整體自裝卸運輸車液壓系統(tǒng)雙向平衡釋放閥優(yōu)化設(shè)計

張河寧，宋淼，段馨蕊

摘 要：針對整體自裝卸運輸車液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。液壓系統(tǒng)為研究對象，提出一種液壓系統(tǒng)雙向平衡釋放的設(shè)計方法。對整體自裝卸運輸車液壓系統(tǒng)雙向平衡釋放進行設(shè)計計算，并完成相關(guān)液壓元件選型，為液壓系統(tǒng)實際應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：整體自裝卸運輸車;液壓系統(tǒng);雙向平衡釋放閥

中圖分類號：U462.1 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）23-104-03

Optimum Design of Bidirectional Balanced Release Valve for Hydraulic System

of Integral Self-loading and Unloading Transport Vehicle

Zhang Haining， Song Miao， Duan Xinrui

（ Beijing Sanxing Automobile Co.， Ltd.， Beijing 100000 ）

Abstract： Aiming at the stability and safety of the hydraulic system of the integral self-loading and unloading truck. Hydraulic system is the research object. A design method of bidirectional balanced release of hydraulic system is proposed. This paper designs and calculates the bi-directional balanced release of the hydraulic system of the integral self-loading and unloading truck， and completes the selection of relevant hydraulic components， which provides a reference for the practical application of the hydraulic system.

Keywords： Integral self-loading and unloading truck; Hydraulic system; Bi-directional balanced release valve

CLC NO.： U462.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-104-03

引言

隨著現(xiàn)代運輸業(yè)快速發(fā)展，裝卸安全性是運輸車輛的必然要求。整體自裝卸運輸車雙向平衡釋放閥取代傳統(tǒng)的液壓行程閥，實現(xiàn)托盤裝載到位后將油缸卸荷，避免裝卸機構(gòu)結(jié)構(gòu)件承受油缸的不利作用，簡化管路連接，提高可靠性。完成快速應(yīng)急卸載功能。實現(xiàn)對壓力沖擊的緩沖和過載壓力的卸荷，使系統(tǒng)工作平穩(wěn)，有效保護油缸和機構(gòu)不會過載，保證系統(tǒng)的可靠性。提高自裝卸式的自動化水平是新時期自裝卸運輸車的要求。

1 整體自裝卸運輸車液壓系統(tǒng)雙向平衡釋放閥設(shè)計

整體自裝卸運輸車液壓系統(tǒng)雙向平衡釋放閥，按其功能分為平衡系統(tǒng)和釋放系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)外觀如圖1所示。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性好，該系統(tǒng)應(yīng)用電液比例多路換向閥?？赏瓿蛇h程控制和無極調(diào)控。其原理圖如圖2所示。

平衡系統(tǒng)由單向功能，液控節(jié)流功能及溢流功能組成。主要控制油缸鎖住回路，保持負載位置不變。負載按要求的速度平穩(wěn)下降，控制下降速度。超過設(shè)定壓力時，溢流功能開啟，以免油缸超壓損壞。

釋放系統(tǒng)由一位一通電磁閥和節(jié)流功能組成。常開式電磁閥，電磁閥電磁鐵通電時，連桿被提升，副閥打開。壓力流體被排出。電磁閥電磁鐵斷電時，連桿復(fù)位，副閥關(guān)閉。達到斷流密封作用。節(jié)流限制液體流量大小。

圖1 ?雙向平衡釋放閥外觀圖

圖2 ?雙向平衡釋放閥原理圖

2 液壓系統(tǒng)計算及元件選型

2.1 舉升臂油缸計算

已知舉升臂油缸最大推力為124.7kN，最大拉力為156.3kN。舉升臂油缸為2支油缸，舉升缸最高工作壓力初定28MPa。

2.1.1 舉升臂油缸參數(shù)計算

舉升臂油缸最大推力時缸徑最小應(yīng)為：

D1—舉升臂油缸缸徑（mm）;

F推—2支舉升臂油缸最大推力（N）;

P設(shè)—舉升臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）。

舉升臂油缸最大拉力時缸徑應(yīng)為：

D1—舉升臂油缸缸徑（mm）;

F拉—2支舉升臂油缸最大拉力（N）;

P設(shè)—舉升臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）;

ψ—舉升臂油缸無桿腔和桿腔面積比，取1.64。

根據(jù)以上計算，舉升臂油缸缸徑選φ80mm，桿徑φ50mm，外徑φ102mm，行程1320mm，連接銷軸φ40mm。

2.2 吊鉤臂油缸計算

已知吊鉤臂油缸最大推力為143.7kN，最大靜拉力為145.9kN ，運動時最大拉力為94.2kN。吊鉤臂油缸為兩支油缸，吊鉤臂油缸最高工作壓力初定28MPa。

2.2.1 吊鉤臂油缸參數(shù)計算

吊鉤臂油缸最大推力時缸徑最小應(yīng)為：

D1—吊鉤臂油缸缸徑（mm）;

F推—2支吊鉤臂油缸最大推力（N）;

P設(shè)—吊鉤臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）;

吊鉤臂油缸最大拉力時缸徑應(yīng)為：

D1—吊鉤臂油缸缸徑（mm）;

F拉—2支吊鉤臂油缸最大拉力（N）;

P設(shè)—吊鉤臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）;

ψ—吊鉤臂油缸無桿腔和桿腔面積比，取1.64;

根據(jù)以上計算，吊鉤臂油缸缸徑選φ80mm，桿徑φ50mm，外徑φ102mm，行程550mm，連接銷軸φ40mm。

3 系統(tǒng)流量及液壓泵參數(shù)的計算

3.1 舉升臂油缸容積計算

V1—舉升臂油缸活塞腔容積（m3）;

d—舉升臂油缸活塞直徑（m）;

L—舉升臂油缸行程（m）。

兩支舉升臂油缸的活塞腔容積為

V2—舉升臂油缸桿腔容積（m3）;

d2—舉升臂油缸活塞桿直徑（m）。

兩支舉升臂油缸的桿腔容積為

3.2 吊鉤臂油缸容積計算

V3—吊鉤臂油缸活塞腔容積（m3）;

d3—吊鉤臂油缸活塞直徑（m）;

L2—吊鉤臂油缸行程（m）。

兩支吊鉤臂油缸的活塞腔容積為

V4—吊鉤臂油缸桿腔容積（m3）;

d4—吊鉤臂油缸活塞桿直徑（m）。

兩支吊鉤臂油缸的的桿腔容積為

3.2 系統(tǒng)流量計算

系統(tǒng)要求裝卸時間在40s內(nèi)完成，取32s。32s內(nèi)要完成卸車的任務(wù)系統(tǒng)要提供的流量值為：

η—液壓系統(tǒng)容積效率，取0.95。

系統(tǒng)流量要大于38.25L/min。

3.3 液壓泵參數(shù)確定及系統(tǒng)流量核算

根據(jù)以上計算，選取A2F28R2P4柱塞式定量泵，該泵排量28.1ml/r，額定壓力35 MPa，最高壓力40MPa，最高轉(zhuǎn)速2800r/min，取力器總速比為0.932，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速1500 r/min，取力器轉(zhuǎn)速為：

n—取力器轉(zhuǎn)速（r/min）;

n1—發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r/min）;

i—取力器總速比。

系統(tǒng)流量為：

q—系統(tǒng)流量（L/min）;

n—取力器轉(zhuǎn)速（r/min）;

Vg—柱塞式定量泵排量（ml/r）;

系統(tǒng)流量為45.2L/min>38.25L/min，滿足系統(tǒng)工作要求。

4 雙向平衡釋放閥的選型

系統(tǒng)中，雙向平衡釋放閥的最大流量取決于系統(tǒng)流量。系統(tǒng)流量為45.2L/min。

則雙向平衡釋放閥的流量取大于45.2L/min即可。設(shè)計雙向平衡釋放閥的最大流量60L/min。最大控制壓力32MPa。設(shè)計插裝閥塊由以下平衡系統(tǒng)圖3及釋放系統(tǒng)圖4組成。

圖3 ?平衡系統(tǒng)

圖4 ?釋放系統(tǒng)

圖5 ?雙向平衡釋放閥外觀圖

5 對比分析

目前自裝卸運輸車液壓系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的行程閥，負載到位后。使油缸卸荷。只有單向作用的。

本設(shè)計提供一種能夠簡化管路連接。安全耐用的自裝卸運輸車雙向平衡釋放閥。

6 結(jié)論

6.1 液壓系統(tǒng)雙向平衡釋放閥釋放功能

通過液壓回路中設(shè)置電控釋放閥將油缸的有桿腔和無桿腔連接并通油箱，使裝卸機構(gòu)借助重力實現(xiàn)自動下降。應(yīng)用釋放閥可實現(xiàn)以下三項重要功能：

（1）在液壓系統(tǒng)無法正常操作情況下，可利用釋放閥將托盤釋放到地面，完成應(yīng)急卸載。

（2）取代傳統(tǒng)的液壓行程閥，實現(xiàn)托盤裝載到位后將油缸卸荷，避免裝卸機構(gòu)結(jié)構(gòu)件承受油缸的不利作用，簡化管路連接，提高可靠性。

（3）倒車時不必接通取力器，可實現(xiàn)吊鉤的可控下降，快速完成掛鉤對位。

6.2 防過載功能

在舉升油缸的進出油口設(shè)置雙向平衡釋放閥，實現(xiàn)對壓力沖擊的緩沖和過載壓力的卸荷，使系統(tǒng)工作平穩(wěn)，有效保護油缸和機構(gòu)不會過載，提高系統(tǒng)的可靠性。

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