某礦用自卸車液力緩行操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

陳雷

（中船重工集團(tuán)公司第七一○研究所，湖北宜昌443003）

0 引言

液力緩行器又稱液力減速裝置。汽車在下長坡時(shí)使用排氣制動(dòng)，雖然能收到良好的制動(dòng)效果，但對于噸位較大的礦用自卸車來說，采用排氣制動(dòng)效果還是有限的。因此，裝有液力機(jī)械傳動(dòng)的礦用自卸汽車都裝有液力緩行器。某礦用自卸車采用了Allison H5610變速箱（見圖1），其具備液力緩行功能，但是由于受空間的局限緩行操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一直是難題。

圖1 Allison H5610變速箱

1 液力緩行器工作原理

液力緩行器的轉(zhuǎn)子始終以渦輪輸出軸的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。只有當(dāng)轉(zhuǎn)子周圍的空腔充滿油時(shí)，液力緩行器才起作用。當(dāng)需要液力緩行器工作時(shí)，需要用手動(dòng)閥將油導(dǎo)入轉(zhuǎn)子周圍的空腔，油的阻力阻止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而起到制動(dòng)作用，同時(shí)高溫的油液流入冷卻器進(jìn)行冷卻循環(huán)。汽車以不同擋位行駛時(shí)，汽車的制動(dòng)力隨車速變化而變化，汽車以不同車速行駛時(shí)，變速器的擋位越低，傳動(dòng)比越大，液力制動(dòng)的效果越顯著。

液力緩行器主要用于車輛下坡時(shí)減速制動(dòng)。汽車正常行駛時(shí)，應(yīng)將液力緩行器中的油液排空，以免消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率。由于液力緩行器往往與液力變矩器共用1個(gè)油泵，為了保證液力緩行器充油迅速，且能保證工作時(shí)油液有足夠的循環(huán)強(qiáng)度，在使用液力緩行器時(shí)，可使液力變矩器的油液循環(huán)中止，讓油泵專對液力緩行器供油［1］。

液力緩行器油液由1個(gè)垂直的滑閥控制，上端與連桿操作手柄連接，如圖2所示。當(dāng)閥體內(nèi)的閥芯被推向下方，油被導(dǎo)入緩行器腔內(nèi)，緩行器開始工作。

2 液力緩行操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)Allison H5610變速箱技術(shù)要求及工作原理，緩行器控制閥由off擋到on擋最大位移為1.5 in，連桿操作手柄旋轉(zhuǎn)角度不得大于5°，緩行器控制閥閥芯在受到499.4～873.9 N推力時(shí)開始作用。

根據(jù)上述要求，結(jié)合某礦用自卸車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、操作簡單的液力緩行操縱機(jī)構(gòu)，解決了空間局限環(huán)境下緩行控制困難的問題。該液力緩行操縱機(jī)構(gòu)如圖3所示。

當(dāng)需要液力緩行器工作時(shí)，液壓缸活塞桿和撥叉伸出，推動(dòng)弧形連接板繞其與支撐板鉸接點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)。連接板一端與緩行器控制閥連桿連接，另一端與弧形連接板連接。如圖4所示，當(dāng)連接板由off擋移動(dòng)到on擋，到達(dá)最大位移1.5 in時(shí)，弧形連接板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)23.11°，連接板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)2.48°。

為了保證上述角度關(guān)系，液壓缸行程L=nπr/180。式中，n為液壓缸旋轉(zhuǎn)角度。

圖2 緩行器控制閥位置示意圖

圖3 液力緩行操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

圖4 液力緩行操縱機(jī)構(gòu)控制示意圖

經(jīng)過計(jì)算，L=19.06 mm。液壓缸采用差動(dòng)連接形式，根據(jù)派克HMI系列液壓缸樣本，選擇液壓缸如圖5所示，最大行程為19 mm，缸徑D=25 mm，活塞桿徑d=18 mm。

由圖4所示位置關(guān)系，根據(jù)力矩平衡方程可以得到表1內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)。

當(dāng)液壓控制系統(tǒng)輸入油壓在3.85～6.75 MPa時(shí)，液力緩行操縱機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連桿操作手柄推動(dòng)滑閥閥芯，油被導(dǎo)入緩行器腔內(nèi)，液力緩行器開始工作。

3 結(jié)語

該液力緩行操縱機(jī)構(gòu)能夠安全、有效地工作，符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證了礦用自卸車在下長坡時(shí)良好的制動(dòng)性能。

圖5 HMI系列液壓缸

表1 緩行器工作油壓表

［1］ 羅麗華.液力變速箱試驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)研究［D］．青島：中國石油大學(xué)，2008.

［2］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：第5卷［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.