50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

嚴(yán)亮

（江西省萍鄉(xiāng)市方圓實(shí)業(yè)有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337253）

50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

嚴(yán)亮

（江西省萍鄉(xiāng)市方圓實(shí)業(yè)有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337253）

50型裝載機(jī)是當(dāng)前一種主要的裝載機(jī)，作為裝載機(jī)整體系統(tǒng)的一部分，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于裝載機(jī)的運(yùn)行具有重要的作用，本文首先對(duì)50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，繼而重點(diǎn)針對(duì)不同液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下的功率消耗問(wèn)題進(jìn)行了分析，并通過(guò)對(duì)比的方式，尋找到了節(jié)能性質(zhì)最好的系統(tǒng)，完成了50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)領(lǐng)域及人員提供具有參考價(jià)值的意見(jiàn)。

50型裝載機(jī)；液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

作為目前一種較為先進(jìn)的裝載機(jī)，50型裝載機(jī)在使用性能以及使用壽命方面均具有一定的優(yōu)勢(shì)，但在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，其液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)卻不可避免的會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此有必要對(duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出不同的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展理念，在50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，必須遵循節(jié)能的理念，因此對(duì)節(jié)能問(wèn)題的探討尤其重要，這對(duì)工程成本的節(jié)約也具有重要價(jià)值。

1 50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

1.1 50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介

50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能在于為形式中的車輛提供及時(shí)轉(zhuǎn)向的功能，需要注意的是，在這一過(guò)程中，一定要保證車輛能夠平穩(wěn)運(yùn)行，這就為有關(guān)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中往往缺乏一定的靈活性，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)有效解決了這一問(wèn)題，將其應(yīng)用在50型裝載機(jī)中，使得裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向性能得到了極大程度的提升。

1.2 50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成

50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括兩種構(gòu)成形式，具體為負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。兩種構(gòu)成形式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的原理相同，但在過(guò)程方面有所差別，因此在構(gòu)成方面也存在著不同之處。

（1）負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)液壓功能的實(shí)現(xiàn)主要需要通過(guò)液壓油箱、轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向缸以及優(yōu)先閥等多個(gè)部分組成，其中，優(yōu)先閥在轉(zhuǎn)向功能的實(shí)現(xiàn)方面具有最為明顯的價(jià)值。通過(guò)優(yōu)先閥，流量能夠優(yōu)先供給給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以保證轉(zhuǎn)向過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，在順利完成轉(zhuǎn)向后，流量才能夠供應(yīng)給工作油路。這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于轉(zhuǎn)向功能的實(shí)現(xiàn)具有極大價(jià)值。

（2）流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相同的是，流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同樣存在轉(zhuǎn)向泵以及液壓油箱，與其不同的是，在這一系統(tǒng)下，對(duì)流量的控制需要通過(guò)BZZ3轉(zhuǎn)向器控制流量放大閥主閥芯的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這一方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流量大小的實(shí)時(shí)控制，以此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的。

2 50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失

節(jié)能型轉(zhuǎn)載機(jī)的建設(shè)不僅符合國(guó)家當(dāng)前對(duì)能源節(jié)約的要求，同時(shí)也能夠有效的節(jié)約工程成本，因此，有必要對(duì)50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的節(jié)能情況進(jìn)行分析，對(duì)此，可以通過(guò)對(duì)其功率損失進(jìn)行分析的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失

對(duì)負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的計(jì)算首先需要對(duì)這一系統(tǒng)的性能進(jìn)行了解，其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向泵排量、傳動(dòng)比以及轉(zhuǎn)向器排量等都屬于必須關(guān)注的參數(shù)，在對(duì)功率損失進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，都需要有所應(yīng)用。對(duì)功率損失的計(jì)算需要從三個(gè)角度出發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)，一種情況為無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況，第二種為單獨(dú)轉(zhuǎn)向工況，第三種為復(fù)合轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況。

就第一種情況而言，由于在這一工況下不存在轉(zhuǎn)向動(dòng)作，因此在對(duì)其功率進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，由轉(zhuǎn)向泵運(yùn)轉(zhuǎn)所帶來(lái)的功率的損失便等同于當(dāng)前情況下的功率損失。

就第二種情況而言，鑒于其處于單獨(dú)轉(zhuǎn)向的情況，因此可以認(rèn)為，裝載機(jī)除轉(zhuǎn)向動(dòng)作之外，并不存在其他動(dòng)作。在對(duì)這一情況下的功率進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，首先需要了解轉(zhuǎn)向泵在運(yùn)行過(guò)程中所輸出的總功率，其次要對(duì)轉(zhuǎn)向所消耗的功率進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算前者所得到的數(shù)值減去后者的數(shù)值，便為這一情況下的功率損失量。

就第三種情況而言，在這一情景下，裝載機(jī)一般處于前兩種情況結(jié)合的狀態(tài)，換句話說(shuō)，裝載機(jī)處于一邊工作一邊轉(zhuǎn)向的狀態(tài)，這一狀態(tài)下的功率損失計(jì)算并不復(fù)雜，工作人員只需要對(duì)轉(zhuǎn)向功率進(jìn)行計(jì)算便能夠得到功率損失的總量。

通過(guò)對(duì)上述三種情況下功率損失的計(jì)算，最終得出負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的情況如表1所示。

表1 負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失情況

通過(guò)對(duì)表1中的數(shù)值的觀察發(fā)現(xiàn)，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功率損失數(shù)值為3.9kW，單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下功率損失數(shù)值為18.4kW，復(fù)合動(dòng)作工況下功率損失數(shù)值為3.1kW。由此可見(jiàn)，在三種轉(zhuǎn)向情況下，均存在功率損失的問(wèn)題，相對(duì)而言，單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下的功率損失最大，無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況次之，復(fù)合動(dòng)作工況下功率損失最小。后兩種情況功率損失量不存在較大差距。

2.2 流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失

與對(duì)負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的計(jì)算過(guò)程相同，在對(duì)流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的計(jì)算過(guò)程中，同樣需要首先了解系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向泵排量、傳動(dòng)比以及轉(zhuǎn)向流量等均應(yīng)作為重要參數(shù)進(jìn)行考慮。計(jì)算過(guò)程中，同樣分為三種工況，即無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況、單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況與復(fù)合動(dòng)作工況三種。

首先，在無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作的工況下，功率的損耗情況與轉(zhuǎn)向泵流量的輸出數(shù)值相等，在對(duì)流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)表進(jìn)行參照的情況下，通過(guò)相應(yīng)計(jì)算過(guò)程能夠得出這一工況下的功率損失。

其次，在單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下，對(duì)功率損失的計(jì)算與負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下的計(jì)算方式相同，需要將轉(zhuǎn)向泵在運(yùn)行過(guò)程中消耗的總流量與轉(zhuǎn)向所消耗的流量相減得出，最終計(jì)算出功率的損失情況。

最后，在復(fù)合動(dòng)作工況下，工作人員可以通過(guò)流量發(fā)達(dá)閥管路壓力損失等參數(shù)計(jì)算出最終的轉(zhuǎn)向所消耗的流量，其所得出的結(jié)果即為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功率損失。

通過(guò)對(duì)上述計(jì)算所得出的最終結(jié)果的整理，發(fā)現(xiàn)流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在上述三種工況下的功率損失情況如表2所示。

表2 流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在三種工況下的功率損失

通過(guò)對(duì)表2的分析可以發(fā)現(xiàn)，在無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下，裝載機(jī)的功率損失數(shù)值為2.9kW，在單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下，裝載機(jī)的功率損失數(shù)值為8.9kW，而在復(fù)合動(dòng)作工況下，裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率的損失數(shù)值則為0.6kW。通過(guò)將三種工況下功率損失的數(shù)值的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下，三種工況均存在功率的損失情況，相對(duì)而言，單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況下的功率損失最大，無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況次之，符合動(dòng)作工況下功率損失最小。

2.3 兩種液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下功率損失對(duì)比

通過(guò)將兩種液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下的功率損失的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者之間的差別見(jiàn)表3。

表3 兩種液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下的功率損失對(duì)比

通過(guò)對(duì)表3的觀察發(fā)現(xiàn)，兩種系統(tǒng)下，單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況的功率損失量均為最大，無(wú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況次之，復(fù)合動(dòng)作工況下的功率損失數(shù)值最小。整體對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言，流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在功率損耗方面數(shù)值較小。

3 提高50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能性的方法

鑒于上述兩種系統(tǒng)在功率消耗方面的差異，為使50型裝載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能性能夠達(dá)到最好，應(yīng)用流量放大液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加有利于達(dá)到這一目的。同時(shí)，在具體的轉(zhuǎn)向過(guò)程中，為最大程度節(jié)約能源，一定避免出現(xiàn)單獨(dú)轉(zhuǎn)向動(dòng)作工況，盡可能采取便工作邊轉(zhuǎn)向的方式來(lái)完成轉(zhuǎn)向過(guò)程。

4 結(jié)論

50型裝載機(jī)在目前屬于一種較為先進(jìn)的轉(zhuǎn)載機(jī)，其液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩種，針對(duì)前者而言，后者在節(jié)能方面效果較好，因此在工程中可以推廣應(yīng)用。除此之外，對(duì)于工況的選擇也要傾向于復(fù)合動(dòng)作工況，這樣的方式更加有利于裝載機(jī)節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)。

[1]張中元.轉(zhuǎn)載機(jī)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的探討[J].化工礦物與加工，2014.

[2]楊占敏.工程機(jī)械設(shè)計(jì)與優(yōu)化叢書(shū)一輪式裝載機(jī)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2016.

TH243

A

1671-0711（2016）11（上）-0075-02