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1、防爆電動無軌膠輪車液壓系統(tǒng)設(shè)計研究
防爆電動無軌膠輪車液壓系統(tǒng)設(shè)計研究
2019/08/25
摘要:由于礦用防爆電動無軌膠輪車具有機動靈活,易操作易維護(hù)等特點,因此近年來其在各個礦井中的應(yīng)用越來越廣泛,為使礦用防爆電動無軌膠輪人員運輸車液壓系統(tǒng)更高效,更節(jié)能,對其液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計,具體介紹了整車設(shè)計簡圖與具體參數(shù)要求,提出了液壓系統(tǒng)設(shè)計思路,并具體設(shè)計了幫助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、刮雨水系統(tǒng)以及控制熱量系統(tǒng)等,經(jīng)過實際驗證,新設(shè)計的液壓系統(tǒng),能很好地滿足無軌膠輪車實際
2、生產(chǎn)需求,具有很好的推廣應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞:電動無軌膠輪車;液壓系統(tǒng);結(jié)構(gòu);設(shè)計
引言
防爆柴油機無軌膠輪車現(xiàn)在在我國煤礦井下應(yīng)用廣泛,從實際場地的應(yīng)用來說,國產(chǎn)防爆柴油機無軌膠輪車不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,聲音較大,而且使用壽命也不長。為了解決當(dāng)下存在的問題,本文主要講述了一種礦用鏗離子蓄電池?zé)o軌膠輪車的原理與應(yīng)用,可以用在材料車等多種車型[1]。對于我國現(xiàn)階段的技術(shù)水平,電池的相關(guān)技術(shù)是限制我國無軌膠輪車進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵方面。我國現(xiàn)有技術(shù)不能提高電池能量,這樣每充一次電防爆無軌膠輪車行駛的路程不能很遠(yuǎn),為了提高續(xù)航里程,設(shè)計一體化液壓系統(tǒng),液壓
3、系統(tǒng)的構(gòu)成更簡單,效率得到提升,更加有利于提高續(xù)航里程。
1整車系統(tǒng)參數(shù)
煤礦用的防爆鏗離子蓄電池?zé)o軌膠輪車一般用在礦井內(nèi)外的人員運輸,設(shè)計最多載人包括司機在內(nèi)19人,防爆鏗電池為整車提供動力,這就讓運行過程實現(xiàn)無污染,無噪聲的目的,采用防爆式電機提供動力,應(yīng)用非承載式車身結(jié)構(gòu),橫臂采用前懸獨立、后懸不獨立的方式,轉(zhuǎn)向驅(qū)動設(shè)置在前橋,駕駛室與外界隔離,設(shè)計低地板結(jié)構(gòu),座椅之間采用智能監(jiān)控,車體前部分放置一些液壓部件和動力系統(tǒng),方便出現(xiàn)故障時維修。車身、懸控系統(tǒng)在設(shè)計整車時重點關(guān)注,對電機、電池等的工作情況進(jìn)行實時監(jiān)控。縱向設(shè)置乘客座位,每一個人員的寬度為45cm
4、左右,安全帶要達(dá)到一人一條的標(biāo)準(zhǔn);為了上下車更加安全快速,設(shè)置合適的安全通道;電池組安裝在車架、座椅之間,車身、懸掛等車輛具體結(jié)構(gòu)大概5個方面都是設(shè)計時要嚴(yán)格注意的[2],如圖1所示。車輛的具體的使用參數(shù)如表1所示。
2設(shè)計液壓系統(tǒng)的想法
在用于煤礦業(yè)的電池?zé)o軌膠輪運人車需要另外滿足一些其他的需求,按照功能滿足需求設(shè)置出4個系統(tǒng):助力轉(zhuǎn)向、制動、雨刮、散熱,主要是幫助轉(zhuǎn)向、制動、雨刮等必須能做到的操作。為了提高續(xù)航里程,設(shè)計一體化液壓系統(tǒng),液壓系統(tǒng)的構(gòu)成更簡單,效率得到提升,質(zhì)量降低,更加節(jié)約能源,更加有利于提高續(xù)航里程。4個液壓子系統(tǒng)工作均需要動力源[3]。散
5、熱系統(tǒng)就是給電機、控制器、制動電阻進(jìn)行散熱,保證整車溫度的穩(wěn)定。水、油一般都可以作為散熱介質(zhì)。而現(xiàn)實中油時液壓系統(tǒng)的唯一介質(zhì),而且根據(jù)前文理念也提出應(yīng)該選擇油作為散熱介質(zhì),這樣可以減少油箱的使用數(shù)量,會有許多好處:減少水箱等必要的元器件,減輕質(zhì)量、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單;同時,液壓系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的熱量通過油流入散熱系統(tǒng),保持系統(tǒng)溫度不變。電壓與電流正常時液壓系統(tǒng)常用的兩種控制方式,正常電壓系統(tǒng)的一個代表方式就是柱塞泵,正常電流系統(tǒng)的一個代表是齒輪泵。因為散熱系統(tǒng)是由發(fā)熱元件構(gòu)成,需要進(jìn)行循環(huán)散熱,應(yīng)該使用正常電流控制。加上一體化系統(tǒng),正常電流控制方式的助力、制動系統(tǒng),然后為了安全需將散熱功能串聯(lián)在助力、
6、制動的回油路上,泵的數(shù)量可以得到控制,使得系統(tǒng)質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)簡單。雨刮系統(tǒng)工作時間不固定且段、耗能低,對制動系統(tǒng)無任何影響,所以雨刮系統(tǒng)放置在制動系統(tǒng)后面[4]。制動系統(tǒng)以及助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有可能同時處于工作狀態(tài),所以如果將這兩個系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)計的話,兩系統(tǒng)流量會產(chǎn)生互相影響,兩個系統(tǒng)都會不穩(wěn)定工作。所以為了同時保證兩系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并聯(lián)設(shè)計制動子系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)。一體化設(shè)計液壓系統(tǒng),得出最終設(shè)計液壓系統(tǒng)的示意如圖2所示。采用常流系統(tǒng),系統(tǒng)介質(zhì)采用液壓油,并聯(lián)設(shè)計制動和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),散熱系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)計在轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)的回油路上。液壓系統(tǒng)子系統(tǒng)之間設(shè)計通過串聯(lián)和并聯(lián)混合配合,大大地使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、減少泵的數(shù)
7、量、減輕質(zhì)量,變相提高了系統(tǒng)效率,達(dá)到節(jié)約能源的效果[5]。
3液壓分系統(tǒng)設(shè)計
配合系統(tǒng)設(shè)計的總體的想法,設(shè)計每一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能。在完成功能設(shè)計后,得到并聯(lián)設(shè)計制動、雨刮功能,而同時制動、轉(zhuǎn)向也是并聯(lián)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,散熱系統(tǒng)通過串聯(lián)融合在轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)回油路上,在設(shè)計每個相互匹配的參數(shù)時,要把全部影響因素都考慮到[6]。
3.1幫助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
在礦井中運行的蓄電池?zé)o軌膠輪運人車是在外力的幫助下完成拐彎的操作的。液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要采用動力轉(zhuǎn)向器完成,主要原理是齒輪齒條傳動機構(gòu)的原理,這相當(dāng)于額外設(shè)計了一個液壓系統(tǒng),但是僅僅包括了儲液
8、罐、助力泵的設(shè)計,目的是達(dá)到助力轉(zhuǎn)向[7]。助力轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)原理圖如圖3所示。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力大部分都是由液壓系統(tǒng)來提供的,壓力油通過齒輪泵流出,然后經(jīng)過轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向器就是液壓助力轉(zhuǎn)向器,當(dāng)在中間位置時,P與T口是互通的,回去一部分油,安全閥類型為溢流閥。
3.2剎車系統(tǒng)
剎車能否一直合格直接影響著礦井運人車的安全可靠性,再考慮到礦井的環(huán)境問題,所以運人車的制動器采用濕式的。剎車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括:兩邊制動閥、解除停車閥、濕式剎車器、停車蓄能裝置等。停車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。在車運行的時候一般采用雙路停車方式,一旦進(jìn)行停車操作,壓力油就會流動然后達(dá)到減壓作用,
9、將壓力分擔(dān)給油缸一部分,產(chǎn)生一些力矩足以讓車停止,其中壓力表可以檢測兩邊壓力。這個時候油源變?yōu)閼?yīng)急模式,儲能裝置將一部分油作為備用的存起來,以至于可以多次正常的停車操作。在車開始運行之后,油會在儲能裝置過一圈,通過停車電磁閥、截止閥給駐車制動器油缸一定的壓力,導(dǎo)致駐車彈簧得到釋放。在可能要意外停車時,有必要隨時按停車按鈕,停車、運行車相關(guān)閥會一同工作,停車的壓力沒有了,停車剎車器里的油會經(jīng)過停車相關(guān)閥,停車的彈簧會壓縮產(chǎn)生力作用,催動停車剎車器進(jìn)行工作;或者運行車相關(guān)閥可能工作,快速剎車儲能裝置內(nèi)油通過運行相關(guān)的閥流入剎車器,在以上操作之后運行車和停車可以同時達(dá)到。
3.3刮雨
10、水系統(tǒng)
我國當(dāng)前車輛上對雨水進(jìn)行清理的裝置存在手動、氣動以及電動的。其中手動的結(jié)構(gòu)較簡單,就是簡單用人來清理玻璃上的臟東西與水,提高運行的安全性。而且在我國的運人車上還沒有安裝氣動結(jié)構(gòu)系統(tǒng),雖然氣動方式僅僅需要氣源等簡單配件,但是還是不能使用。電動的結(jié)構(gòu)清雨水需要大的外殼,相應(yīng)的重量也會增加,在煤礦這種小空間沒有條件應(yīng)用,質(zhì)量也較大,一定程度上浪費能源。通過對環(huán)境等多方面的因素的考慮得出了現(xiàn)在使用的刮雨水的方案。結(jié)構(gòu)如圖5所示。使用馬達(dá)刮雨水的結(jié)構(gòu):馬達(dá)、各種功能閥等閥門、附屬管路。從刮雨水結(jié)構(gòu)進(jìn)油,制動系統(tǒng)出油。雨刮不工作、電磁閥不通電,油從閥門的進(jìn)口流入,經(jīng)出口出去。馬達(dá)只
11、有在油的作用下才能正常工作,才能達(dá)到刮雨水的目的。按下刮雨水按鍵,相關(guān)閥門導(dǎo)通,油從該閥門的進(jìn)口進(jìn)入,另外一個口出去,再流入馬達(dá)、從另外的閥門進(jìn)口進(jìn)入,另外的口流出。下面操作可以進(jìn)行刮雨水快慢的控制:調(diào)整控制流量的閥門、接著控制壓力的閥門,往降低馬達(dá)速度的方向調(diào)整,就可以慢慢刮雨水;如果往另外的方向進(jìn)行調(diào)整閥門的控制,可以使馬達(dá)加快,刮雨水加快[8]。
3.4控制熱量結(jié)構(gòu)
控制熱量的系統(tǒng)其實就是對車上元件進(jìn)行散熱,維持車輛溫度穩(wěn)定。車上的元件中電機與控制器是主要的發(fā)熱源,在考慮之后,剎車器采用自我散熱的方法;轉(zhuǎn)彎、停車結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱量與電機等的熱量幾乎相等,產(chǎn)生熱
12、量比較慢,可以使用自然方法慢慢散熱。散熱系統(tǒng)如圖6所示。
4結(jié)束語
通過對樣車的工業(yè)性實驗,分析計算得,車輛的續(xù)航里程可以完成80km的目標(biāo),所有車輛參數(shù)正確,液壓相關(guān)參數(shù)都滿足設(shè)計要求,而且效率高,節(jié)約能源,最重要的是安全可靠。
參考文獻(xiàn):
[1]于英,陳利東.WC8E型防爆柴油機無軌膠輪車液壓系統(tǒng)的設(shè)計[J].礦山機械,2011,39(05):34-37.
[2]李占鋒,張鳳龍.WC5J防爆柴油機無軌膠輪車液壓制動系統(tǒng)改進(jìn)[J]機床與液壓,2018(16):88-90.
[3]張俠.新型液壓支架
13、推移板裝置在老石旦煤礦的實踐與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2018(01):41-43.
[4]白璐.液壓支架推移控制優(yōu)化方案研究[J].山西煤炭,2017(04):50-52.
[5]寧波,楊紹雷.中部槽推移耳與液壓支架連接方式的結(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)[J].礦山機械,2016(08):67-69.
[6]蘇娟.雙向駕駛防爆膠輪車的液壓系統(tǒng)設(shè)計[J].機械工程師,2014(04):55-58.
[7]張林慧.防爆膠輪車全液壓制動系統(tǒng)設(shè)計[J].煤礦機械,2012(11):80-82.
[8]張紅軍,馮書亮.DCY40膠輪牽引車液壓系統(tǒng)設(shè)計[J].礦山機械,2016(02):33-35.