率低、工作量大以及设计方案难以达到最优的缺点,设计方案难以同时兼顾以上各性能要求。这与当今高科技环境下的相关领域相比,缺少科学性,人的主观经验决定了车辆的性能。由此带来的问题是,车辆性能低下,难以适应市场的需求。同时由于设计手段的落后,设计周期长,产品投放市场迟缓,不能适应市场多变的要求。因此借助计算机技术,运用最优化方法,改善液压举升机构的设计手段和方法,快速、高效、保值、保量完成液压举升机构的设计,适应市场竞争的需求,意义重大,有着重大的社会价值和经济价值。
3.2 举升系统性能主要评价参数
自卸汽车的举升机构由液压缸驱动,其性能的好坏,表现为举升货物的最大
举升力和最大举升倾角,以及对液压系统的要求两方面。液压举升机构的性能评价参数有如下几方面:
1、举升力系数K
举升力系数是评价液压举升机构举升性能的参数,指单位举升重力所需要的油缸推力,即:
K=F/mg (3.1) 式中:F一油缸的有效推力(N); m一 举升质量 (Kg); g一 重力加速度 (m/)。
对于具体形式的举升机构,举升力系数K与汽车总布置参数和机构的性能特征有关,K值只能比较同类型举升机构的工作效率。对于相同的举升质量,举升力系数越小,则液压举升力越小,油缸的油压也越小,这样举升机构耗能也较少。
2、举升油缸最大行程
是指货箱达到最大举升角时,举升油缸的最大伸长量。它既是举升油缸的结构参数,又是举升机构的性能参数。举升油缸最大行程较小,可减少举升油缸的级数,降低制造成本,同时举升机构的布置也较方便。
3、举升高度
是指举升机构所占用的空间高度。对于重型矿用自卸汽车的后置双缸举升机构,空间高度决定于举升缸的安装长度和举升缸的初始方位角。举升缸初始安装长度越小,举升缸在车上就越好布置。
4、最大举升角
指举升机构能使货箱倾翻的最大角度。它是决定能否把货箱内货物倾卸干净的参
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数。一般的松散物在水平面上堆积成圆锥体,锥体角称为松散物的安息角。安息角也称休止角、堆积角,一般为35-55度。将松散物置于光滑的平板上,使此平板倾斜到松散物开始滑动时的角度,为松散物滑动角,一般为30~40度。松散物安息角和滑动角是评价松散物流动特性的一个重要指标。它们与松散物的粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、松散物粘附性等因素有关。设计的货箱最大举升角必须大于货物的安息角,这样才可保证将货箱内的货物倾斜干净。
第4章 液压系统的计算
自卸车车采用的液压泵、液压缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化、通用化且由专业化液压元件厂集中生产供应。因此在自卸车车改装设计中只需要进行液压元件选型计算。其主要内容包括液压缸直径与行程、液压泵工作压力、流量、功率以及油箱容积与内径等。
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4.1液压油缸性能参数计算
作为液压系统执行元件的油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用,其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低(一般不超过14MPa)。浮拄式为多级伸缩式油缸,一般有2~5个伸缩节,其结构紧凑,并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高(可达35MPa),易于安装布置等优点。浮拄式油缸又分为单向作用式与双向作用式。双向作用式用油压辅助车厢降落,因此工作平稳,降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸;而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸。
液压缸作为液压系统中的执行元件, 按结构形式可以分为活塞缸柱塞缸和伸缩缸,按活塞杆形式可以分为单活塞缸和双活塞缸。按液压缸的特殊用途分为串联缸增压缸增速缸多位缸步进缸等此类液压缸不是一个单纯的缸筒,而是和其他的缸筒或构件组合而成,又称组合缸。
从经济性出发,在满足使用要求的情况下,选用双作用单活塞杆液压缸。 车厢在整个倾翻过程中液压油缸最大举升力为F=22403.46N。 参考同类车型,
EC初选最高工作压力p=16Mpa。
最大举升力:
FEC?p???d24?? (4.1)
式中—液压缸机械效率,取=0.8; d—举升油缸缸径,mm。 可推出 d?又知L=780mm
根据以上计算,选择自卸车专用油缸GB2876-81,其主要参数为缸径d=160mm,油缸杆径,油缸行程L=780mm。
4?FEC4?22403.46=47.22mm
p??16?3.14?0.84.2 液压泵性能参数计算
一般常用的液压泵分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵、螺杆泵。按泵的流量特性,可分为定量泵和变量泵两种。前者在泵转速不变时,不能调节流量,后者当泵转速不变时,通过变量机构的调节,可使具有不同的流量。齿轮泵一般为定流量式,叶片泵和柱塞泵有定量式及变量式两种。对变量泵,按输由方式,又可分为单向变向泵和双向变量泵。前者工作时,输由方向不可变,后者通过调节,可以改变输出油流的方向。
自卸车常用油泵分为齿轮油泵与柱塞泵两类。齿轮泵多为外啮合式,在相同体积
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下齿轮泵比柱塞泵流量大但油压低。柱塞泵最大特点是油压高(油压范围16~35MPa),且在最低转速下仍能产生全油压,固可缩短举升时间。中轻型自卸车上多采用齿轮泵,常用系列有CB、CBX、CG、CN等。
由以上理论及以往经验,选用单级齿轮泵。
国家标准规定车厢举升最大举升角的时间不超15s,我们初选举升时间为15s,液压缸工作容积 ?V?V举升?L??d24 (4.2)
3.14?1620?780?=15.675?106mm3=15675ml
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V举升液压泵额定流量Q应满足以下公式: Q? (4.3)
t举升?? 式中:t举升—举升时间,t举升=15s;
u—液压系统容积效率,取0.8 。
15675 则 Q? =1306.25ml∕s
15?0.8n液压泵转速 n泵?e (4.4)
ine—发动机转速,取中速2000 r∕min 传动比,i=1.36
则 n泵=
2000=1470.59 r∕min 1.36选取液压泵额定转 n泵为2000 r∕min 液压泵排量q由下式确定:
q?Q?60=1306.25÷1470.59×60=53.29 ml∕r n泵依据以上参数,选择齿轮油泵CBT-E563,其主要参数如下: 公称排量q=63 ml∕r 额定压力p=16Mpa 公称转n泵2000 r∕min 。
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4.3油箱容积与油管内径计算 1、液压系统油箱容积计算
液压系统的用途主要是储油和散热。如果容量过大,占地增加,增加了设备重量,而且操作不变;过小,则油温升高会超过许用值,油液将会溢出油箱。液压系统的油箱容积应满足一下要求:
(1)设备停止运行时,液压油液能够靠重力作用返回油箱; (2)操作时,油面保持适当高度位置; (3)能散发操作时产生的热量。
油箱容积V一般不小于全部工作液压缸容积?V的三倍,即V??V
V?3?V?3?15675ml =47.025L (4.5)
拟设定液压系统油箱尺寸为60cm?50cm?20cm
V?60?50?20=6?104mm3=60L?3?V
即油箱选择GB2876?81系列中63公称容量。 2、液压管路内径的计算 由计算公式:
QT?106?d2??V1?103604 (4.6)
可以计算出高压管路内径:
d1?21.2?2 式中QT—油泵的理论流量,取
QTV1
QT?0.5714L/sV?5m/sV?3.6m/s V1高压管中油液的流速,1,取1
即有:
0.5714?104d1?21.22??22.67mm5?103
取用23mm 低压管路内径:
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