除雪车液压系统设计计算.pdf

设経管理与维修 EQUIPMENT MANAGEMENT AND MAINTENANCE
文章编号:1000033X(2013)012-0094-04
除雪车液压系统设计计算
司癸卵,雷元,张铁匠
(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室,陕西西安710064)
摘要:设计了一种由装载机底盘改装而成的除雪车的液压系统,阅述了除雪车工作装置回路和转
向回路的原理,并对液压系统和元件进行了计算,最后对液压系和发动机功率进行了校核。对液压
系统及工作装置的理论计算表明:改装后的除雪车各项性能满足设计要求,能正常、稳定工作。
关鍵词:除雪车;液压系统;元件选型;功率校核
中图分类号:U418.
文献标志码:B
Design and Calculation of Hydraulic System of Snow Removal Vehicle
SI Gui-mao, LEI Yuan, ZHANG Tie-jiang
Key Laboratory for Highway Construction Technique and Equipment of Ministry
Chang'an University, Xi'an 710064, China)
Abstract: The hydraulic system of one kind of snow removal vehicle converted from loader chassis
was designed, and the calculation of the system and its components was conducted, and the
hydraulic pump and engine power were checked. The theoretical calculation indicates that the
refitted snow removal vehicle meets the requirement and works stably.
Key words: snow removal vehicle; hydraulic system; component selection; power check
0引言
铲和滚刷的液压系统进行了设计。整机液压系统如
图1所示。
中国的东北、西北及华北地区地处北温带,全年
1工作装置回路原理
气温在一29℃~36℃之间,平均气温8.3C,而冬
工作泵负责给滚刷、振动铲、提升油缸和摆动油
季最低温度可达-30C,不仅冬季气候寒冷,降雪缸供油,这4个装置通过4个三位六通电磁换向阀
较多,而且降雪期长,平均可达4~6个月之久。串、并联连接而成。并且,滚刷和振动铲的三位六通
当降雨、降雪时,路面极易积雪结冰,严重影响车辆电磁换向阀置于其他阀之前,以保证滚刷和振动铲
行驶安全,增加能源消耗,造成交通阻塞,增加交通优先动作。工作时,4个阀独立工作,如果其中一个
事故的发生率。因此,中国北方的冬季除雪作业是阀动作,偏离中位,则液压油会流入相应的工作装置
项艰巨、重要的任务。除雪车是冬季除雪的重要回路,驱动该工作装置工作。如果几个阀同时动作
工具,本文论及的某除雪车是在ZL50装载机底盘液压油只会经过最靠近油源的那个阀,而不会进入
的基础上改装而成的。通过卸掉装载机原有的铲斗其他阀,从而使得最靠近油源的那个工作装置工作。
装置,安装上振动铲和滚蒯装置,便可进行除雪作当4个阀都不动作时,液压油流回油箱
业,实现了一机多用,提高了装载机的使用效率。
2转向回路原理
1除雪车液压系统设计
转向工作装置回路主要靠转向泵提供油液,特
殊情况下,需要辅助泵补充油液。转向泵和辅助泵
该除雪车包括振动铲和滚刷两大工作装置。振是通过流量分配阀并联,同时转向回路中又串联有
动铲和滚刷的液压系统是利用原有ZL50装载机液伺服阀和两位炳通换向阀。伺服阀和换向阓确保
压系统改装而成,油路大部分保持不变,只是对振动换向的精确性。当发动机有稳定的转速时,进入转
收稿日期:2013-04-09
EQUIPMENT MANAGEMENT AND MAINTENANCE设备管理与维修
提升油缸
双向液压锁
浚刷摆动油缸
装载机转向油缸
平衡阀
铲马
两位两通换向阀
三位六通也磁换向阅
安全阀
伺服阀
au当大通电磁
安全阅
位六通电磁换向
节流阀
节流阀
溢流
流量分
?K
溢涴阀
工作泵
◇滤油器
转向泵
令滤油器
油箱
油器油器
滤油器
图1整体液压系统
向液压缸的流量恒定,经过2个节流阀之后产生的
Nk=FVm/3600=32.5kW
(4)
压差也恒定,则流量分配阀保持原位,不动作。当装
同时因为
载机由于负载过大,导致发动机转速降低时,转向泵
提供的油量减少,进而经过2个节流阀之后的压差式中:T为滚刷的阻力矩。
也减少,最后导致流量分配阀转向右位工作。此时
辅助泵也向转向油路提供油液,以保证进入转向阿则
2~60
776.3N
路中的油量稳定,从而确保转向的稳定性[2。
2振动铲阻力矩计算
振动铲是利用其偏心块旋转产生的离心力和振
2液压系统计算及元件选型
动铲本身的重力作用于冰雪上来破冰的。已知振动
2.1滚刷力矩计算
铲的质量M=4000kg(假设只有1个偏心块),宽
已知滚刷的宽度B=3.6m,除雪厚度H=0.1度b=3.2m,振幅A=4mm,振动频率f=10Hz
m,积雪密度为p=250kg?m3,除雪车的作业速(600r?min)。同时,振动铲上切削刃的面积S
度V=30km?h-1,滚刷的直径4=800mm,工作3200mm×100mm,冰雪的抗切强度a=1.3X
转速z1=400r?min~'。刷苗圆周线速度Vm为
10°Pa;因此要想破冰,则切削刃作用于冰雪上的应
dn1/60=16.7m?s~1
(1)力要大于冰雪的抗切强度,即
根据经验公式
P=(F+Mrg+Mg)/S≥1(6)
(2)式中:P为作用于冰雪上的应力;Fr为偏心块离心
式中:F为行进方向所受的雪阻力即滚刷切线方向力;M,为偏心块的质量;M为振动铲质量;S为切
的力;NV,为除雪比阻。
削刀面积。
同时除雪比阻与除雪速度还有如下关系
代入相关数值可求得,F=1.6×103N。则作
N,≈0.00924V2-0.24V+6.55(3)用于冰面上总的作用力为F2=F+Mg=4.16
因此可求得N,=8。
101N。同时根据振动铲的振幅A和振动频率f,可
将此结果代人式(2),最终可求得F=7000N。以求得向下的振动速度为
则滚刷的功率N、为
y=4Af×10-3=0.16m?s~1
(7)
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