊力
—作用半徑
制動力：
（6-4）
式中：—后輪半徑，=1.5m
后輪為雙盤雙卡鉗盤式制動器，則摩擦片總數(shù)為：=2×2×2=8。單組單組制動鉗單側(cè)摩擦片對制動盤的壓緊力，其中為前輪制動器制動壓力，=8.75MPa，為前輪制動鉗液壓缸內(nèi)徑，=66.6mm，將及枝帶入可求得=60933.5N。作用半徑，，分別問前輪制動器摩擦片扇形表面內(nèi)、外半徑，=142mm，=241mm，，由此求得=191.5mm，輪邊減速器傳動比=27.3，取摩擦片系數(shù)=0.4，將個參數(shù)代入式（6-1）可得制動力矩：
N
由此，制動力：
N
6．2 前后輪附著力及滾動阻力
自卸車滿載制動時若前后輪同時抱死拖滑，則其軸荷分配（如圖6.3）為：
（6-5）
（6-6）
—自卸車重心至前軸中心距
—自卸車重心至后軸中心距
—路面附著系數(shù)
—滿載時自卸車重心高度
式中：—前軸軸荷反力
—后軸軸荷反力
—自卸車總重
—前后軸距
路面附著力為： （6-7）
滾動阻力為： （6-8）
式中：—滾動摩擦系數(shù)，=0.02
已知自卸車滿載時的總重N，前后軸距=5100mm，自卸車重心至前軸中心距=3366mm，自卸車重心至后軸中心距=1734mm，滿載時自卸車重心高度=3000mm，取路面附著系數(shù)=0.6，代入式（6-5）和（6-6）得：
圖6.3自卸車制動受力情況
N
N
由式（6-7）可以求得前后輪附著力分別為：
N
N
由式（6-8）可以求得前后輪滾動阻力分別為：
N
N
6．3 制動加速度和制動距離
由前面的計(jì)算可知，﹤，﹥，則自卸車在制動時前輪未抱死而后輪抱死，那么總的制動力為：
故制動加速度為：
（6-9）
式中：—質(zhì)量系數(shù)，=1.1
各參數(shù)帶入式（6-9）得自卸車制動加速度：
自卸車標(biāo)準(zhǔn)最大制動距離為18m（制動前速度為=30km/h，即8.33m/s），制動時間分為四個階段：，其中為駕駛員反應(yīng)時間，一般為1s，為制動器作用時間，為持續(xù)制動時間，為制動力消除時間。計(jì)算時忽略與，則制動距離為：
（6-10）
式中：
帶入式（6-10）得制動距離：
=8.33+8.85=17.18m
可見，制動距離小于最大制動距離。
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結(jié)論
結(jié)論
工程機(jī)械液壓傳動系統(tǒng)，和機(jī)械傳動系統(tǒng)、電傳動系統(tǒng)一樣，是工程機(jī)械整機(jī)傳動系統(tǒng)的一種重要的傳動系統(tǒng)之一。由于靜液壓傳動具有機(jī)構(gòu)簡單、重量輕、工作平穩(wěn)沖擊小、無級調(diào)速及調(diào)速范圍大、易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，已受到車輛傳動領(lǐng)域的廣泛重視。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的108t電動輪自卸車驅(qū)動、轉(zhuǎn)向和舉升系統(tǒng)作了很大改進(jìn)。通過對原自卸車電動輪傳動型式、工作條件以及負(fù)載變化的分析，本設(shè)計(jì)對其驅(qū)動型式由電傳動系統(tǒng)改為靜液壓傳動系統(tǒng)，另為還對其轉(zhuǎn)向和舉升液壓系統(tǒng)作了一定的改進(jìn)，分析了其制動系統(tǒng)的制動性能，對其液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)算?？梢缘玫饺缦陆Y(jié)論：
1．靜液壓傳動相對電傳動在惡劣環(huán)境下有可靠性更高，調(diào)速性能更好的優(yōu)點(diǎn)，傳動裝置采用閉式變量系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)車輛的無級調(diào)速，在車輛低速工作時效率較高，對能量的利用率高，能很好地發(fā)揮發(fā)動機(jī)的性能。
2．轉(zhuǎn)向和舉升系統(tǒng)采用舉升時雙泵合流的方式，從而充分利用發(fā)動機(jī)的功率，提高作業(yè)效率。
3．制動用全液壓盤式制動器，熱穩(wěn)定性好，作用滯后時間較短，結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，能夠很好地滿足大型礦用自卸車制動要求。
大型礦用自卸車采用靜液壓驅(qū)動有很大的發(fā)展前景，但目前大型礦用自卸車采用靜液壓驅(qū)動尚述空白，本次設(shè)計(jì)只是作為一種嘗試和訓(xùn)練。由于作者水平有限，缺乏設(shè)計(jì)和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)肯定有不足和缺陷，懇請老師指正。
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致謝
致謝
在一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)。許老師淵博的知識、巧妙的思維、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，使我在知識的應(yīng)用方面得到提高。許老師在自己工作很忙的情況下，堅(jiān)持每周五指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，與我們來共同分析問題，討論問題，給予我們很大的幫助，在許老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)才能順利完成。對許老師的辛勤指導(dǎo)，我表示深深的感謝！
在本次設(shè)計(jì)中，與本組的幾位同學(xué)在一起討論問題，他們給了我很大的幫助，從中獲益非淺，我與我同寢室的同學(xué)討論、交流設(shè)計(jì)心得，使我在設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步開闊思路，對此，也表示誠摯的謝意！
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大型礦用自卸車靜液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專業(yè)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 姓名：
指導(dǎo)教師：
[摘要]：大型礦用自卸車是現(xiàn)代礦山企業(yè)重要的運(yùn)輸工具之一，目前普遍使用的是大型電動輪自卸車，已暴露出其體積龐大、重量大、故障率高等缺點(diǎn)。由于靜液壓傳動具有工作平穩(wěn)、沖擊小、重量輕、無級調(diào)速及調(diào)速范圍大、易于實(shí)現(xiàn)自動化、在惡劣工作條件下相對電傳動性能更可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，已受到車輛傳動領(lǐng)域的廣泛重視。在分析了礦用電動輪自卸車電動輪傳動型式、工作條件及負(fù)載變化后，參考由湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的108t電動輪自卸車，結(jié)合靜液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了大型礦用自卸車的靜液壓傳動系統(tǒng)，驅(qū)動是由四個液壓馬達(dá)輸出扭矩驅(qū)動車輛的四輪驅(qū)動型式，采用雙泵供油的閉式變量系統(tǒng)；鑒于轉(zhuǎn)向和舉傾不同時發(fā)生，在設(shè)計(jì)中采用舉傾時雙泵合流的供油方式，從而充分利用了發(fā)動機(jī)功率，減少了能量損耗；同時還對大型礦用自卸車的制動性能進(jìn)行了分析，能夠滿足其制動要求。
關(guān)鍵詞：礦用自卸車；電動輪自卸車；靜液壓傳動
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．緒論
1．1大型礦用電動輪自卸車的現(xiàn)狀及發(fā)展
自1963年研制出第一臺裝載質(zhì)量為77t電動輪自卸車以來，重型礦用電動輪自卸車已發(fā)展成熟。目前重型礦用電動輪自卸車驅(qū)動的傳動方式都是采用交-直流傳動，
1．2 現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展
液壓技術(shù)是現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都很重視。為滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國液壓技術(shù)也將獲得飛速發(fā)展，在各個工業(yè)部門中的應(yīng)用越來越廣泛。
1．3 大型礦用自卸車用靜液壓驅(qū)動的可行性與優(yōu)越性
靜液壓傳動裝置以液壓泵和液壓馬達(dá)為主組成，附加變量控制單元和傳動元件，成為一種無級變速的傳動裝置。靜液壓傳動與電動輪自卸車上采用的電傳動相比，有很多優(yōu)點(diǎn)，車輛合理運(yùn)用靜液壓驅(qū)動，能提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能量消耗，使機(jī)器品質(zhì)上升到一個新的臺階。
1．4 本設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)
通過對湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的108t大型自卸車相關(guān)參數(shù)的分析，將其驅(qū)動型式改為靜液壓驅(qū)動，設(shè)計(jì)出靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和舉升系統(tǒng)并驗(yàn)算其性能。
2．主要技術(shù)參數(shù)及對液壓系統(tǒng)的要求
2．1 主要技術(shù)參數(shù)
最大載重量：108t 車輛自重：85t
車廂重量：19t 最高行駛速度：50km/h
最大爬坡度：17% 卸料舉升時間：≤ 20 s
輪邊減速器傳動比：27～35
液壓系統(tǒng)壓力：行走系統(tǒng)：≤ 33MPa；舉升系統(tǒng)：≤ 25MPa；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：≤ 20MPa
2．2 主機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求
重型礦用自卸車在礦山條件下工作，工作條件比較惡劣，而且主機(jī)經(jīng)常處于經(jīng)常處于起制動狀態(tài)，外負(fù)載和沖擊很大，同時，希望自卸車的生產(chǎn)率盡可能大。
3．靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3．1 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的型式及方案確定
驅(qū)動系統(tǒng)有容積調(diào)速系統(tǒng)和功率分流液壓調(diào)速系統(tǒng)，大型礦用自卸車用容積調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)不同的分類方法，液壓系統(tǒng)型式主要有：開式和閉式系統(tǒng)，定量和變量系統(tǒng)，容積調(diào)速、節(jié)流調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)等。大型礦用自卸車由于環(huán)境、負(fù)載、自身性能等的要求，選用閉式變量容積調(diào)速系統(tǒng)。
液壓驅(qū)動系統(tǒng)傳動方案有三種，一是用定量液壓馬達(dá)驅(qū)動，二是用一組變量液壓馬達(dá)，，三是全部采用變量泵和變量馬達(dá)驅(qū)動。大型礦用自卸車要求高速大扭矩，變速范圍大，用變量泵和變量馬達(dá)驅(qū)動方案。
3．2 行走驅(qū)動系統(tǒng)性能的主要參數(shù)
決定驅(qū)動行走系統(tǒng)性能的主要技術(shù)參數(shù)有：行駛驅(qū)動功率、牽引力、車速、最大爬坡度等。
3．3 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
本節(jié)通過一系列計(jì)算確定液壓傳動和車輛數(shù)據(jù)，繪制出相應(yīng)的曲線，從而確定車輛在其整個運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的特性。
3．4 擬定驅(qū)動液壓系統(tǒng)工作原理圖
擬定的驅(qū)動系統(tǒng)工作原理圖如圖3.1所示。
圖3.1 驅(qū)動系統(tǒng)工作原理圖
4．液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4．1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本要求及轉(zhuǎn)向方式
車輛利用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來改變其行駛方向或保持直線行駛，應(yīng)能保持直線行駛的穩(wěn)定性并能靈活地改變行駛方向。輪式車輛轉(zhuǎn)向方式主要有偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向、鉸接轉(zhuǎn)向和滑移轉(zhuǎn)向。大型礦用自卸車采用偏轉(zhuǎn)前輪的轉(zhuǎn)向方式。
4．2 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的選擇
輪式車輛液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜合起來有兩種形式：液壓助力轉(zhuǎn)向和全液壓轉(zhuǎn)向。大型礦用自卸車速度不高于50km/h，要求系統(tǒng)布置方便，安裝適應(yīng)性好等，選用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
4．3 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是確定轉(zhuǎn)向阻力矩、轉(zhuǎn)向油缸、轉(zhuǎn)向器以及油泵參數(shù)。
4．4 擬定液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖
擬定的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖如圖4.1所示。該系統(tǒng)由油泵1、轉(zhuǎn)向器3、油缸4等組成。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向器的時，油液經(jīng)轉(zhuǎn)向器進(jìn)入油缸，在油缸活塞上產(chǎn)生足夠的壓力使車輛轉(zhuǎn)向，當(dāng)壓力超過系統(tǒng)壓力時，油液經(jīng)溢流閥直接回油箱，轉(zhuǎn)向器里的雙向緩沖閥使轉(zhuǎn)向平穩(wěn)。
圖4.1 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖
5．液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5．1 舉傾系統(tǒng)的限速措施
重型運(yùn)輸機(jī)械產(chǎn)生重力超速現(xiàn)象，需有限速措施。一般有三種方法來防止重力超速：1．靠換向閥節(jié)流；2．使用單向節(jié)流閥；3．使用平衡閥（限速閥）。大型礦用自卸車不要求長時間鎖緊定位，對鎖緊和限速要求不太嚴(yán)，選用單向節(jié)流閥的限速措施。
5．2 液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算了傾卸油缸行程、內(nèi)徑、容積以及舉升油泵參數(shù)等。
5．3 擬定液壓舉傾系統(tǒng)工作原理圖
舉升液壓系統(tǒng)工作原理如圖5.1所示。液壓系統(tǒng)主要由油泵1、舉升分配閥2、下降速度控制閥3、舉升速度控制閥4和液壓缸5組成。油泵將輸出的油直接供給舉升分配閥2，回油通過串聯(lián)在油路上的回油濾清器流回油箱。舉升分配閥內(nèi)置溢流閥，保證系統(tǒng)壓力。
圖5.1 舉升液壓系統(tǒng)工作原理圖
6． 制動性能分析
大型礦用自卸車采用全液壓盤式制動，前輪制動盤為單盤三卡鉗，后輪為雙盤雙卡鉗。本章主要分析了其制動力矩和制動力、前后輪附著力及滾動阻力以及制動加速度和制動距離，通過計(jì)算，車輛制動距離小于規(guī)定的18m，滿足性能要求。
7．系統(tǒng)總成
大型礦用自卸車轉(zhuǎn)向和舉升不同時進(jìn)行，若用兩個液壓泵分別供油，那始終有一個液壓泵處于卸荷狀態(tài)，造成發(fā)動機(jī)功率浪費(fèi)，為充分利用發(fā)動機(jī)功率，轉(zhuǎn)向舉升采用組合油路供油。最終總成的液壓系統(tǒng)如圖7.1所示。
圖7.1 大型礦用自卸車靜液壓傳動系統(tǒng)
系統(tǒng)總成后，根據(jù)前面的計(jì)算，對系統(tǒng)中各個元件進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。
8．液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
完成了系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)計(jì)算部分之后，還對系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)熱溫升及液壓沖擊進(jìn)行了驗(yàn)算，以便使所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)更加可靠和完善。
結(jié)論：工程機(jī)械液壓傳動系統(tǒng)，和機(jī)械傳動系統(tǒng)、電傳動系統(tǒng)一樣，是工程機(jī)械整機(jī)傳動系統(tǒng)的一種重要的傳動系統(tǒng)之一。由于靜液壓傳動具有機(jī)構(gòu)簡單、重量輕、工作平穩(wěn)沖擊小、無級調(diào)速及調(diào)速范圍大、易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，已受到車輛傳動領(lǐng)域的廣泛重視。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的108t電動輪自卸車驅(qū)動、轉(zhuǎn)向和舉升系統(tǒng)作了很大改進(jìn)。通過對原自卸車電動輪傳動型式、工作條件以及負(fù)載變化的分析，本設(shè)計(jì)對其驅(qū)動型式由電傳動系統(tǒng)改為靜液壓傳動系統(tǒng)，另為還對其轉(zhuǎn)向和舉升液壓系統(tǒng)作了一定的改進(jìn)，分析了其制動系統(tǒng)的制動性能，對其液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)算。可以得到如下結(jié)論：
1．靜液壓傳動相對電傳動在惡劣環(huán)境下有可靠性更高，調(diào)速性能更好的優(yōu)點(diǎn)，傳動裝置采用閉式變量系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)車輛的無級調(diào)速，在車輛低速工作時效率較高，對能量的利用率高，能很好地發(fā)揮發(fā)動機(jī)的性能。
2．轉(zhuǎn)向和舉升系統(tǒng)采用舉升時雙泵合流的方式，從而充分利用發(fā)動機(jī)的功率，提高作業(yè)效率。
3．制動用全液壓盤式制動器，熱穩(wěn)定性好，作用滯后時間較短，結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，能夠很好地滿足大型礦用自卸車制動要求。
大型礦用自卸車采用靜液壓驅(qū)動有很大的發(fā)展前景，但目前大型礦用自卸車采用靜液壓驅(qū)動尚述空白，本次設(shè)計(jì)只是作為一種嘗試和訓(xùn)練。由于作者水平有限，缺乏設(shè)計(jì)和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)肯定有不足和缺陷，懇請老師指正。
致謝：在一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了指導(dǎo)老師許焰老師的悉心指導(dǎo)。許老師淵博的知識、巧妙的思維、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，使我在知識的應(yīng)用方面得到提高。許老師在自己工作很忙的情況下，堅(jiān)持每周五指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，與我們來共同分析問題，討論問題，給予我們很大的幫助，在許老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)才能順利完成。對許老師的辛勤指導(dǎo)，我表示深深的感謝！
在本次設(shè)計(jì)中，與本組的幾位同學(xué)在一起討論問題，他們給了我很大的幫助，從中獲益非淺，我與我同寢室的同學(xué)討論、交流設(shè)計(jì)心得，使我在設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步開闊思路，對此，也表示誠摯的謝意！
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摘要
摘要
大型礦用自卸車是現(xiàn)代礦山企業(yè)重要的運(yùn)輸工具之一，目前普遍使用的是大型電動輪自卸車，已暴露出其體積龐大、重量大、故障率高等缺點(diǎn)。由于靜液壓傳動具有工作平穩(wěn)、沖擊小、重量輕、無級調(diào)速及調(diào)速范圍大、易于實(shí)現(xiàn)自動化、在惡劣工作條件下相對電傳動性能更可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，已受到車輛傳動領(lǐng)域的廣泛重視。在分析了礦用電動輪自卸車電動輪傳動型式、工作條件及負(fù)載變化后，參考由湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的108t電動輪自卸車，結(jié)合靜液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了大型礦用自卸車的靜液壓傳動系統(tǒng)，驅(qū)動是由四個液壓馬達(dá)輸出扭矩驅(qū)動車輛的四輪驅(qū)動型式，采用雙泵供油的閉式變量系統(tǒng)；鑒于轉(zhuǎn)向和舉傾不同時發(fā)生，在設(shè)計(jì)中采用舉傾時雙泵合流的供油方式，從而充分利用了發(fā)動機(jī)功率，減少了能量損耗；同時還對大型礦用自卸車的制動性能進(jìn)行了分析，能夠滿足其制動要求。
關(guān)鍵詞：礦用自卸車；電動輪自卸車；靜液壓傳動
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
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