重型自卸车防侧翻的结构设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流一、二、 重型自卸车防侧翻的结构设计三、摘 要目前使用的重型自卸车由于载重量大,工作路况的复杂,加之所载矿砂的粘度、湿度较大,在车厢举倾时,矿砂经常不能完全从车厢中流出,使车厢重心发生偏移。当在有一定坡度的路面上卸货时,自卸车便可能发生侧翻。为了解决这个问题,本课题首先通过分析明确自卸车发生侧翻的前提条件,然后在车厢下底盘后横梁上固定一对由液压系统控制的支腿。当车厢举倾之前,此液压系统开始工作,通过液压缸推动支腿支承地面,防止自卸车侧翻。根据工作要求计算出支腿的支撑力以及相关性能参数,选择液压缸、液压泵、单向阀、溢流阀、调速阀、电磁换向阀等液
2、压元件,完成支撑系统的液压原理图,并画出支撑系统与自卸车的装配图。为了使结构简单,减少系统泄漏,提高稳定性。本设计中采用集成块,将各阀集成在一个油路板上。关键词:重型自卸车;侧翻;液压系统AbstractThe heavy type dumper is over weight vehicle. It often runs on the complicated road surface. Because its freight such as silt, ore is sticky, the freight can not be dumped completely when the carria
3、ge is lifted. The remainder is glued to the carriage, so the gravity center of carriage will have an offset. When the dumper dumps freight on the certain slope road surface, the carriage will be likely to roll. For solving this problem, the roll precondition is analyzed firstly in this subject matte
4、r, then a pair of landing legs controlled by hydraulic system is fixed in the rear cross beam of chassis mainframe. This hydraulic system begins to wok before the carriage is lifted, then hydraulic cylinder drives landing legs to support road surface to protect rolling. According to its request, the
5、 holding power of landing legs can be calculated, then hydraulic cylinder, hydraulic pump, check valve, speed control valve and magnetic exchange valve and so on also can be choosed, and that hydraulic schematic diagram of support system and assembly diagram of support system and dumper can be accom
6、plished.In order to make structure simple, decrease leak, improve stabilization, integrated package is adopted in this design. Sorts of valves can be integrated in an oil road package.Keywords: Heavy type dumper; Roll; Hydraulic system 目 录摘 要IAbstractII1 引言12 总体设计计算32.1 计算分析32.1.1 总体分析计算32.1.2 设计计算7
7、2.2 本章小结73 拟定方案93.1 方案设计93.1.1 执行液压缸的基本要求93.1.2 原理图设计93.2 本章小结114液压缸的尺寸计算124.1 缸筒材料的选择124.1.1 缸筒材料的选择124.1.2 缸筒的设计要求124.2 液压缸的计算134.3 液压缸最小导向长度的确定184.4 活塞杆弯曲稳定性校核194.5 密封圈的选择204.6 本章小结215 液压元件的选择235.1 液压泵的选择235.2 液压阀件的选择265.2.1 单向阀的选择265.2.2 电磁换向阀的选择275.2.3 调速阀的选择285.2.4 溢流阀的选择295.3过滤器的选择及计算315.4 油箱
8、组件的设计及选择325.5 系统油液温升的验算及冷却335.6 液压管路的尺寸选择365.7 本章小结396 液压油路板的结构与设计406.1 油路板的设计406.2 本章小结43结 论44参 考 文 献46致 谢47附 录48.精品文档.四、 本课题的主要研究内容(提纲)1. 总体设计及其计算,主要进行侧翻的计算分析。2. 对静止状态整车为刚性、静止状态考虑悬架因素、静止状态上装举升20时考虑悬架因素等三种不同情况的验算以及对选择方案的初步计算。3. 拟定方案设计,主要是对采用的液压缸的设计原理的阐述,及原理图的绘制。4. 液压缸的设计及其尺寸计算,包括缸筒材料的选择、液压缸的计算、液压缸最
9、小导向长度的确定、活塞杆弯曲稳定性校核、密封圈的选择。5. 液压元件的选择包括液压泵的选择、液压阀件的选择、过滤器的选择计算、油箱组件设计选择、系统油液温升验算及冷却、液压管路的尺寸选择。6. 液压油路板的结构与设计,主要是油路板的设计分析,包括油路板的布局及油道的设计制作等。 设计包括:液压原理cad图、液压装配cad图、制动盘cad图、制动器cad图、总装cad图。请加参数12497263371 引言随着中国经济的飞速发展,机械、建筑等行业持续升温,同时对交通运输行业的要求越来越高,要求运输效率更高、运输速度更快、运输成本更低。在此形势之下,重型自卸车由于载重量大,受到用户的一致青睐。因此
10、近几年重型自卸车发展速度较快,尤其是在矿山冶金等行业,重型自卸车的市场占有率更是居高不下。但随着重型自卸车使用得越来越多,一些问题也逐渐暴露出来。首先是侧翻问题。由于在设计过程中过于追求大载重量,致使车厢往往设计过大,使得超载问题常常发生。以斯太尔王为例,其中一款额定载重量为16吨,但据实际了解在使用过程中可超载接近20吨。由于超载严重,安全问题屡见不鲜。其中在卸货过程中重型自卸车发生侧翻的情况屡有发生。重型自卸车载重量大,自卸地的路况复杂,往往是在恶劣的矿山等场地作业,路面崎岖不平或存在斜坡。加之所装载的货物,以矿砂为例,粘度、湿度较大,运输过程中又由于颠簸而被压实。在卸货车厢举倾时,矿砂有
11、时不能完全地均匀地从车厢中全部流出,可能发生一侧矿砂滑落而另一部分矿砂粘结在车厢的另一侧。这样车厢重心将发生偏移。当道路有一定坡度时,自卸车便会发生侧翻。为了解决这一生产运输过程中实际存在的问题,需要设计一套液压系统。有几种选择方案:一种是在车厢的底部安装液压马达,在车厢举升时由液压驱动产生冲击车厢的运动,从而使其产生振动,粉碎矿砂与车厢的粘结,使矿砂顺利滑落;第二种方案是在车厢内侧前端加装一个推板,在车厢举升到一定角度时时利用液压系统通过一个伸缩式液压缸推动推板使矿砂加速滑落,避免在举升至最高点时由于矿砂的粘结使自卸车重心偏移,发生侧翻事故;第三种方案是在车厢底侧后部加装一起重用支腿,在卸货
12、时伸出支撑于地面,支撑汽车,防止侧翻事故。本设计采用的是第三种方案。具体步骤是:首先通过计算分析,明确自卸车发生侧翻的前提条件,搞清楚是设计还是使用导致侧翻;然后分析选择整个液压系统的最大工作压力,并从支腿的受力开始,计算出液压缸各级缸径、筒壁厚以及活塞杆的直径,对照手册选择合适的数据,从而确定下液压缸的基本尺寸;由液压缸的流量选择其他液压元件-液压泵、换向阀、单向阀、溢流阀、调速阀以及过滤器、油管及其接头等元件。2 总体设计计算2.1 计算分析2.1.1 总体分析计算底盘车架的高度、副车架、车厢副纵梁、中间垫块、货箱等参数决定了自卸车的中心高度,其中副车架、车厢副纵梁、中间垫块的累加高度一般
13、为480550mm ,再加上高篮板货箱内高一般在20002200mm之间。自卸车的重心较一般的载货车要高。下面以中国重汽斯太尔王自卸车(底盘型号ZZ3312N2566)为样车进行计算分析。底盘整备质量=9800 kg簧上总质量=60000 kg底盘质心高度=800 mm上装质心高度=2385 mm整车质心高度=? (待求量)轮距=1800 mm外轮中心距=1939 mm板簧中心距=1006 mm板簧刚度=200 kg/mm(1) 静止状态整车为刚性时的侧翻计算静止状态整车为刚性时侧翻状态如图2.1所示。在不考虑悬架及轮胎弹性变形的情况下,即将整车视为“刚性汽车”的模型。根据有关资料可知,一般重
14、型汽车在侧翻时尚未发生侧滑,此时的侧翻计算较为简单,将有关参数代入相关公式1既可算出整车重心:图2.1 静止状态整车为刚性时侧翻示意图式中为横向斜坡角度。 (2) 静止状态考虑悬架因素的侧翻计算静止状态考虑悬架因素侧翻状态如图2.2所示。当整车停在横向角度为的斜坡上时。由于重力分力的作用,使得左、右悬架受力不均,产生的弹性变形也不一样,从而使得上装围绕上装的侧倾中心偏转一个角度,此时的整车力矩平衡近似方程1为 (2.1)图2.2 静止状态考虑悬架因素侧翻示意图上装围绕侧倾中心的旋转,是由于在上装重力分力的作用下,围绕点产生一个转矩M,从而使得一侧的板簧受压,另一侧的板簧受拉,因此,钢板弹簧刚度
15、的大小对整车的侧翻角度是有影响的,转矩M与的近似方程1为 (2.2)将具体数据带入方程(2.1)(2.2)得 =12.95 =24.13 其中: 由此可以看出,若考虑悬架的影响,上装及货物为60吨时,在12.95的斜坡上就可能导致侧翻。(3) 静止状态上装举升20时考虑悬架因素的侧翻计算 静止状态上装举升20时考虑悬架因素的侧翻状态如图2.3所示。自卸车一 般在举升卸货时发生侧翻事故较多,下面就一举胜20时,由于货箱重心的抬高,计算发生侧翻的坡度。按照一般细沙的安息角45,举升20时,货箱及货物中心高度可经过计算得出,为3048 mm 。 图2.3 静止状态上装举升20时考虑悬架因素侧翻示意图
16、此时,整车的重心高度为将有关的参数带入方程(1)(2)得 (2.3) (2.4) 由方程(2.3)(2.4)得=14.23 =21.8 整车在严重超载的情况下,侧向稳定角大大减小。本车在超载100%时侧向稳定角仅为12.95。而举升20时,稳定角仅为14.23,若再考虑轮胎的弹性变形的影响,侧向稳定角实际上要小于14.23。2.1.2 设计计算利用力矩平衡方程可得到支腿的外伸跨距最小值a5为其中:-支腿支撑中心与汽车中心线的距离;-转移重心到汽车中心线的距离;-剩余货物的质量(按照最危险情况计算,应取最大值)。考虑路面不平带来的影响以及车轮的干涉,加大其取值。取值935 mm 。支腿压力计算:
17、应按最危险的工况考虑,即随车其中运输车的大部分车轮被支撑液压缸定起,整车成为三点支撑状态,设载荷平均分配在三个支撑点上,则每个支腿上所承受的支撑载荷F5有:根据F和液压系统工作压力P(可按中、高压系统选P=816MPa),即可确定支撑液压缸的缸径。2.2 本章小结这一章主要进行了侧翻的计算分析,对三种不同情况的验算,以及对选择方案的初步计算。第一种只考虑了地面坡度对自卸车重心的影响,第二种考虑了坡度与悬架变形对自卸车重心的影响,第三种综合考虑了在卸货过程中地面坡度,悬架变形对自卸车重心的影响。3 拟定方案3.1 方案设计3.1.1 执行液压缸的基本要求(1)尽量缩短缸筒在初始位置时的长度,使其
18、不能与车轮相干涉。(2)液压缸顶出时间大约为。(3)液压缸行程。(4)收缩时间可以稍大于顶出时间,在此不做确切要求。3.1.2 原理图设计选定执行元件、油源类型、调速方案、液压基本回路后,再增添一些必要的元件和配置一些辅助油路,并对回路进行归并和整理,就可将液压回路合成为液压系统。系统合成时,应考虑以下几个问题:(1)这个系统能否实现要求的各项功能?是否要进行补充和修正?(2)有无多余或重复的元件和油路可以去掉或合并?(3)各液压回路之间是否会产生干扰?(4)系统会不会产生液压冲击?有没有防止液压冲击的措施?(5)控制油路是否可靠?(6)系统测压点的分布是否合理、正确?测压点应设在:液压泵的出
19、口、溢流阀的入口油路上;减压阀或增压器的出口由路上;顺序阀或背压阀的入口油路上;压力继电器或过滤器的前油路上;液压执行元件的进、出油口处。(7)系统是否有工作介质的净化装置?(8)系统工作的可靠性如何?对可靠性要求特别高的系统,需设置备用元件或回路。(9) 系统是否需要设置冷却、加热装置? 对于本设计方案,液压原理图的设计如下:(1)由设计要求和已知参数,可以分析使用双作用式收缩缸较合适,这样可以节省空间,增加活塞的行程。1(2)液压缸顶出时速度均匀,使用调速阀控制速度。(3)要求液压缸在车厢举倾到20时才开始工作,这样用一行程阀控制液压缸换向阀转换。(4)液压缸收缩时与车厢回落同时运动,用同
20、一回路控制推液压缸与举倾缸的收缩运动。(5)原理图如图3.1: 图3-1 原理图1- 油箱 2过滤器 3、7溢流阀 4液压泵 5、6单向阀 8双作用伸缩式液压缸 9调速阀 10、13行程开关 11三位四通电磁换向阀 12二位三通电磁换向阀工作过程:当车厢向上举倾到一定位置(大约20左右)时,行程开关10接通闭合,电磁铁1AY通电使电磁换向阀11工作在左位:进油路:油箱1过滤器2液压泵4单向阀6电磁换向阀11调速阀9液压缸下腔回油路:液压缸上腔电磁换向阀11单向阀5油箱1当液压缸伸出到工作行程终点时,行程开关13接通闭合,电磁铁3AY通电,使电磁换向阀12工作在左位,对系统进行卸荷:油路:油箱1
21、过滤器2液压泵4电磁换向阀12油箱1按下换向按纽,接通电磁铁2AY,同时电磁铁1AY、3AY断电,使电磁换向阀11工作在右位,液压缸回程:进油路:油箱1过滤器2液压泵4单向阀6电磁换向阀11液压缸上腔 回油路:液压缸下腔调速阀9电磁换向阀11单向阀5油箱1当液压缸收缩到终点时,压力升高,由溢流阀7进行卸荷。溢流阀3起安全阀作用,限制系统最高压力。3.2 本章小结这一章,主要是对采用的液压缸的设计原理的阐述,及原理图的绘制。对液压油路系统,进行了完善,增加了一个可以对油箱的温度进行控制的二级电磁换向阀, 并带有稳压装置和支撑保护装置。4 液压缸的尺寸计算4.1 缸筒材料的选择4.1.1 缸筒材料
22、的选择 选择缸筒材料时应注意以下几个方面:(1)一般要求有足够的强度和冲击韧性,对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等可选用以下材料2535,25CrMo,35CrMo,38CrMoAl,ZG200-400,ZG230-450,1Cr18Ni9,ZL105,5A03,5A06,ZCuAl10Fe3,ZCuAl10Fe3Mn2等。(2)缸筒毛坯:普遍采用退火的冷拨或热扎无缝钢管,国内市场上已有内孔经珩磨或内孔精加工,只需按所要求的长度切割无缝钢管,材料有20,35,45,27SiMn 。(3)对于工作温度低于-50C的液压缸筒,必须用35,45号钢,且要调质处理
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