SF33900型电传动矿用自卸车液压系统设计与动态分析

论文摘要

矿用自卸车以其生产效率高、运营成本低而成为大型矿山的理想运输工具,其大型化是一个重要的发展趋势。目前,国外主要生产厂家的产品规格都已达到360吨,而国内还没有自主开发出吨位超过200吨的自卸车。由于重量大、行驶速度高,加之矿山地区的弯道、坡路较多,矿用自卸车必须具有可靠、灵活的举升、转向和制动性能。液压系统作为矿用自卸车的转向、举升、制动控制系统,它的性能优劣将严重影响整车的安全性能和生产效率。国外自卸车多采用专用元件,而国内相关研究较少。本文在分析国内外相关产品液压系统特点的基础上,从元件选型、阀块制作以及系统节能的角度出发,设计了国内首台220吨矿用自卸车的液压系统。所设计的系统具有以下特点:1)转向系统采用蓄能器供油、恒压变量泵补油、流量放大式的全液压动力转向系统,取消了故障率较高的卸荷溢流阀,具有紧急转向,转向泵排量较小以及自吸能力和冷起动能力较强等优点;2)举升系统采用插装式的控制阀组,油源为齿轮泵+转向泵合流、通轴驱动的方案,解决了带通轴驱动功能的双联齿轮泵和专用举升控制阀选型困难的问题,并具有转向泵故障时举升泵可单独完成举升动作、系统节能可靠等优点。3)制动系统采用带液控功能的踏板阀为先导阀、继动阀为主阀的双路制动系统,解决了前后制动器流量、压力差别较大的问题,并具有次级制动、自动紧急制动、制动锁定等功能。针对大型矿用自卸车普遍存在的举升机构惯性很大和举升多级液压缸有效面积突变,举升系统较容易产生液压冲击的问题,采用液压系统仿真软件AMEsim对所设计的举升系统进行建模,仿真研究举升、压力迫降、浮动等过程。结果表明,满载举升动作时,活塞面积突变引起的冲击小于开始或停止时的冲击,冲击压力不超过16Mpa,初始过程的较大压力冲击主要来自转向泵,且持续时间较短,空车斗举升、压力迫降或浮动时系统的冲击压力都不超过5Mpa,本系统具有较好的动态特性,满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外矿用自卸车的发展概况
• 1.1.1 国外发展概况
• 1.1.2 国内发展概况
• 1.2 国内外矿用自卸车液压系统概述
• 1.2.1 转向系统
• 1.2.2 举升系统
• 1.2.3 制动系统
• 1.3 液压动力转向系统的发展概述
• 1.4 矿用自卸车液压系统研究现状
• 1.4.1 举升液压系统
• 1.4.2 转向液压系统
• 1.5 本课题的背景意义和主要研究内容
• 1.5.1 本课题的背景意义
• 1.5.2 本文的主要研究内容
• 第2章 自卸车液压系统设计
• 2.1 液压动力转向系统设计
• 2.1.1 转向系统负载分析
• 2.1.2 转向器的选型
• 2.1.3 转向系统油源方案设计
• 2.1.4 转向蓄能器的参数计算和选型
• 2.2 新型举升液压系统设计
• 2.2.1 举升液压缸参数计算
• 2.2.2 举升系统油源方案设计
• 2.2.3 举升控制阀组设计
• 2.2.4 举升液压系统整体方案
• 2.2.5 举升系统主要元件选型
• 2.3 全液压制动系统设计
• 2.3.1 制动系统负载分析
• 2.3.2 全液压制动系统方案设计
• 2.4 系统总体设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 举升液压系统建模
• 3.1 AMESIM软件介绍
• 3.2 多级液压缸的建模
• 3.2.1 碰撞力模型的建立
• 3.2.2 基于AMEsim的多级液压缸建模
• 3.3 举升液压系统的建模与参数拟合
• 3.3.1 插装阀建模
• 3.3.2 举升控制阀组的建模
• 3.3.3 举升液压泵建模
• 3.3.4 恒压变量泵的建模
• 3.3.5 转向蓄能器建模
• 3.4 举升机构的动力学建模
• 3.5 本章小结
• 第4章 举升液压系统的仿真研究
• 4.1 举升过程的仿真分析
• 4.1.1 举升全过程
• 4.1.2 中间停止
• 4.2 浮动过程与压力迫降过程的仿真分析
• 4.2.1 全程压力迫降
• 4.2.2 浮动下降过程
• 4.2.3 中间停止
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果