真空加注在礦用自卸車懸掛油缸油液加注的應(yīng)用

呂鵬飛，劉久遠(yuǎn)

（徐州徐工礦業(yè)機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

礦用自卸車在惡劣路況下運行，由于車輛顛簸使駕駛舒適性變差，并對車身結(jié)構(gòu)沖擊嚴(yán)重，導(dǎo)致駕駛員疲勞和車身壽命縮減故障頻發(fā)[1]。而油氣懸掛結(jié)構(gòu)能夠起到吸振緩沖的作用，因此在礦用自卸車中應(yīng)用廣泛。徐州徐工礦業(yè)機械有限公司某系列自卸車采用此油氣懸掛結(jié)構(gòu)，在市場性能表現(xiàn)優(yōu)異，客戶好評如潮，以至于此礦車所在裝配生產(chǎn)線亟需產(chǎn)能提升方能滿足旺盛訂單需求。

1 油氣懸掛結(jié)構(gòu)、功能及工作原理

1.1 油氣懸掛結(jié)構(gòu)

此款礦用自卸車包含前橋、中后橋2部分油氣懸掛結(jié)構(gòu)。前橋油氣懸掛結(jié)構(gòu)為單缸式，如圖1所示。其結(jié)構(gòu)特點為工作油與高壓氮氣按照一定配比充入懸掛缸內(nèi)，并通過單向充氣閥將油氣介質(zhì)封閉。前懸掛缸P1口為充氣閥、P2口為堵頭，2個口通過腔體互通。

圖1 前橋油氣懸掛結(jié)構(gòu)

中后橋油氣懸掛結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括1個中橋懸掛油缸、1個雙氣室蓄能器、1個后橋懸掛油缸，三者通過液壓管路連接。其中雙氣室蓄能器充氮氣至規(guī)定壓力，懸掛油缸充液壓油至規(guī)定長度。

1.2 油氣懸掛的功能

油氣懸掛的功能如下：①承載車體本身及其所有安裝物體的質(zhì)量；②傳遞、承受、緩和路面作用于行動機構(gòu)上的各向反力及所形成的力矩；③減輕不平路面激勵對車身造成的沖擊和振動；④在保證車輛行駛平順性的同時，為上裝系統(tǒng)提供相對穩(wěn)定的支撐平臺，并承受行駛過程中的動載荷。

圖2 中后橋油氣懸掛結(jié)構(gòu)

1.3 油氣懸掛的工作原理

油氣懸掛裝置為高壓氣體彈簧。車輛行駛時，地面的反作用力經(jīng)車輪、擺臂傳至油氣彈簧，經(jīng)過液體介質(zhì)如液壓油，再將力傳遞于高壓氣體（純凈氮氣），以緩和車輛的振動。本裝置采用雙氣室式具有平衡功能的油氣懸掛，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、減振性能好、工作特性較穩(wěn)定。油氣彈簧的非線性特性可保證車輛具有良好的平順性能。

當(dāng)懸掛受壓時，氮氣被壓縮，儲存能量。活塞桿伸出時，氮氣膨脹釋放能量，起到彈簧元件的作用，以緩和路面的沖擊力。油氣懸掛內(nèi)部通過布置節(jié)流孔，活塞桿在往復(fù)運動過程中推動油液流經(jīng)節(jié)流孔產(chǎn)生阻尼，起到衰減振動的作用。

前懸掛上鉸鏈采用關(guān)節(jié)軸承通過銷軸與車體附座連接，下鉸鏈通過錐面與懸掛轉(zhuǎn)向節(jié)連接，懸掛缸同時又起轉(zhuǎn)向主銷的作用，承受側(cè)向壓力。

中后懸掛由上下2個關(guān)節(jié)軸承分別固定在車架與后橋上，內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上與前懸掛相同。后兩橋油氣彈簧采用前后連通的平衡懸掛，通過高壓軟硬管路將彈簧主油腔連通后連接雙氣室蓄能器，雙氣室蓄能器由2個高低壓氣室組成，通過缸筒端部的充氣閥分別沖入高壓和低壓氮氣。當(dāng)車輛在不平路面行駛時能夠顯著降低單輪懸掛的瞬態(tài)沖擊力，改善使用環(huán)境。油氣懸掛的特性由充油長度、充氣長度和充氣壓力的大小決定。因此，充氣和充油是否正確決定了油氣懸掛的使用效果。

其中油氣懸掛充氮氣現(xiàn)有專用充氣工藝已滿足產(chǎn)能提升后生產(chǎn)節(jié)拍，此處不做贅述。而懸掛油缸液壓油加注不能滿足產(chǎn)能提升后的生產(chǎn)節(jié)拍，亟需升級優(yōu)化加注工藝。

2 懸掛油缸原加注工藝

2.1 前懸掛油缸

確保前懸活塞桿處于全縮狀態(tài)，拆下P1口充氣閥，從此口充油。拆下P2口堵頭，以便排氣，用手壓泵充油至P1口，直至P2口溢出油，靜置15 min（排出缸內(nèi)氣體），再加油至P2口油液溢出。充油完成，將P1口充氣閥裝上，P2口用螺堵緊固。

2.2 中后懸掛油缸

在水平地面上連接后懸充油管路，保證中后懸掛上端面處于同一水平面，將單個懸缸拉伸活塞桿伸出至長度A（A為單個懸掛油缸伸出長度規(guī)定值）后固定。拆除充油口1、充油口2這2處堵頭，2人配合用手壓泵連接任一懸掛油缸充油口充油，至另一口溢出油為止。靜置15 min以釋放油液及懸缸內(nèi)氣泡，然后再次充油至油液溢出。充油完成，裝上充油口1、充油口2這2處的堵頭。

若無法保證某側(cè)中后懸掛油缸和上端面處于同一水平面上，則需2個油缸缸桿伸出長度之和為2A，從較高的一個油口充油，直至另一較低油口冒出油。靜置15 min排氣，堵上較低油口，用管外徑小于10 mm的管路繼續(xù)充油至較高油口油液溢出。

此種加注工藝耗時較長，無法滿足該礦車裝配生產(chǎn)線油品加注工位產(chǎn)能提升后的生產(chǎn)節(jié)拍要求且無法做到精準(zhǔn)加注，亟需優(yōu)化升級懸掛油缸液壓油加注工藝技術(shù)。

采用真空加注設(shè)備可以自動對車輛懸掛油缸進(jìn)行一次真空、大漏檢測、二次真空、小漏檢測、壓力加注、保壓、壓力均衡、提示完成，從而完成一個加注循環(huán)[2]，可有效解決此難題。

3 真空加注設(shè)備主要基本單元及參數(shù)

3.1 真空加注設(shè)備主要基本單元

真空加注設(shè)備主要基本單元主要包括：①控制單元。對系統(tǒng)的邏輯進(jìn)行綜合分析，并控制各執(zhí)行元件進(jìn)行有效的動作，主要包括PLC、觸摸屏、低壓電氣、電機保護(hù)等。②氣控單元。完成電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換，并為各電磁閥及管路提供潔凈、干燥的壓縮空氣等，主要包括空氣潔凈器、調(diào)壓閥、電磁閥、氣壓報警、氣動管件等。③真空單元。完成系統(tǒng)真空的獲得及真空度的控制，對系統(tǒng)進(jìn)行檢漏等，主要包括真空泵、真空計、真空塊、真空閥等。④加注單元。實現(xiàn)液壓油的加注，同時實現(xiàn)流量統(tǒng)計及加注壓力控制，主要包括加注泵、流量計、壓力計等。⑤補液儲液單元。用于完成液壓油的補液及儲存，具有罐空報警功能，主要包括補液管路等。

3.2 設(shè)備主要參數(shù)

設(shè)備主要參數(shù)如表1所示。

表1 設(shè)備主要參數(shù)

4 設(shè)備操作流程

4.1 設(shè)備啟用先決條件

設(shè)備啟用先決條件如下：控制電源已接通，設(shè)備處于準(zhǔn)備狀態(tài)，設(shè)備無報警信息，掃描功能已開啟（根據(jù)現(xiàn)場需求是否自動掃描判斷車型），加注槍已選擇，車型已選擇。

4.2 懸掛油缸加注工藝步驟

4．2．1 中后懸掛油缸加注工藝步驟

中后懸掛油缸加注工藝步驟如下：①選擇機型、連接加油槍。將懸掛油缸表面清理干凈，并將充油口堵頭擰松；將油缸封蓋與堵頭取下，將2個快速接頭與左右懸掛油缸充油口同時連接。②車輛起吊。在車架后吊點安裝卸扣，用行車將礦車尾端吊起，推入馬腿；測量中后懸掛油缸伸出長度，兩者長度之和為2A。③按啟動按鈕。旋轉(zhuǎn)總電源開關(guān)，接通電源，操作面板總電源指示燈亮。④啟動設(shè)備。轉(zhuǎn)動操作面板上控制電源開關(guān)到“開”狀態(tài)，待顯示屏上出現(xiàn)待機界面，將工作模式轉(zhuǎn)到“自動”狀態(tài)，按下“設(shè)備啟動”，設(shè)備真空泵組啟動，檢查各壓力表。⑤選擇加注車型。觸摸屏幕進(jìn)行車型編號選項，點擊輸入數(shù)字即選擇車型。⑥加注。按下槍頭綠色啟動按鈕，綠色指示燈亮，開始真空加注過程。⑦加注完成，加注槍放回槍架。加注完成后，加注指示燈滅，蜂鳴器響3 s，提示加注完成；取下快速加注頭，加注槍放回槍架。⑧緊固堵頭。從懸掛油缸拆卸快插接頭，充油口用原堵頭和封蓋手感緊固，并緊固固標(biāo)。⑨車輛下架。行車起吊車輛，快速推出馬腿，緩慢將車輛落地。

4．2．2 前懸掛油缸加注工藝步驟

前懸掛油缸加注工藝步驟如下：①連接加油口。將懸掛油缸表面清理干凈，并將注油口絲堵擰下，緊固快速接頭并與槍口連接。②選擇加注車型。重復(fù)中后懸掛充油作業(yè)規(guī)范步驟3、4，觸摸屏幕輸入編號選擇車型。③單雙槍選擇。前懸掛油缸充油選擇單槍加注。④加注。按下槍頭綠色啟動按鈕，綠色指示燈亮，開始真空加注過程。⑤單雙槍選擇。加注完成，取下快速加注頭，加注槍放回槍架；注油口用原絲堵緊固，清理油跡；取加油槍連接下一油缸，繼續(xù)充油。

4.3 設(shè)備自動運行過程

設(shè)備自動運行過程如下：①管路壓力平衡。車輛管路與設(shè)備管路連接，對車輛管路可能存在的壓力進(jìn)行釋放。②粗抽真空。當(dāng)前真空值小于設(shè)定值，到達(dá)設(shè)定時間后，進(jìn)入下一步；如果在設(shè)定的時間內(nèi)，真空值大于設(shè)定值，系統(tǒng)產(chǎn)生粗抽真空報警。③細(xì)抽真空過程。當(dāng)前真空值小于設(shè)定值，到達(dá)設(shè)定時間后，進(jìn)入下一步；如果在設(shè)定的時間內(nèi)真空值大于設(shè)定值，系統(tǒng)產(chǎn)生細(xì)抽真空報警。④真空檢漏過程。當(dāng)前真空值小于設(shè)定值，到達(dá)設(shè)定時間后，進(jìn)入下一步；如果在設(shè)定的時間內(nèi)，真空值大于設(shè)定值，系統(tǒng)產(chǎn)生真空檢漏報警。⑤二次真空過程。二次真空不進(jìn)行真空值比較，設(shè)定時間到達(dá)后進(jìn)入下一過程。⑥真空結(jié)束過程。此過程以上按下加注停止，進(jìn)入準(zhǔn)備過程。⑦加注過程，進(jìn)行液體加注。當(dāng)選擇加注方式為定壓加注且到達(dá)設(shè)定的壓力時，進(jìn)入下一過程，加注壓力建議在0.35～0.4 MPa；當(dāng)選擇方式為定量加注且到達(dá)設(shè)定量后，進(jìn)入回吸過程；當(dāng)加注量不在設(shè)定的偏差范圍內(nèi)時，會出現(xiàn)加注量過多或者加注量過少報警。⑧加注保壓過程。定量方式無保壓過程，到達(dá)設(shè)定的保壓時間后進(jìn)入下一過程，保壓時間建議為5 s。⑨回吸不帶吹氣過程。到達(dá)設(shè)定時間后進(jìn)入下一過程，設(shè)定時間建議為5 s。⑩吹氣回吸過程。到達(dá)設(shè)定時間后進(jìn)入下一過程，設(shè)定時間建議為5 s。?壓力平衡過程。到達(dá)設(shè)定時間后進(jìn)入下一過程，設(shè)定時間建議為5 s。?加注完成，等待取下槍頭。蜂鳴器響3 s，提示加注完成。?按下加注槍頭紅色按鈕，槍爪松開，進(jìn)入防滴回吸過程。?加注槍放置槍架后進(jìn)入管路凈化過程。

本設(shè)備加注方式有定壓加注、定量加注2種選擇。定壓加注為加注過程中顯示的加注壓力當(dāng)前值大于等于設(shè)定的壓力值后，設(shè)備停止加注，進(jìn)入下一狀態(tài)；定量加注為加注過程中顯示的加注量大于等于當(dāng)前加注量后，設(shè)備停止加注，進(jìn)入下一狀態(tài)。本款自卸車前懸掛油缸采用定量加注，中后懸掛油缸采用定壓加注。

4.4 懸掛油缸真空加注時注意事項

懸掛油缸真空加注時應(yīng)注意以下事項：如壓縮空氣過濾器內(nèi)有水，應(yīng)當(dāng)及時排放；加注過程中，應(yīng)保證加注槍與懸掛油缸連接牢固、無晃動現(xiàn)象；加注完成后把加注槍放回槍架，進(jìn)行管路凈化；加注過程出現(xiàn)異常，可按操作板上的急停按鈕，排除異常后復(fù)位。

5 結(jié)束語

此礦車裝配生產(chǎn)線采用懸掛油缸真空加注設(shè)備新工藝后，大大縮短了懸掛油缸液壓油加注時間，實現(xiàn)產(chǎn)能提升，突破裝配工時的瓶頸；現(xiàn)場操作員工減少1人，實現(xiàn)少人化；并且可實現(xiàn)油液加注精準(zhǔn)化、智能化，滿足智能工廠的建設(shè)需求。