重型自卸車防側(cè)翻的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）1總體設(shè)計及其計算，主要進(jìn)行側(cè)翻的計算分析。2. 對靜止?fàn)顟B(tài)整車為剛性、靜止?fàn)顟B(tài)考慮懸架因素、靜止?fàn)顟B(tài)上裝舉升20時考慮懸架因素等三種不同情況的驗算以及對選擇方案的初步計算。3. 擬定方案設(shè)計，主要是對采用的液壓缸的設(shè)計原理的闡述，及原理圖的繪 制。4. 液壓缸的設(shè)計及其尺寸計算，包括缸筒材料的選擇、液壓缸的計算、液壓 缸最小導(dǎo)向長度的確定、活塞桿彎曲穩(wěn)定性校核、密封圈的選擇。5. 液壓元件的選擇包括液壓泵的選擇、液壓閥件的選擇、過濾器的選擇計算、 油箱組件設(shè)計選擇、系統(tǒng)油液溫升驗算及冷卻、液壓管路的尺寸選擇。6. 液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計，主要是油路板的設(shè)計分析，包

2、括油路板的布局 及油道的設(shè)計制作等。設(shè)計包括：液壓原理cad圖、液壓裝配cad圖、制動盤cad圖、制動器cad 圖、總裝cad圖。請加參數(shù)1249726337目前使用的重型自卸車由于載重量大，工作路況的復(fù)雜，加之所載礦 砂的粘度、濕度較大，在車廂舉傾時，礦砂經(jīng)常不能完全從車廂屮流出， 使車廂重心發(fā)生偏移。當(dāng)在有一定坡度的路面上卸貨吋，自卸車便可能發(fā) 牛側(cè)翻。為了解決這個問題，木課題首先通過分析明確自卸車發(fā)牛側(cè)翻的前 提條件，然后在車廂下底盤后橫梁上固定一對由液壓系統(tǒng)控制的支腿。當(dāng) 車廂舉傾之前，此液壓系統(tǒng)開始工作，通過液壓缸推動支腿支承地面，防 止自卸車側(cè)翻。根據(jù)工作要求計算出支腿的支撐力以及

3、相關(guān)性能參數(shù)，選 擇液壓缸、液壓泵、單向閥、溢流閥、調(diào)速閥、電磁換向閥等液壓元件， 完成支撐系統(tǒng)的液壓原理圖，并畫出支撐系統(tǒng)與自卸車的裝配圖。為了使結(jié)構(gòu)簡單，減少系統(tǒng)泄漏，提高穩(wěn)定性。本設(shè)計中采用集成塊, 將各閥集成在一個油路板上。關(guān)鍵詞：垂型自卸車；側(cè)翻；液壓系統(tǒng)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 n

4、ot be dumped completely when the carriage 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

5、 analyzed firstly in this subject matter, 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

6、 rolling. according to its request, the 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

7、 support system and dumper can be accomplished-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摘要iabs tract ill1引言 12總體設(shè)計

8、計算 32.1計算分析32.1.1總體分析計算32.1.2設(shè)計計算72.2本章小結(jié)73擬定方案 93.1方案設(shè)計93.1.1執(zhí)行液壓缸的基本要求93.1.2原理圖設(shè)計93.2本章小結(jié)114液壓缸的尺寸計算124. 1缸筒材料的選擇124.1.1缸筒材料的選擇124. 1.2缸筒的設(shè)計要求124.2液壓缸的計算134. 3液壓缸最小導(dǎo)向長度的確定184.4活塞桿彎曲穩(wěn)定性校核194.5密封圈的選擇2022234. 6本章小結(jié)5液壓元件的選擇5. 1液壓泵的選擇235.2液壓閥件的選擇245. 2. 1單向閥的選擇245.2.2電磁換向閥的選擇265. 2. 3調(diào)速閥的選擇275.2.4溢流閥的選

9、擇285. 3過濾器的選擇及計算295.4油箱組件的設(shè)計及選擇錯誤!未定義書簽。5.5系統(tǒng)油液溫升的驗算及冷卻315. 6液壓管路的尺寸選擇335. 7本章小結(jié)35366液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計6. 1油路板的設(shè)計366. 2本章小結(jié)38結(jié)論 39參考文獻(xiàn)41致謝 42附錄 431引言隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械、建筑等行業(yè)持續(xù)升溫，同時對交通 運輸行業(yè)的要求越來越高,要求運輸效率更高、運輸速度更快、運輸成木更 低。在此形勢之下，重型自卸車由于載重量大，受到用戶的一致青睞。因 此近幾年重型自卸車發(fā)展速度較快，尤其是在礦山冶金等行業(yè)，重型自卸 車的市場占有率更是居高不下。但隨著重型自卸車使用得越來

10、越多，一些問題也逐漸暴露出來。首先 是側(cè)翻問題。由于在設(shè)計過程中過于追求大載重量，致使車廂往往設(shè)計過 大，使得超載問題常常發(fā)生。以斯太爾王為例，其中一款額定載重量為16 噸，但據(jù)實際了解在使用過程中可超載接近20噸。由于超載嚴(yán)重，安全問 題屢見不鮮。其屮在卸貨過程屮重型自卸車發(fā)生側(cè)翻的情況屢有發(fā)生。重型自卸車載重量大，自卸地的路況復(fù)雜，往往是在惡劣的礦山等場 地作業(yè)，路面崎嶇不平或存在斜坡。加之所裝載的貨物，以礦砂為例，粘 度、濕度較大，運輸過程中乂由于顛簸而被壓實。在卸貨車廂舉傾時，礦 砂有時不能完全地均勻地從車廂中全部流出，可能發(fā)生一側(cè)礦砂滑落而另 一部分礦砂粘結(jié)在車廂的另一側(cè)。這樣車廂重

11、心將發(fā)生偏移。當(dāng)?shù)缆酚幸?定坡度時，白卸車便會發(fā)生側(cè)翻。為了解決這一生產(chǎn)運輸過程中實際存在的問題，需要設(shè)計-套液壓系 統(tǒng)。有幾種選擇方案：一種是在車廂的底部安裝液壓馬達(dá)，在車廂舉升時 由液壓驅(qū)動產(chǎn)生沖擊車廂的運動，從而使其產(chǎn)生振動，粉碎礦砂與車廂的 粘結(jié)，使礦砂順利滑落；第二種方案是在車廂內(nèi)側(cè)前端加裝一個推板，在 車廂舉升到一定角度時時利用液壓系統(tǒng)通過一個伸縮式液壓缸推動推板使 礦砂加速滑落，避免在舉升至最高點吋由于礦砂的粘結(jié)使自卸車重心偏移, 發(fā)牛側(cè)翻事故；第三種方案是在車廂底側(cè)后部加裝一起重用支腿，在卸貨時伸岀支撐于地面，支撐汽車，防止側(cè)翻事故。本設(shè)計采用的是第三種方案。具體步驟是：首先通

12、過計算分析，明確 自卸車發(fā)生側(cè)翻的前提條件，搞清楚是設(shè)計還是使用導(dǎo)致側(cè)翻；然后分析 選擇整個液壓系統(tǒng)的最大工作壓力，并從支腿的受力開始，計算出液壓缸 各級缸徑、筒壁厚以及活塞桿的直徑，對照手冊選擇合適的數(shù)據(jù)，從而確 定下液壓缸的基本尺寸；由液壓缸的流量選擇其他液壓元件-一液壓泵、換 向閥、單向閥、溢流閥、調(diào)速閥以及過濾器、油管及其接頭等元件。2總體設(shè)計計算2.1計算分析2.1.1總體分析計算底盤車架的高度、副車架、車廂副縱梁、中間墊塊、貨箱等參數(shù)決定 了自卸車的中心高度，其中副車架、車廂副縱梁、中間墊塊的累加高度一 般為480550mm ,再加上高籃板貨箱內(nèi)高一般在20002200mm z間。

13、t 卸車的重心較一般的載貨車要高。下面以中國重汽斯太爾王自卸車（底盤型號zz3312n2566）為樣車進(jìn)行 計算分析。底盤整備質(zhì)量w, =9800 kg簧上總質(zhì)量=60000 kg底盤質(zhì)心高度a =800 mm上裝質(zhì)心高度w2=2385 mm整車質(zhì)心高度h =?（待求量）輪距 b=1800 mm外輪中心距b、= 1939 mm板簧中心距” =1006 mm板簧剛度k =200 kg/mm（1）靜止?fàn)顟B(tài)整車為剛性時的側(cè)翻計算靜止?fàn)顟B(tài)整車為剛性時側(cè)翻狀態(tài)如圖2.1所示。在不考慮懸架及輪胎 彈性變形的情況下，即將整車視為“剛性汽車”的模型。根據(jù)有關(guān)資料可 知，一般重型汽車在側(cè)翻時尚未發(fā)牛側(cè)滑，此時的

14、側(cè)翻計算較為簡單，將有關(guān)參數(shù)代入相關(guān)公式既可算出整車重心:圖2.1靜止?fàn)顟B(tài)整車為剛性時側(cè)翻示意圖_+w2_ 800x9800 + 2385x60000 9800 + 60000=2162mm2xh19392x21620 = 24.2°式屮0為橫向斜坡角度。(2) 靜止?fàn)顟B(tài)考慮懸架因素的側(cè)翻計算靜止?fàn)顟B(tài)考慮懸架因素側(cè)翻狀態(tài)如圖2.2所示。當(dāng)整車停在橫向角度 為0的斜坡上時。由于重力分力的作用，使得左、右懸架受力不均,產(chǎn)生的 彈性變形也不一樣,從而使得上裝圍繞上裝的側(cè)傾中心q偏轉(zhuǎn)一個角度卩， 此時的整車力矩平衡近似方程為圖2. 2靜止?fàn)顟B(tài)考慮懸架因素側(cè)翻示意圖上裝圍繞側(cè)傾中心q的旋轉(zhuǎn)，是

15、由于在上裝重力分力的作用下，圍繞點產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩m,從而使得一側(cè)的板簧受壓，另一側(cè)的板簧受拉，因此，鋼板彈簧剛度的大小對整車的側(cè)翻角度是有影響的，轉(zhuǎn)矩m與。的近似方程為m(2. 2)b/2 b= (/)k 2將具體數(shù)據(jù)帶入方程(2.1) (2.2)得0 二 12.95°。二 24.13°其中:由此可以看出，若考慮懸架的影響，上裝及貨物為60噸時，在12.95的斜坡上就可能導(dǎo)致側(cè)翻。（3）靜止?fàn)顟B(tài)上裝舉升20時考慮懸架因素的側(cè)翻計算靜止?fàn)顟B(tài)上裝舉升20時考慮懸架因素的側(cè)翻狀態(tài)如圖2. 3所示。自 卸車一般在舉升卸貨時發(fā)生側(cè)翻事故較多，下面就一舉勝20 吋，由于 貨箱重心的抬高，

16、計算發(fā)牛側(cè)翻的坡度。按照一般細(xì)沙的安息角45,舉升20時，貨箱及貨物中心高度可經(jīng)過計算得出，為3048 mm。圖2. 3靜止?fàn)顟B(tài)上裝舉升20時考慮懸架因素側(cè)翻示意圖此時，整車的重心高度為h _h +巧 xw；800x9800+3048x42840_9800+42840_26295加加將有關(guān)的參數(shù)帶入方程（1）（2）得26295 tg 卩=969.5-1962 cp(2.3)0 = 1.549sin 0(2.4)由方程(2.3) (2.4)得0=14.23°防 21.8°整車在嚴(yán)重超載的情況下，側(cè)向穩(wěn)定角大大減小。本車在超載100%時 側(cè)向穩(wěn)定角僅為12.95。而舉升20 時

17、，穩(wěn)定角僅為14. 23,若再考慮輪胎的彈性變形的影響，側(cè)向穩(wěn)定角實際上要小于14. 23 o2.1.2設(shè)計計算利用力矩平衡方程可得到支腿的外伸跨距最小值a為lwcl =w +說其中：d支腿支撐中心與汽車中心線的距離；l轉(zhuǎn)移重心到汽車中心線的距離；vv剩余貨物的質(zhì)量（按照最危險情況計算，應(yīng)取最大值）。766 x 60000 a = 658.5mm60000 + 9800考慮路面不平帶來的影響以及車輪的干涉，加大其取值。a 取值 935 mm。支腿壓力計算：應(yīng)按最危險的工況考慮，即隨車其中運輸車的大部分車輪被支撐液壓 缸定起，整車成為三點支撐狀態(tài)，設(shè)載荷平均分配在三個支撐點上，則每 個支腿上所承

18、受的支撐載荷f有：= 69800x9.8 = 228（）1333根據(jù)f和液壓系統(tǒng)工作壓力p （可按屮、高壓系統(tǒng)選p=816mpa）, 即可確定支撐液壓缸的缸徑。2. 2本章小結(jié)這一章主要進(jìn)行了側(cè)翻的計算分析，對三種不同情況的驗算，以及對選擇方案的初步計算。第一種只考慮了地面坡度對自卸車重心的影響，第 二種考慮了坡度與懸架變形對自卸車重心的影響，第三種綜合考慮了在卸 貨過程中地面坡度，懸架變形對自卸車重心的影響。3擬定方案3.1方案設(shè)計3.1.1執(zhí)行液壓缸的基本要求(1) 盡量縮短缸筒在初始位置時的長度，使其不能與車輪相干涉。(2) 液壓缸頂出時間大約為r, =lqs o(3) 液壓缸行程s =

19、 0.5mo(4) 收縮時間乙可以稍大于頂出時間，在此不做確切要求。3.1.2原理圖設(shè)計選定執(zhí)行元件、油源類型、調(diào)速方案、液壓基本回路后，再增添一些 必要的元件和配置一些輔助油路，并對回路進(jìn)行歸并和整理，就可將液壓 冋路合成為液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)合成吋，應(yīng)考慮以下幾個問題：(1) 這個系統(tǒng)能否實現(xiàn)要求的各項功能？是否要進(jìn)行補充和修正？(2) 有無多余或重復(fù)的元件和油路可以去掉或合并？(3) 各液壓回路之間是否會產(chǎn)生干擾？(4) 系統(tǒng)會不會產(chǎn)生液壓沖擊？有沒有防止液壓沖擊的措施？(5) 控制油路是否可靠？(6) 系統(tǒng)測壓點的分布是否合理、正確？測壓點應(yīng)設(shè)在：液壓泵的岀 口、溢流閥的入口油路上；減壓閥或

20、增壓器的出口由路上；順序閥或背壓 閥的入口油路上；壓力繼電器或過濾器的前油路上；液壓執(zhí)行元件的進(jìn)、 出油口處。(7) 系統(tǒng)是否有工作介質(zhì)的凈化裝置？(8) 系統(tǒng)工作的可靠性如何？對可靠性要求特別高的系統(tǒng)，需設(shè)置備 用元件或回路。(9) 系統(tǒng)是否需要設(shè)置冷卻、加熱裝置？對于本設(shè)計方案，液壓原理圖的設(shè)計如下：(1) 由設(shè)計要求和已知參數(shù)，可以分析使用雙作用式收縮缸較合適， 這樣可以節(jié)省空間，增加活塞的行程。1(2) 液壓缸頂出時速度均勻，使用調(diào)速閥控制速度。(3) 要求液壓缸在車廂舉傾到20。時才開始工作，這樣用一行程閥控制 液壓缸換向閥轉(zhuǎn)換。(4) 液壓缸收縮吋與車廂冋落同吋運動，用同一冋路控制

21、推液壓缸與 舉傾缸的收縮運動。(5) 原理圖如圖3. 1：1-油箱2 -過濾器3、7 -溢流閥4 -液壓泵5、6 -單向閥8 -雙作用伸縮式液壓缸9 -調(diào)速閥10、13-行程開關(guān)11-三位四通 電磁換向閥12 -二位三通電磁換向閥工作過程：當(dāng)車廂向上舉傾到一定位置（大約20°左右）時，行程開關(guān)10接通閉 合，電磁鐵1ay通電使電磁換向閥11工作在左位：進(jìn)油路：油箱1過濾器2液壓泵4單向閥6電磁換向閥11調(diào) 速閥9液壓缸下腔冋油路：液壓缸上腔一電磁換向閥11一單向閥5油箱1當(dāng)液壓缸伸出到工作行程終點時，行程開關(guān)13接通閉合，電磁鐵3ay 通電，使電磁換向閥12工作在左位，對系統(tǒng)進(jìn)行卸荷

22、：油路：油箱1過濾器2液壓泵4電磁換向閥12油箱1按下?lián)Q向按紐，接通電磁鐵2ay,同時電磁鐵1ay、3ay斷電，使電 磁換向閥11工作在右位，液壓缸冋程：進(jìn)油路：油箱1過濾器2液壓泵4單向閥6電磁換向閥11液 壓缸上腔回油路：液壓缸下腔一調(diào)速閥9電磁換向閥11單向閥5油箱1 當(dāng)液壓缸收縮到終點時，壓力升高，由溢流閥7進(jìn)行卸荷。溢流閥3 起安全閥作用，限制系統(tǒng)最高壓力。3. 2本章小結(jié)這一章，主要是對采用的液壓缸的設(shè)計原理的闡述，及原理圖的繪制。 對液壓油路系統(tǒng)，進(jìn)行了完善，增加了一個可以對油箱的溫度進(jìn)行控制的二 級電磁換向閥，并帶有穩(wěn)壓裝置和支撐保護(hù)裝置。4液壓缸的尺寸計算4. 1缸筒材料的選

23、擇4.1.1缸筒材料的選擇選擇缸筒材料時應(yīng)注意以下兒個方面：(1) 一般耍求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來源等可選用以下材料2535,25crmo,35crmo,38crmoal,zg200-400,zg230-450,l crl 8ni9,zll 05,5 a03,5a06,zcuall0fe3,zcua110fe3mn2 等。(2) 缸筒毛壞：普遍采用退火的冷撥或熱扎無縫鋼管，國內(nèi)市場上已 有內(nèi)孔經(jīng)斷磨或內(nèi)孔精加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有 20,35,45,27simn。(3) 對于工作溫度低于-50°

24、c的液壓缸筒，必須用35, 45號鋼，且要 調(diào)質(zhì)處理。(4) 與端蓋焊接的缸筒，使用35號缸，機(jī)械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。不與其 他零件焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的45號鋼。缸筒的材料選用45號鋼。4.1.2缸筒的設(shè)計要求在液壓系統(tǒng)中，根據(jù)液壓缸的工作環(huán)境，對缸筒有嚴(yán)格的要求：(1) 有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而 不致產(chǎn)生永久變形。(2) 有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生 彎曲。(3) 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。（4）需要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上法蘭

25、或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大變形。4.2液壓缸的計算設(shè)計液壓缸時，要在分析液壓系統(tǒng)工作情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓缸在 機(jī)構(gòu)中所要完成的任務(wù)來選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，然后安負(fù)載、運動要求、 最大行程等確定主要尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗算，最后進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu) 設(shè)計。（1）應(yīng)注意的問題1）盡量使活塞桿在受拉力狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下活 塞感應(yīng)具有良好的縱向穩(wěn)定性。2）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)盡可能按推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè) 計，盡量做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工、裝配和維修方便。3）考慮液壓缸行程終端處的制動和液壓缸的排氣問題。4）正確確定液壓缸的安裝和固定方式?？紤]液壓缸的熱變形，它只 能一端定位。

26、（2）求內(nèi)徑d推力為f,液壓缸內(nèi)徑為q,截面積為s,取最高壓力p = 6mpa 因為運用兩個液壓缸所以每個缸的推力f = 228013 3n1 9 f =卩 x s x % = px 二"xdr %其中，仏二°95表4. 1液壓缸內(nèi)徑尺寸系列840125(280)1050(140)3201263160(360)1680(180)40020(90)200(450)25100(220)50032(110)250500注：圓括號內(nèi)的尺寸為非優(yōu)先選用尺寸。(摘自gb/t23481993)(mm)查表取d = 160mm(3) 活塞筒壁厚驗算(按薄壁筒計算)在中、低壓液壓系統(tǒng)中，缸筒

27、壁厚往往有結(jié)構(gòu)工藝要求決定，在高壓 系統(tǒng)屮，必須進(jìn)行強(qiáng)度的校核。本設(shè)計中缸筒材料使用45號鋼，相關(guān)數(shù)據(jù)查表得：6, =6qmpt6 = 36ow巧£=610=122mn 5其中：巾一鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度6鋼筒材料的屈服強(qiáng)度 crp -鋼筒材料的許用應(yīng)力n安全系數(shù)，通常n = 5 當(dāng)缸的額定壓力p<l6mpa時 缸筒內(nèi)的最高壓力7max =1.5/ = 1.5x16= 因為缸筒壁為薄壁，所以壁厚可按下式進(jìn)行校核 cx d 24x160 . _sr. > s仝=u 15.74mm2xa）2x122取 5（）= 16/nm所以液壓缸外徑d =d + 2xo =160+2x16=1

28、92刃 對最終采用的缸筒壁厚應(yīng)作以下四方面的驗算：1）額定工作壓力p”應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全。2）額定工作壓力匕也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避 免塑性變形的發(fā)生。缸筒發(fā)生塑性變形的壓力d192pr/. 2.3,= 2.3 x360xlg_, 65.56(0.35 042)什=(035 0.42) x 65.56q (2295 27.54)m巧 16mpa < (22.95 27.54)m(p“ <(0.35042)匕成立+ 0.3)3）須驗算缸筒徑向變形ad應(yīng)處在允許范圍內(nèi)ad =dp, d：+d2、=j宀)160x111.09 192?+16o22.06x

29、10"192? -1602= 504366x10"其中：匕一缸筒耐壓試驗壓力d| nopr=2.31g = 2.3x610xlg_«111.09e 缸筒材爆裂壓力（4）第一級活塞桿的計算選用45號鋼，p = 6mp°,取速比（b=2= 160x1 13.15mm42056160522631806257020082880220表4. 2液壓缸活塞桿外徑尺寸系列1032902501236100280144011032016451253601850140360取 d = 125mm校核活塞桿直徑fxlo% _ 2280133x10%« 1 8.59m

30、pa材料的許用應(yīng)力<r/? = 40qmpa （對調(diào)質(zhì)中碳鋼）18.59m£ < 400mpa/. a < ap合適（5）缸筒底部厚度缸筒底部結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。缸筒底部為平面時，其厚度爲(wèi)可以按照 四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計算（參閱圖2. l）o圖4. 1缸底示意圖§ > 0.433d = 0.433 x 160 x j = 25.09mm jv122式中：d 缸筒底部厚度（mm）d 一缸底內(nèi)徑（mm）p 液壓缸的額定壓力（mpa）缸筒底部材料的許用應(yīng)力（mpa）取 $ = 10/nm o4.3液壓缸最小導(dǎo)向長度的確定導(dǎo)向長度過短將使缸因配合間

31、隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此設(shè)計必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度。一般缸/> + (m)的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足：20 2,其中$為最大工作行程。h、+ = + -=0.0925771 20 2 20 2取 h = 10071/77 .活塞寬度b = （0.61.0）d=0.8x160= 2?mm取 b、= 130 加.為了保證最小導(dǎo)向長度，過多地增加導(dǎo)向長度和活塞寬度是不合適的, 較好的辦法是在導(dǎo)向套和活塞之間裝一中隔圈。4. 4活塞桿彎曲穩(wěn)定性校核活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所能承受的軸向力f不能超過使它保持 穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載fk，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液

32、壓缸的正常工 作。fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀，肓徑和長度以及液壓缸的安裝 方式等因素有關(guān)。穩(wěn)定性依下式進(jìn)行：f具其中：安全系數(shù)一般取廠2e,/x106e,=-=2£6x105% 8xl0m號(l + a)(l + b)(1 +丄)(1 +丄)1213其中:t 加41 =643 1 4=x (0.160)4 = 0.049x (0.16q)464材料組織缺導(dǎo)向k = 2u5699120n-2£t7 x 106 _ 3.142 x 1.8 x 1q5 x 0.049x (0.160)4 x iq6k2l8222 x0.52.竺=56991201= 14247800/ f

33、 =2280133n< 14247800/ 珥 4穩(wěn)定性符合要求4.5密封圈的選擇除間隙密封外，密封都是利用密封件使偶合面間的間隙控制在工作介 質(zhì)能通過的最小間隙z下。該最小間隙取決于工作介質(zhì)的壓力、粘度、分 子量等。常用的密封圈有以下幾種形式：(1) 0形密封圈o形密封圈是一種截而為圓形的橡膠圈，主要材料氟橡膠，主要用于 靜密封和往復(fù)運動密封。o形密封圈與其他密封圈相比，具有以下優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便；靜、動密封均可用；動摩擦阻力比較小；使用單件o 形密封圈，可對兩個方向起密封作用；價格低廉等。(2) y形密封圈y形密封圈的截面為y形，是一種典型的唇形密封圈。y形密封圈廣泛 應(yīng)用于

34、往復(fù)動密封裝置中，其壽命高于0形密封圈。y形密封圈的特點是: 密封性能可靠；摩擦阻力小，運動平穩(wěn)；耐壓性好，適用壓力廣泛；結(jié)構(gòu) 簡單，價格低廉；安裝方便等。使用。對于活塞桿外仲部分來說，由于它很容易把贓物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此常需要在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在 向著活塞桿外伸的一段。4. 6本章小結(jié)本章主耍是對液壓缸及其部件的計算，以及液壓缸元件的選擇和最后 的校核。缸筒的材料選用45號鋼，與端蓋焊接的缸筒，使用35號缸，機(jī) 械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)，液壓缸內(nèi)徑為d =，活塞筒壁厚心=16m%活塞桿直徑£ = 125mm,缸筒底部厚度§ = 1密封圈選擇0

35、形圈和v形圈。5液壓元件的選擇5.1液壓泵的選擇（1）液壓泵的工作壓力已知液壓缸最大工作壓力為16m<,取進(jìn)油路上壓力損失為1m£,泵 的最高工作壓力為17m巳，選擇泵的額定工作壓力為 ph = 17 +17x 2q/100= 20.5 mpa（2）液壓泵流量計算取cbf-f型齒輪泵技術(shù)參數(shù)：表5. 1技術(shù)規(guī)格外形尺寸如圖5.1所示：（cbf-f50100）順時針旋向為岀口8x40/g bl 09630h6逆時針旋向為吸口軸伸形式圖5.1外形尺寸示意圖表5. 2外形尺寸（cbff50100）對照產(chǎn)品樣本可選用cbff90/20外嚙合單級齒輪泵，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min ,容

36、積效率為0.93,泵的額定流量為167.4l/min ,排量為90ml/r , 額定壓力為20mpa ,滿足以上要求。5. 2液壓閥件的選擇5. 2.1單向閥的選擇單向閥的作用是使油液只能沿一個方向流動，不許它反向流動。在普 通單向閥中，通油方向的阻力盡可能的小，而不通油方向應(yīng)具有良好的密 封。另外，單向閥的動作要靈敏，工作是不應(yīng)有撞擊和噪聲。單向閥彈簧 的剛度一般選的都比較小，使閥的正向開啟壓力僅需要0.030.05mpa。單向閥的性能參數(shù)主要有：正向最小開啟壓力、正向流動時的壓力損 失以及反向泄漏量等。這些參數(shù)都和閥的結(jié)構(gòu)和制造質(zhì)量有關(guān)。單向閥經(jīng)常被安裝在液壓泵的出口，可以防止系統(tǒng)壓力沖擊

37、對泵的影 響，另外，泵不工作時可以防止系統(tǒng)油液經(jīng)泵倒流回油箱。單向閥還可用 來分隔油路防止干擾。在選擇單向閥時應(yīng)根據(jù)經(jīng)過單向閥的流量來選擇型號。該液壓系統(tǒng)中選用圖 5. 2 df-l32h0.35 外形5. 2.2電磁換向閥的選擇電磁換向閥借助于電磁鐵吸力推動閥心動作來改變液流流向。電磁閥 的屯磁鐵按電源的不同，分為交流型、直流型、交流本整形；按電磁鐵內(nèi) 部是否有又浸入，又分為干式、濕式、油浸式。交流電磁鐵使用方便，起動力大，吸合、釋放快，但工作是沖擊和噪 聲較大，為避免線圈過熱，換向頻率不能超過60次/min,起動電流大，在 閥心被卡時會燒毀線圈，工作壽命僅數(shù)百萬次至一千萬次以內(nèi)。直流電磁鐵

38、體積小，工作可靠；沖擊小，允許換向頻率為120次/min, 最高可達(dá)300次/min；使用壽命高達(dá)兩千萬次以上，但起動力比較流電磁鐵 小，并且需要直流電源。干式電磁鐵為避免油液浸入電磁鐵，在推桿的外周上裝有密封圈，但 密封圈的摩擦力影響電磁鐵的換向可靠性。交流本整形電磁鐵自身帶有整流器，可以直接使用交流電源，又具有 直流電磁鐵的性能。濕式電磁鐵具有吸合聲小、散熱快、可靠性好、效率高、壽命長等優(yōu) 點，正逐步取代傳統(tǒng)干式電磁鐵。油浸式電磁鐵的鐵心和線圈浸在油液中工作，因此散熱快、換向更平 穩(wěn)可靠、效率更高、壽命更長。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高。電磁換向閥配有強(qiáng)吸力、高性能的濕式電磁鐵，具有高壓、大流量、

39、 壓力損失低等特點。無沖擊型可以將換向時的噪聲和配管的振動抑制到很 小。表5. 3技術(shù)參數(shù)選用：g24 eiy h-b 32-h z 。5. 2. 3調(diào)速閥的選擇組成。qa型系列單向調(diào)速閥由q型系列調(diào)速閥和單向元件組成，它們 工作可靠，性能穩(wěn)定，具有結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。在液壓系統(tǒng)中能調(diào)節(jié)和穩(wěn)定油路流量，使執(zhí)行元件得到較穩(wěn)定的工作速度。因它們有壓力補償裝置， 所以流經(jīng)閥的流量不隨負(fù)載壓力變化而變化，系統(tǒng)調(diào)節(jié)剛度大。單向調(diào)速 閥反向流動吋，油流經(jīng)單向閥自由流出，以減少壓力損失。因此，選擇q-h32型調(diào)速閥。閥才打開，對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用，而平時溢流閥是關(guān)閉的。3）作背壓閥。溢流閥裝在系統(tǒng)的回油路上，產(chǎn)

40、生一定的回油阻力， 以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。4）用先導(dǎo)式溢流閥對系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓使系統(tǒng)卸荷，本設(shè)計系統(tǒng)中, 作溢流閥使用，也有安金閥作用。（3）溢流閥的選擇溢流閥的選擇為：1）在油泵出口處的溢流閥（作調(diào)壓用人yf-b8h其中：yf-直動式溢流閥b-板式8-直動式溢流閥通徑代號32 -通徑 32mmb （前）-板式b （后）-工作壓力0.57mpa流量-250l/min表5. 6技術(shù)參數(shù)公稱通徑mm102032公稱流量l/min40100250公稱壓力mpa31.5工作油液溫度范圍°c過濾精度um粘度范圍mm2/s-20 +80不大于1010 4005. 3過濾器的選擇及計算(1)

41、 過濾器的功用過濾器的功用是過濾混在油液中的雜質(zhì)，把油液中雜質(zhì)顆粒大小控制 在能保證液壓系統(tǒng)正常工作的范圍內(nèi)。過濾器按濾心材料的過濾機(jī)制來分, 油表面型、深度型、吸附型。(2) 過濾器的選擇1) 選擇2)3)4)2) 示或報警；3) 濾芯清洗和更換方便。(3) 過濾器的安裝過濾器根據(jù)液壓系統(tǒng)的不同要求，可以安裝在不同的位置上。1）粗過濾器一般安裝在液壓泵的吸油管路上，用以保證液壓泵免遭較大顆粒雜質(zhì)的直接傷害；2）供油回路由于過濾器在高壓下工作，因此要求過濾器要有一定的強(qiáng) 度，過濾器的最大壓力降不大于0.35mpa ,過濾器的通油能力應(yīng)不小于 壓油管路的最大流量；3）安裝在液壓泵的壓油管路上，用

42、于保護(hù)液壓泵以外的液壓元件；4）安裝5）6）7）油管路上，不斷凈化系統(tǒng)中的油液；8）安裝在支油路上。故過濾器可選為：zu 一 7/250 x 20bp其中：zu-紙質(zhì)過濾器h _32mp°250 -額定流量250l/min20 -過濾精度20um,消散熱量;2）為防止油液被污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封；3）為了利于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移和維護(hù)保養(yǎng)，箱底離地至少 應(yīng)在150mm以上；4）油箱中如果要安裝熱交換器，必須考慮好它的安裝位置，以及測 溫、控制等措施；5）油箱內(nèi)壁應(yīng)涂有耐防腐涂料。6）油箱的形狀一般采用矩形，而容量大于2/7?的油箱釆用圓筒形結(jié)構(gòu)比較合理，設(shè)備質(zhì)量輕

43、。（3）油箱的容量及計算：油箱的有效容量一般為泵每分鐘流量的37倍。對于行走機(jī)械冷卻效 果布置在端蓋式缸筒上。m33x2o5.5系統(tǒng)油液溫升的驗算及冷卻（1）系統(tǒng)油液溫升驗算何液壓系統(tǒng)的各種能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)工作溫度升高，從 而產(chǎn)生一系列不利影響。系統(tǒng)中的發(fā)熱功率主要來自于液壓泵、液壓執(zhí)行 元件、溢流閥等的功率損失。管路的功率損失一般較少，通?？梢圆挥?。 系統(tǒng)在工作中絕大部分時間是處在工作階段，所以可按工作狀態(tài)來計算溫 升。(2)(3)(4)(5)(6)(7)冷卻器的選擇液壓系統(tǒng)中用的較多是強(qiáng)制對流式冷卻器，在水管外部流動的油液的 行進(jìn)路線因隔板的上下布置變得迂回曲折，從而增加了熱

44、交換效果。這種 冷卻器的冷卻效果較好。翅片管式冷卻器是在冷卻水管的外表面上裝了許多橫向或縱向的散熱 翅片，大大擴(kuò)大了散熱面積和增強(qiáng)了熱交換效果。液壓系統(tǒng)也可以用風(fēng)冷卻，其中翅片式風(fēng)冷卻器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、 強(qiáng)度高、效果好。在要求較高的裝置上，可以采用冷媒式冷卻器。它是利用冷媒介質(zhì)在 壓縮集中絕熱壓縮后進(jìn)入散熱器散熱，蒸發(fā)器吸熱的原理，帶走油中的熱 量?；疽螅豪鋮s器除通過管道散熱面積直接吸收油液中的熱量以外， 還使油液流動出現(xiàn)紊流，通過破壞邊界層來增加油液的傳動系數(shù)：1) 有足夠的散熱面積；2) 散熱3)3) 、體積小、重量輕。選擇依據(jù)：1)油液進(jìn)入冷卻器時的溫度、流量、壓力和需要冷卻器帶走

45、的熱量；2) 環(huán)境溫度、冷卻水溫度和水質(zhì)；3) 主機(jī)的布置、冷卻器的位置及其可占用的空間；4) 冷卻器的壽命取決于水質(zhì)腐蝕情況和管束等材料。根據(jù)以上要求選擇水冷多管式冷卻器。其特點為：水從管內(nèi)流過，油 從筒體內(nèi)管間流過，中間折板使油流折流，并采用雙程或四程流動，強(qiáng)化 冷卻效果。散熱效果好，傳熱系數(shù)可達(dá)350580w/(m2.z:)o5. 6液壓管路的尺寸選擇(1)管子的選擇管件包括管道和管接頭，它的主要功用是連接液壓或氣動元件和輸送 流體。對它的主要要求是：有足夠的強(qiáng)度，密封性好，壓力損失小，拆裝 方便。在液壓傳動屮常用的管子有鋼管、銅管、橡膠軟管以及尼龍管，必須 按其安裝位置、工作條件、工作

46、壓力來正確選用。軟管是用于聯(lián)接兩個相對運動部件之間的管路，分高、低壓兩種。高 壓軟管是以鋼絲編織式鋼絲纏繞為骨架的橡膠軟管，用于壓力油路；低壓 軟管是以麻線或棉線編織體為骨取v=4m/s,軟管內(nèi)徑6 v1166296=x64« 6.929cm a = 7rr2公稱內(nèi)徑 z) = 2r = 2x1.49 = 2.98cm 29.8 mm(2) 管(3) 好。軟管接頭是用于液壓橡膠軟管與其他管路相連接的街頭。橡膠軟管總 成的兩端有接頭芯、接頭外套和接頭螺母等組成。有的橡膠軟管總成只要 改變接頭芯的形式，就可與擴(kuò)口式、卡套式或焊接式管接頭連接使用；還 有的橡膠軟管總成只要改變兩端配套使用的

47、街頭，就可選擇細(xì)牙普通螺紋 (m)、圓柱管螺紋(g)、錐管螺紋(r)、圓錐管螺紋(npt)或焊接接頭 等多種連接。按接頭芯、接頭外套和橡膠軟管裝配方式不同，又可分成扌ii壓式和可 拆式兩種?？蹓菏浇宇^在專用設(shè)備上扣壓，蜜蜂可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、外徑尺 寸小。可拆式接頭連接簡易，容易更換橡膠軟管，但密封和質(zhì)量難以保證。適用于以油、水、氣為介質(zhì)的與鋼絲編織軟管相連的液壓軟管接頭。 介質(zhì)溫度：油3080°c ；空氣3050°c ；水80°c以下。接頭型式可分為a型、b型、c型三種：a型接頭可與擴(kuò)口式接頭連 接使用；b型接頭可與卡套式管接頭連接使用；c型接頭可與焊接式管接頭 連

48、接使用。圖5. 7管路連接示意圖液壓軟管的選擇：a公稱內(nèi)徑為32mmb公稱內(nèi)徑為32mmc公稱內(nèi)徑為32mm液壓管接頭的選擇：4、9選取卡套式端直通管接頭 管接頭g20gb/t3733.1-1983液壓軟管接頭b型16iii gb/t9065.2-19886、21選取卡套式端直角管接頭 管接頭g16gb/t3738.1-1983液壓軟管接頭b型16iii gb/t9065.2-198810、11、18、19選取卡套式端直角管接頭 管接頭j20gb/t3738.1-1983 液壓軟管接頭b型16iii gb/t9065.2-19885. 7本章小結(jié)這一章，主要是對液壓元件的選擇，包括各種閥類，過

49、濾器，油箱，油管，及管路的計算選擇。齒輪泵選用cbff90/20外嚙合單級齒輪泵；單向閥選6液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計6.1油路板的設(shè)計通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實 現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜, 系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此， 管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。(1)35鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷。液壓油路板的結(jié)構(gòu)如圖6.1所示，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件，圖6.1液壓油路板總裝圖1-單向閥2-三位四通電磁換向閥3-調(diào)速閥4-油路板5-溢流閥（2）液壓油路板的設(shè)計1）分析液壓

50、系統(tǒng)，確定液壓油路板數(shù)目簡單液壓系統(tǒng)的元件不多，要求液壓油路板上的布局緊湊，盡量把元 件都裝在一塊板上。但液壓系統(tǒng)較復(fù)雜時，由于液壓元件較多，應(yīng)避免液 壓油路板上孔道過長，給加工制造帶來困難，所以板的外形尺寸一般不大 于400 mm ,板壓元件及各油口位置的尺寸，依照輪廓線剪下來，便是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣木與實物有出入，則以實物為準(zhǔn)。若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板所提供的尺寸來 制做。若沒有底板，則要注意，有的樣本屮提供的是元件的俯視圖，做樣 板吋應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻轉(zhuǎn)180度。3）液壓元件的布局繪制液壓油路板平面尺寸，把制作好的液壓元件樣板放在液壓油路板 上進(jìn)行布局，此時要

51、注意：液壓閥閥芯應(yīng)處于水平方向，防止閥芯自重影 響液壓閥的靈敬度，特別是換向閥一定要水平布置；與液壓油路板上主液 壓油路相通的液壓元件，其相應(yīng)油口應(yīng)盡量沿同一坐標(biāo)軸線布置，以避免 加工孔道；壓力表開關(guān)布置在最上方，如果需要在液壓元件之間布置，則 應(yīng)留足壓力表安裝的空間；液壓元件之間的距離應(yīng)大于5 mm ,換向閥上 的電磁鐵、壓力閥的先導(dǎo)閥以及壓力表等可適當(dāng)仲到液壓油路板的輪廓線 外，以減少油路板尺寸。4）確第三層：距液壓油路板正面約100 mm ,距第二層約30 mm ,布置壓 力油口。因此，液壓油路板的總厚度一般為100mm o6. 2本章小結(jié)這一章，主要是油路板的設(shè)計。分析包括了，油路板的

52、布局，及油道 的設(shè)計制作等等。液壓油路板一般用灰鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮 孔疏松等缺陷，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件，ra 0.8 um。油路板 的設(shè)計，應(yīng)該注意油道與螺栓口的干涉。液壓元件之間距離應(yīng)大于5mm。結(jié)論隨著重型自卸車使用得越來越多，關(guān)于自卸車安全的許多問題浮出水 面。其中，自卸車側(cè)翻問題就是日常工作中屢有發(fā)生的難題。解決重型自卸車側(cè)翻問題的關(guān)鍵是對懸架的保護(hù)。此方案采用設(shè)計一 類似汽車起重機(jī)用的支腿，用液壓缸推動，通過支撐底盤車架，減少懸架 的變形量，使車廂安全的到達(dá)礦沙的安息角，不致側(cè)翻。與原來的舉升系 統(tǒng)共用一油箱，液壓泵將油泵入液壓缸，中間通過換向閥改變油路的運行

53、 方向，實現(xiàn)對液壓缸的控制。為了減小體積便于安裝，液壓缸設(shè)計為雙作 用伸縮式液壓缸。此次設(shè)計采用一套液壓系統(tǒng)來解決重型自卸車的側(cè)翻問題。設(shè)計總結(jié)如下：(1)在原件選擇上：齒輪泵的選擇綜合考慮了功率與流量，選用cbff90/20外嚙合單級 齒輪泵；根據(jù)經(jīng)過單向閥的流量來選擇單向閥的型號，單向閥選擇型號 df-l32h0.35；電磁換向閥配有強(qiáng)吸力、高性能的濕式電磁鐵，具有高壓、 大流量、壓力能；液壓油路板背面，注意(p) (t) (a) (b)各孔的位置。 由于個參考文獻(xiàn)1 胡超，張世杰自卸車側(cè)翻計算與分析.重型汽車，2005, 1： 12132 郭樹平，李元釗，何炎靈，任金生.隨車起重機(jī)支撐反

54、力及車架變形試驗研究.兩 北建筑工程學(xué)院學(xué)報，1996,2:16203 王元良，常思勤，黃衛(wèi)琳自卸汽車舉升機(jī)構(gòu)受力分析計算法.專用汽 車,1994,4:17204 徐達(dá)，蔣宗賢主編.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計北京：北京理工大學(xué)，1998年5 楊培元，朱福元主編液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994年，43 476 張利平主編.液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997年6月7 張仁杰主編.液壓缸的設(shè)計制造和維修.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989年 成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊第四卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年，2569 李玉琳主編液壓元件與系統(tǒng)設(shè)計北京：北京航空航天大學(xué)，1991

55、年10 何存興主編.液壓元件.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981年3月11 李紹珍，陳桂英主編.機(jī)械制圖.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998年8月12 矯培山，俞惠芬主編.互換性與技術(shù)測量.山東：山東大學(xué)出版社，1997年8月13 iso 3164 ： earth-moving machinery laboratory evaluation of roll-over andfalling-object protective structures一specifications for deflection-limiting volume. 1992： 105 10914 kenneth f. orlowski and rollover crash tests the influence of roof strength on injury mechanics, sae paper.851734, 1985： 2326致謝從本學(xué)期開始到現(xiàn)在，經(jīng)過兩個多月的設(shè)計，在劉曙光老師的指導(dǎo)下， 經(jīng)過一番努力終于將重型自卸車防側(cè)翻設(shè)計順利完成了。在論文的寫作期 間，老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)以及開拓進(jìn)取精神深