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鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
題目 礦用自卸車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
專業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名 尚曉曉
主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：
一、主要內(nèi)容及要求：
1、熟悉課題，查閱資料，寫出文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告（第1~2周完成）。
2、 確定總體方案；根據(jù)實(shí)際需要確定礦用自卸車各部分扭矩和液壓系統(tǒng)所需壓力和功率，填寫中期檢查表（第3~6周完成）。
3、計(jì)算啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、頂起時(shí)的相關(guān)扭矩，并輸出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。（第7~8周完成）
4、完成礦用自卸車自身、頂起系統(tǒng)液壓控制原理圖紙（0號(hào)或1號(hào)圖紙1張）。（第9~10周完成）
5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或論文1份，約2萬字。（第11～13周完成）
6、查閱文獻(xiàn)資料一般不小于15篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于3000字。
二、主要設(shè)計(jì)參數(shù)
1、中壓：10MPa、20MPa；高壓：20MPa、32MPa；
2、最大載重量：108t，車輛自重：85t
3、車廂重量：19t；最高行速：50km/h
4、卸料舉升時(shí)間20s，減速比27.35
三、主要參考資料：
1、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊
2、車輛設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
3、CATIA﹑AUTOCAD軟件等。
完 成 期 限：
指導(dǎo)教師簽名：
專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名：
年 月 日
礦用自卸車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 礦用自卸車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
姓 名
專 業(yè)
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院
二○一八年四月
26
摘 要
本文簡要介紹了礦用自卸車的結(jié)構(gòu)原理，然后通過查閱電子資料訪問圖書館、對礦用自卸車開發(fā)過程的分析和對礦用自卸車的液壓控制系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行了簡要總結(jié)。在當(dāng)代技術(shù)發(fā)展背景下，對礦車的液壓控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行了概述，以便對進(jìn)一步的研究進(jìn)行簡要的回顧。分析之后的傳動(dòng)方式、工作條件和變化負(fù)載情況變化的情況下,制定了一個(gè)大型自卸車，由來自四個(gè)液壓馬達(dá)從動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛系統(tǒng)變量與封閉式雙重泵;由于旋轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)不是同時(shí)發(fā)生的，因此可以最大限度地利用馬達(dá)的功率，并通過在設(shè)計(jì)過程中使用雙泵的方法來減少功率損耗。與此同時(shí)，對大型礦用自卸車的制動(dòng)性能進(jìn)行了分析，以滿足其制動(dòng)要求。起重裝置的發(fā)電機(jī)通常安裝在頂部或傳動(dòng)裝置的一側(cè)。傳感器直接引導(dǎo)油泵或通過輸送軸驅(qū)動(dòng)油泵，從而產(chǎn)生液壓馬達(dá)。自動(dòng)卸載是基于液壓驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)，它通過傾斜一個(gè)角度來達(dá)到自動(dòng)卸載的目的，并依賴于貨物的裝載來重建一輛特殊的礦用自卸車。根據(jù)這種自動(dòng)卸載的特點(diǎn)，自動(dòng)卸載的液壓缸可以被設(shè)計(jì)成一個(gè)單獨(dú)的活塞控制。本文介紹了礦用自卸車控制系統(tǒng)。與這些礦用自卸車密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)的作用、分類、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)是有用的。
關(guān)鍵詞：礦用自卸車；自卸車；液壓傳動(dòng)；頂起系統(tǒng)；控制設(shè)計(jì)
Abstract
This paper simply expounds the mining equipments of the system working principle, and then through consulting data, analyzed the development process of the control system of mine dump truck and results, and finally, simple and brief comment about it. In this paper, the requirements of the control system of mine dump truck are preliminarily recognized, so as to make a simple retrospective review for further research. On the analysis of the mining equipments after transmission type, working conditions and load change, designed the large mining equipments, hydraulic system driven by four hydraulic motor output torque drive vehicle four wheel drive type, double of closed variable pump oil supply system; In view of the change of steering and lifting, the oil supply mode of double-pump combined flow is adopted in the design to make full use of the engine power and reduce the energy loss. At the same time, the braking performance of the large mine dump truck is analyzed and the braking requirements can be satisfied. The power transmission of the lifting mechanism is usually installed from the top or side of the transmission assembly. The power pump can be driven directly by the power pump or driven by the driving shaft to produce the hydraulic driving force. Dump truck is driven by hydraulic lifting mechanism on engine power, a crate tilt Angle so as to achieve the goal of automatic discharge, and depend on the weight of box was an important special vehicles make it reset. According to the characteristics of self-unloading automobile, the hydraulic cylinder of self-discharging car can be designed as single piston rod single acting type. This paper has a certain understanding of the control system of mine dump truck. It is useful to know the function, classification, structure and characteristics of the mine dump truck closely related to it.
Key words: mine dump truck; Dump truck; Hydraulic transmission; Jacking up system; Control design 目錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題的背景及意義 1
1.2 礦用自卸車的作用 2
1.3 礦用自卸車的分類 3
1.4 礦用自卸車的舉升機(jī)構(gòu) 4
1.5 本設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo) 4
第2章 主要技術(shù)參數(shù)及對液壓系統(tǒng)的要求 5
2.1 主要技術(shù)參數(shù) 5
2.2 主機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求 5
第3章 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
3.1 車輛行走機(jī)構(gòu)對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 6
3.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的型式 6
3.2.1 容積調(diào)速系統(tǒng) 6
3.2.2 功率分流液壓調(diào)速系統(tǒng) 7
3.3 行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的主要參數(shù) 7
3.4 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 9
3.4.1 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的型式 9
3.4.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案 13
3.5 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
3.5.1 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力 14
3.5.2 液壓傳動(dòng)參數(shù)及性能的計(jì)算 15
3.5.3 輔助裝置 23
3.6 擬定驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作原理圖 25
3.7 液壓元件的選擇和設(shè)計(jì) 45
第4章 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 45
4.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求 45
4.2 轉(zhuǎn)向方式及轉(zhuǎn)向隨動(dòng)系統(tǒng)方框圖 45
4.2.1 輪式車輛轉(zhuǎn)向方式 45
4.2.2 轉(zhuǎn)向隨動(dòng)系統(tǒng)方框圖 46
4.3 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的選擇 46
4.4 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 47
4.4.1 轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算 47
4.4.2 轉(zhuǎn)向油缸參數(shù)的確定 48
4.4.3 轉(zhuǎn)向器參數(shù)的確定 51
4.4.4 油泵參數(shù)的確定 51
4.5 擬定液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖 52
第5章 液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 54
5.1 概述 54
5.2 舉傾系統(tǒng)的限速措施 54
5.3 液壓舉傾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 56
5.3.1 傾卸油缸行程及內(nèi)徑的計(jì)算 56
5.3.2 傾卸油缸容積及油泵的計(jì)算 58
5.4 擬定液壓舉傾系統(tǒng)工作原理圖 59
第6章 制動(dòng)性能分析 60
6.1 制動(dòng)力矩和制動(dòng)力 60
6.1.1 前輪制動(dòng)力矩和制動(dòng)力 60
6.1.2 后輪制動(dòng)力矩和制動(dòng)力 61
6.2 前后輪附著力及滾動(dòng)阻力 62
6.3 制動(dòng)加速度和制動(dòng)距離 63
第7章 系統(tǒng)總成 65
7.1 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和舉升系統(tǒng)的組合 65
7.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力來源傳動(dòng)裝置的選擇 67
第8章 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 69
8.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 69
8.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升 70
8.2.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 70
8.2.2 液壓系統(tǒng)的散熱功率 71
結(jié) 論 73
致謝 74
參考文獻(xiàn) 75
第1章 緒論
1.1 課題的背景及意義
自1963年以來，美國Unit-Rig公司G.E研發(fā)了一輛世界上第一臺(tái)裝貨礦用的自卸車以來,經(jīng)過多年的不斷完善和許多新技術(shù)、新材料的采用,礦用自卸車重型礦用自卸車礦用自卸車新品種108t,154t,170t,280t等系列化產(chǎn)品。這是一種有效的運(yùn)輸設(shè)備，目前在主要的表面采礦，在煤炭、冶金部門內(nèi)部和外部使用，已經(jīng)有很大的市場份額。使用大規(guī)模的企業(yè)在我們各國開始于1970年代中期的,并已分發(fā)各單位分發(fā)主要作用等領(lǐng)域冶金、煤炭和裝貨重量的目標(biāo)主要是108t和154t。在國外重型商用車輛的主要制造商是小松礦用設(shè)備、卡特彼勒、利勃海爾等的設(shè)備制造商，其共同特征是:模型的完整范圍、組件的專門化和完整的支持系統(tǒng)。我國有三家大型商用車輛生產(chǎn)企業(yè):湘潭電機(jī)機(jī)械廠、本溪重工廠和常州冶金機(jī)械廠。在國外技術(shù)基礎(chǔ)上，對湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的自卸車進(jìn)行了改進(jìn)和改良，并在國外引進(jìn)了幾個(gè)系列，由于種種原因遼寧重型礦用自卸車工廠停產(chǎn)了。江蘇常州冶金廠與美國Mark 36生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)單位合作。
目前,傳動(dòng)方式卸貨裝置所使用的重型中頻交流電、開展了一些柴油馬達(dá),導(dǎo)致發(fā)電機(jī)交流電分三個(gè)階段所作的引擎直流牽引兩邊的橋的外部轉(zhuǎn)換器后,已轉(zhuǎn)變成直流電驅(qū)動(dòng)車輛。有兩種類型:了解水系統(tǒng)和不斷的壓力,并領(lǐng)導(dǎo)制度被用于面向該制度,并參考資料系統(tǒng)已經(jīng)建立,一方面?zhèn)戎檬诫p缸三級雙作用油缸分別安裝在車架兩側(cè)位置上。電力傳輸系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、牽引電機(jī)和電氣控制組成，主要是為了滿足持續(xù)的恒功率工作控制要求。駕駛形式通常由4×2的后軸驅(qū)動(dòng)。
重型礦用自卸車的發(fā)展趨勢主要是三點(diǎn)：
1.大型化。
主要有兩個(gè)因素推動(dòng)了礦用自卸車的發(fā)展:首先，需要大規(guī)模開采露天煤礦和發(fā)展大規(guī)模的機(jī)械傳動(dòng)自卸車。隨著主要礦山的增加產(chǎn)量,但是,為了改善運(yùn)輸效率和降低成本,許多大礦山往往利用大型客車總量,致使許多制造商研制和開發(fā)大型車輛以滿足用戶需要的礦山。隨著技術(shù)迅速發(fā)展電子控制技術(shù)和出現(xiàn)的新電子部件、建立強(qiáng)大的柴油馬達(dá),成功地材料工作量大的負(fù)擔(dān)和解決有關(guān)技術(shù)和發(fā)展鋪平了道路。因此，普及礦用自卸車礦用自卸車的推廣已經(jīng)成為許多制造商普遍采用的競爭策略，以吸引更多的客戶進(jìn)入市場。
2.計(jì)算機(jī)控制和大量新的電控元器件的使用。
在20世紀(jì)80年代末，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)逐漸被用于礦用自卸車的自動(dòng)控制、柴油噴氣機(jī)和礦用自卸車故障診斷等領(lǐng)域。而且隨著信息和通信技術(shù)、進(jìn)一步發(fā)展傳感器技術(shù)信息通訊技術(shù)的控制,在許多方面礦用自卸車適用礦用自卸車駕駛員和礦山,這可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度,維修人員礦用自卸車自動(dòng)化程度和生產(chǎn)力、可靠性和工作將得到加強(qiáng)。關(guān)于替代轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度技術(shù)的發(fā)展，以及對動(dòng)力轉(zhuǎn)換器的安裝，重型起重機(jī)械已經(jīng)開始應(yīng)用傳輸。
3.整車性能和工作可靠性進(jìn)一步提高。
許多制造商和國外國外,實(shí)行了一些方法設(shè)計(jì)尖端和復(fù)雜的分析軟件設(shè)計(jì)和制約因素分析懸架系統(tǒng)、車架、后橋殼,以改善等等的可靠性、穩(wěn)定和壽命的車輛。
4.采用雙能源作動(dòng)力。
作為一種雙能源馬達(dá)，對重型車輛排放和柴油馬達(dá)的投入也是一種引人關(guān)注的新趨勢。雙重能源礦用自卸車的存在，解決了諸如柴油馬達(dá)功率不足、車輛緩慢和車輛緩慢等問題，以及減少溫室氣體排放，以保護(hù)環(huán)境。
然而，公共礦用自卸車的體積尺寸大、重量、失敗故障率和多重維修修復(fù)都有缺陷，這與現(xiàn)代傳輸技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，需要開發(fā)一種新的采礦方法。
1.2 礦用自卸車的作用
自卸車的面世是隨著時(shí)間的推移而發(fā)展的，而搬運(yùn)環(huán)節(jié)不再是工作人員可以解決的問題，而是由高技術(shù)開發(fā)的搬運(yùn)工具。
礦用自卸車翻斗車(tipper，dump car),其依據(jù)是液壓動(dòng)力水利裝置,這往往使這種不足的集裝箱以達(dá)到這項(xiàng)目標(biāo)自動(dòng)卸貨的貨物,并且取決于貨物能夠融入輛。它的主要優(yōu)勢是機(jī)械化卸貨，提高了卸貨效率，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)保護(hù)。因此，在過去的幾十年里，它在國外和國外都有了快速的發(fā)展和普及，現(xiàn)在大約占了專業(yè)車輛的25%，并越來越多地成為各種品種的產(chǎn)物。
散裝貨物運(yùn)輸(沙子、石頭、土壤、廢物、建筑材料、煤炭、礦物、食品和農(nóng)產(chǎn)品等)，并可作為備件運(yùn)輸;采礦車輛主要用于建筑工地、礦山、建筑工地等，通常與裝卸車、挖掘機(jī)、卸載三位一體的服務(wù)有關(guān)。在大型設(shè)施的情況下，必須使用排放車輛。此外，還需要定期進(jìn)行維修，以避免工作事故。
每個(gè)行動(dòng)之前卡車牽引要簡單的檢查,以確保使用的不同部件,然后以正常的業(yè)績是否存在缺陷,礦用自卸車被檢查礦用自卸車的貨物是否正常和不正常交易進(jìn)行檢查后礦用自卸車。每周進(jìn)行一次常規(guī)檢查，對礦用自卸車進(jìn)行內(nèi)部和外部檢查，每月進(jìn)行維修，對車輛的部件和性能進(jìn)行專業(yè)測試，并及時(shí)更換零件。這不僅保證了礦用自卸車的正常工作，而且還延長了礦用自卸車的壽命。
公共礦用自卸車是大型設(shè)備，價(jià)格也相當(dāng)昂貴，因此必須定期維護(hù)，確保車輛的質(zhì)量，避免事故。
1.3 礦用自卸車的分類
有以下幾大分類：
1）按用途分能夠分成：
公路運(yùn)輸?shù)钠胀ㄗ孕盾嚕环枪愤\(yùn)輸?shù)闹匦妥孕盾?；專用礦用自卸車。
普通的輕型、中型和重型貨車(裝載量為2至20噸)主要集中在沙、土、煤和其他貨物上，通常與裝載機(jī)相結(jié)合。
重型貨車(有超過20噸的裝載機(jī))用于非道路運(yùn)輸，是商用車輛，即卸貨車輛。礦山礦用自卸車是礦山或大型建筑中使用的大型自動(dòng)化車輛;這些主要是運(yùn)輸任務(wù)，如大型礦山、灌溉工程等，通常用于挖掘機(jī)。它的長度、大小、高度和軸不受道路規(guī)則的約束，但只能在礦山和建筑工地使用。
專用車輛專用專用車輛，用于滿足已發(fā)運(yùn)貨物的特性或特殊需要;一般用途車輛是普通商用車輛。一些商用車輛是專門為特定用途設(shè)計(jì)的，這意味著商用車輛卸載自動(dòng)車輛，例如自動(dòng)裝載、自動(dòng)裝卸等。
2）按裝載質(zhì)量級別能夠分成：輕型；中型；重型自卸車。
按規(guī)定，總質(zhì)量1.8t-6t礦用自卸車屬于輕型；
總質(zhì)量6t-14t的自卸車為中型；
14t以上就是為重型。
3）按傳動(dòng)方式分：機(jī)械傳動(dòng)；液力機(jī)械傳動(dòng)；電傳動(dòng)。
4）按卸貨方式分類：后傾式；側(cè)傾式；三面傾卸式；
常見礦用自卸車的分類舉例如下：
1）東風(fēng)雙橋密封自卸車。
這是東風(fēng)雙橋大橋的延伸模式。在管道內(nèi)的液壓控制系統(tǒng)是簡單易用的，是一種特殊的車輛，用于運(yùn)輸?shù)V物、巖石和廢物等材料。
2）東風(fēng)3055自卸車。
該展臺(tái)配備有135馬力柴油馬達(dá)，在廣西、3t上甲板和8t后甲板上。這款車是2006年市場需求的一種新模式，它與東風(fēng)五噸車輛的負(fù)擔(dān)能力、負(fù)擔(dān)得起的價(jià)格和高的運(yùn)營成本相比較，這是中小城市建設(shè)的主要力量。
3）東風(fēng)五噸自卸車。
在駕駛艙里，143馬力的柴油馬達(dá)，兩個(gè)動(dòng)力噴射引擎，后甲板，8t的后甲板，給這個(gè)舊的5噸重型模型注入了新的活力。
4）東風(fēng)工程車。
該展臺(tái)配備了160馬力的柴油馬達(dá)，它加強(qiáng)了排放馬達(dá)，8t后橋加厚大梁，以及一輛中型車輛。
5）東風(fēng)雙橋自卸車。
駕駛室配備了駕駛艙，通訊210/230馬力，環(huán)保馬達(dá)，雙10t，橋尾橋，以及前面的液壓壓力，這是最大的拖車?yán)！?
1.4 礦用自卸車的舉升機(jī)構(gòu)
1) 直推式傾斜機(jī)構(gòu)（見圖1-1）
2）連桿式傾斜機(jī)構(gòu)（見圖1-2）
圖1-1 液壓舉升缸直接作用于車廂底架上 圖1-2 液壓舉升缸通過連桿機(jī)構(gòu)
作用于車廂底架上
1.5 本設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)
通過分析108t大型自卸車,現(xiàn)已擬定的推進(jìn)系統(tǒng)液壓模型進(jìn)行更加合理,并推進(jìn)水能進(jìn)行了一項(xiàng)研究,分析、計(jì)算和驗(yàn)證特點(diǎn)液壓,同時(shí)制定其牽引制度和頂升系統(tǒng)。設(shè)計(jì)和改進(jìn)的目的是改善這種情況，但由于其有限的水平，許多問題和差距仍然存在，希望在以后的過程中進(jìn)一步完善知識(shí)的過程。
第2章 主要技術(shù)參數(shù)及對液壓系統(tǒng)的要求
2.1 主要技術(shù)參數(shù)
1、中壓：10MPa、20MPa；高壓：20MPa、32MPa；
2、最大載重量：108t，車輛自重：85t
3、車廂重量：19t；最高行速：50km/h
4、卸料舉升時(shí)間20s，減速比27.35
2.2 主機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求
重型礦用自卸車是工作條件更惡劣、和在礦山條件下工作,制動(dòng)和負(fù)載的外部沖擊,以及沖擊大,并盡可能廣泛地的液壓系統(tǒng)必須滿足下列要求:
1、必須確保液壓系統(tǒng)的可靠性。液壓系統(tǒng)的可靠性要求液壓系統(tǒng)的可靠性，因?yàn)榭ㄜ嚨闹亓亢苤?，而且速度更高。液壓要素的可靠、抗沖擊和抗污染應(yīng)盡量減少對系統(tǒng)和熱溫度馬達(dá)的連續(xù)工作通常不得超過80℃和車輛、自卸車是行走機(jī)械,設(shè)計(jì)的油箱不能太大,因而必須安裝制冷器。
(2)在車輛被卸載的時(shí)候，不應(yīng)同時(shí)提供起重和轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，因此不應(yīng)同時(shí)提供起重和轉(zhuǎn)移系統(tǒng);因此，可以采取措施來簡化系統(tǒng)，充分利用馬達(dá)的泵和功率。
3)系統(tǒng)必須能夠同時(shí)滿足高速列車的牽引和速度要求。
(4)液壓缸和每個(gè)安裝的液壓馬達(dá)必須有良好的保護(hù)措施，以防止過載、液壓缸和液壓回路，以防止超速和限速措施的嚴(yán)重程度。
5)為了確保液壓系統(tǒng)的可靠性和部件的壽命，必須確保液壓油的清潔，并因此建立可靠和有效的過濾裝置。
第3章 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 車輛行走機(jī)構(gòu)對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的要求
在牽引力和車速變化的要求大和快速、頻繁啟動(dòng)停止和工作條件苛刻的情況下，礦用自卸車的牽引和速度變化的傳動(dòng)裝置的要求如下:
1）應(yīng)當(dāng)建立通信聯(lián)系精心設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置和連接泵和馬達(dá),幫助獲取85%以上的全部范圍內(nèi)的效率的規(guī)模和時(shí)間輪換,并最有效地利用馬達(dá)的功率在廣泛的速度和牽引。
2)傳輸系統(tǒng)能夠很好地、可靠地泵和馬達(dá)。
3)對兩側(cè)采用不同驅(qū)動(dòng)車輪的自主傳動(dòng)系統(tǒng)用于滑行轉(zhuǎn)向。
4)結(jié)構(gòu)簡單，液壓元件具有耐久性和可靠性。
3.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的型式
3.2.1 容積調(diào)速系統(tǒng)
根據(jù)工程力學(xué)，它的液壓系統(tǒng)的改變裝置被用來改變液壓泵或液壓馬達(dá)的壓力，以達(dá)到調(diào)節(jié)速度，稱為容積調(diào)速回路。由于這個(gè)速度控制系統(tǒng)更有效，它是一個(gè)廣泛使用的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
圖3.1所示是由雙向變量泵和變量馬達(dá)組成的容積調(diào)速系統(tǒng)。當(dāng)調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達(dá)的斜盤傾角，可改變其輸出流量，從而獲得不同的馬達(dá)轉(zhuǎn)速；
改變斜斜盤柱塞泵改變油流方向，可以改變馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向，輔助泵以向系統(tǒng)補(bǔ)油，同時(shí)進(jìn)行冷卻，壓力大小將由溢流閥設(shè)定。
回路中有兩個(gè)補(bǔ)油閥，梭閥在主油路高壓控制下與常開式的溢流閥8接通，因此，工作中總有一部分油通過溢流閥流回油箱，以便冷卻油液。主回路中兩個(gè)安全閥保護(hù)系統(tǒng)不致破壞。
圖3.1 變量泵--變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)
1. 調(diào)節(jié)變量泵 2. 變量馬達(dá) 3. 輔助泵 4. 補(bǔ)油閥 5. 安全閥 6. 梭閥 7. 溢流閥 8.溢流閥
3.2.2 功率分流液壓調(diào)速系統(tǒng)
功率分流液壓調(diào)速系統(tǒng)。簡單的液壓調(diào)速系統(tǒng)是由泵和馬達(dá)組成的、減少了工作效率,增加傳動(dòng)的效率,從而導(dǎo)致出現(xiàn)了效率的輪換制度調(diào)節(jié)裝置和液壓發(fā)電。它將能量分成兩個(gè)平行的軌道，通過行星的傳輸和液壓傳輸。液壓系統(tǒng)在輸電過程中起著重要的作用，機(jī)械系統(tǒng)主要用于能量的傳遞。雖然旋轉(zhuǎn)速度系統(tǒng)有效地利用了液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，并保持了傳動(dòng)的優(yōu)越性，但它的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，制造成本是高的，只適用于大功率的車輛。
3.3 行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的主要參數(shù)
決定性能的參數(shù)主要是以下三點(diǎn)：行駛驅(qū)動(dòng)功率、牽引力、車速、最大爬坡度等。
1．牽引力F
在運(yùn)輸車輛方面，牽引意味著重型貨車、爬坡和加速度都很好，從而減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。牽引力的條件受到粘附條件，牽引力必須適應(yīng)機(jī)械的粘附條件和運(yùn)動(dòng)組織的額定轉(zhuǎn)速，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效果。最大牽引被定義為最大牽引或者叫做附著力。
公式如下：
（3-1）
式中：F—最大牽引力
—附著系數(shù)
—附著重量
不同的車輛取數(shù)也不同。
車輛的正常牽引必須低于附著力，否則輪胎就會(huì)滑倒，這將導(dǎo)致馬達(dá)功率大幅下降，輪胎磨損加劇。
2.行駛速度
對于運(yùn)輸機(jī)械來說，車輛的速度對生產(chǎn)力有相當(dāng)大的影響，必須適應(yīng)建筑工地的要求，并確保運(yùn)輸效率。使用液壓馬達(dá)可以滿足可變范圍的要求，也可以優(yōu)化馬達(dá)功率，以簡單和簡單的方式處理，并促進(jìn)生產(chǎn)力的提高。對于大型采礦，最大速度不超過58公里/小時(shí)。
3.爬坡能力
車輛在爬坡時(shí)的外部阻力是由爬破度決定的，外部阻力又分成滾動(dòng)阻力和坡道阻力。
滾動(dòng)阻力：
（3-2）
式中：
G —車輛載重總重量
—車輛滾動(dòng)阻力系數(shù)
—爬坡角
坡道阻力：
（3-3）
則運(yùn)輸工況的爬坡能力,即驅(qū)動(dòng)力：
（3-4）
4.驅(qū)動(dòng)行駛驅(qū)動(dòng)功率
下式計(jì)算：
kW (3-5)
式中：—牽引力，N
—車輛的運(yùn)行速度，km/h
—傳動(dòng)效率，設(shè)0.8.
3.4 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案的確定
要求的液壓系統(tǒng)得到了性能研究和分析的領(lǐng)域進(jìn)行了重大的液壓系統(tǒng)研究,根據(jù)實(shí)際情況,進(jìn)行了比較方案進(jìn)行分析時(shí),根據(jù)可靠、成本效益,并且在可能的情況下,盡量采用先進(jìn)技術(shù),最后確定最佳選擇方案。
3.4.1 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的型式
下面對幾種系統(tǒng)進(jìn)行介紹：
在開式系統(tǒng),是指液壓泵通過油箱進(jìn)行吸油、通過換向閥給為動(dòng)力裝置（如液壓缸或者液壓馬達(dá)）或集合運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致對工作流量、動(dòng)力水利或液壓汽缸回到降壓水能、以確保安全系統(tǒng)和安裝一個(gè)安全閥門。這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對簡單，有系統(tǒng)的油箱，油箱可以同時(shí)進(jìn)行散熱，而熱量和雜質(zhì)如果留在油箱里會(huì)產(chǎn)生不良后果。然而，由于碳?xì)浠衔锱c空氣接觸，在系統(tǒng)中溶解液壓油很容易，從而導(dǎo)致工作不穩(wěn)定和其他不良影響。開放系統(tǒng)可能被用于定量泵或液壓泵變量、液壓泵的吸收能力較低,限制了液壓泵的工作速度75%名義或輔助泵,以便提高吸收能力的液壓泵抽吸和避免吸空。
在封閉的系統(tǒng)中，液壓泵的管道直接連接到執(zhí)行裝置的返回管道，液壓流體在系統(tǒng)的封閉循環(huán)(圖3.1)。封閉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，泵的吸收良好，系統(tǒng)不接觸空氣，避免了吸入現(xiàn)象的出現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的。使用可變泵來避免液壓沖擊和能量損失。關(guān)閉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，它沒有考慮到儲(chǔ)罐，而管道的輻射和過濾條件比10的系統(tǒng)要弱。對于補(bǔ)償系統(tǒng)中發(fā)生的,往往需要建立一個(gè)泵泵取代了小規(guī)模能力泵和冷卻液、回國多余和流量的泵集合的主要?jiǎng)恿推屏选?
封閉式系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)改變的情況下保障單位油液壓泵容積式系統(tǒng)響應(yīng),更多頻率傳輸系統(tǒng),同時(shí),進(jìn)油、泵防止大流量的泵,此外,進(jìn)入液的過濾系統(tǒng)和無法與外部世界聯(lián)系,從而提高了其可靠性水系統(tǒng)。泵泵也可以促進(jìn)系統(tǒng)中某些輔助和剎車的運(yùn)行。
(2)關(guān)閉系統(tǒng)有較低的燃料箱流量，油箱較低，油箱更容易使用，油吸，回流損失，以及更有效的操作系統(tǒng)。
(3)系統(tǒng)的壓力存在背壓，對油泵、馬達(dá)產(chǎn)生很大的容積效率,內(nèi)部泄露隨壓力變化大小而發(fā)生變化，系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠解決平穩(wěn)地從正轉(zhuǎn)通過零點(diǎn)向反轉(zhuǎn)過渡并能在任意不同的方向進(jìn)行自動(dòng)操作（液壓上的）,并確保充分出保證輸出軸有足夠剛性指導(dǎo)規(guī)模和順利的工作量。
以下所述特點(diǎn)的,封閉系統(tǒng)使得特別相關(guān)的載荷情況發(fā)生變化,從一定程度上前進(jìn)、倒退,經(jīng)常機(jī)械行走的機(jī)械,要求嚴(yán)格控制,這具有特定含義的意義。
大型采礦企業(yè)在礦山環(huán)境中有苛刻的工作條件，通常需要回車，經(jīng)常和頻繁的剎車，這樣就可以確定大型礦用自卸車是否會(huì)導(dǎo)致液壓驅(qū)動(dòng)的管道和閉路馬達(dá)。
2.定量、變量系統(tǒng)
定量系統(tǒng)采用的液壓泵為定量齒輪泵、葉片泵或者固定斜盤的柱塞泵，葉片泵數(shù)量欄或永久,當(dāng)一個(gè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速,這些壓力泵、必然工作周期中在克服液壓更取決于負(fù)擔(dān)的壓力,因此,其特點(diǎn)液壓泵、負(fù)擔(dān)時(shí),行動(dòng)力量。為了滿足操作要求，必須根據(jù)最大速度和運(yùn)行速度來確定數(shù)量系統(tǒng)的馬達(dá)功率。在量化系統(tǒng)中，泵的成本是低的、穩(wěn)定的、簡單的、可靠的、廉價(jià)的和良好的抗沖擊性能，石油管道的冷卻是充分的，但效率較低。
使用變量泵或變量馬達(dá)的液壓系統(tǒng)是可變的系統(tǒng)，具有高效和高速的系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生恒定的旋轉(zhuǎn)時(shí)間或不必需要大的油箱。變量系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
(1)作業(yè)速度與作業(yè)力二者之間可調(diào)節(jié)，變量液壓泵在其規(guī)定的變量范圍內(nèi)其輸出的功率會(huì)基本不變,隨著,脫離液壓泵輸出流量變化,因此工作負(fù)載的變化,可以由減少流入為增加業(yè)務(wù)的速度來負(fù)擔(dān),生產(chǎn)力的提高,在作業(yè)力,減輕負(fù)擔(dān),克服大的基。
(2)液壓泵通常用于滿載狀態(tài)，可以充分利用馬達(dá)功率。
(3)可變系統(tǒng)的元素更加復(fù)雜和成本昂貴，而油發(fā)熱相對較大。
大型現(xiàn)代工程車輛的液壓推進(jìn)系統(tǒng)使用可變的系統(tǒng)來控制恒定功率或扭矩，提高操作效率。大型礦用自卸車具有強(qiáng)大的動(dòng)力，需要更有效的運(yùn)輸，必須充分利用馬達(dá)的力量，從而選擇一個(gè)可變的系統(tǒng)。因此選用變量系統(tǒng)。
3.容積調(diào)速系統(tǒng)、節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)
節(jié)流調(diào)速是在系統(tǒng)中安裝節(jié)流閥，在節(jié)流閥制度不斷對你們來說語速快了點(diǎn)不斷流入來實(shí)施的,而且通過加速率的高速網(wǎng)絡(luò),速度回返油回返和撤離速度合并和速度的任意組合調(diào)節(jié)三個(gè)。
通過容積調(diào)速的轉(zhuǎn)換速度是可變泵的速度，它通過改變回路中變量的變化來調(diào)節(jié)啟動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)速度。在這個(gè)回路中，液壓泵的流體直接進(jìn)入到執(zhí)行元件中，沒有泄漏和吞吐量損失，工作壓力隨負(fù)荷而變化，因此更有效，更少熱，更合理。
速度借水流調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)速度泵變量液壓泵提供補(bǔ)償?shù)膲毫?、決心的速度要素訂單控制進(jìn)入訂購機(jī)制、油和數(shù)量撤離液壓泵的變量是自動(dòng)適應(yīng)所需的流動(dòng)的實(shí)施。在這個(gè)速度回路中沒有泄漏損失，效率高，速度穩(wěn)定。
大型礦機(jī)的運(yùn)行速度很高，對速度的穩(wěn)定性要求更高，外部負(fù)荷的變化更大，所需的調(diào)速速度非常高，操作效率高，因此有一個(gè)體積調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
機(jī)械的體積旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)有一個(gè)可變的速度泵變量，一個(gè)可變的變速系統(tǒng)，一個(gè)可變可變的變速系統(tǒng)和一個(gè)可變的變速系統(tǒng)，分別在下面給出。
1．變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)
在這個(gè)系統(tǒng)中，液壓泵的速度和液壓馬達(dá)的體積是恒定的，這改變了馬達(dá)的速度和輸出功率。馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩和回路壓力根據(jù)負(fù)載情況決定,但不改變速度,這通常稱為系統(tǒng)持續(xù)率速度,這一制度必須受到負(fù)擔(dān)的變動(dòng)液壓泵和馬達(dá)。當(dāng)泵和回路的馬達(dá)可以雙向作用運(yùn)行時(shí)，馬達(dá)就可以平穩(wěn)反向。系統(tǒng)功能特性如圖3.2所示。
圖3.2 變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)工作特性
2.定量泵-變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)
轉(zhuǎn)速和流量的液壓泵系統(tǒng)保持不變,從而液壓馬達(dá)排量速度的變化和輸出的速度和轉(zhuǎn)矩時(shí)改變速度轉(zhuǎn)矩與排量成反比和速度是成比例的數(shù)量計(jì)量、不因調(diào)速發(fā)生變化。馬達(dá)的輸出功率和壓力由功率決定，而不受調(diào)節(jié)速度的變化，這通常被稱為恒速系統(tǒng)。該系統(tǒng)的范圍較變量泵-定量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)小,步行強(qiáng)權(quán)力量、一貫地以維持維持在不斷變化,這由一個(gè)初步目標(biāo)。從而最大限度地利用原動(dòng)機(jī)的功率。系統(tǒng)工作特性如圖3.3所示。
圖3.3 定量泵-變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)工作特性
3.變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)
該系統(tǒng)的功能特性是這兩個(gè)系統(tǒng)的功能特性的綜合，回路的調(diào)速速度是比較大的，并產(chǎn)生了泵的范圍和馬達(dá)的調(diào)節(jié)速度。
該調(diào)速變量的變量泵和馬達(dá)和變數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),將分兩個(gè)階段,第一,改變液壓泵的調(diào)節(jié)參數(shù)變化,進(jìn)而改變馬達(dá)的調(diào)節(jié)參數(shù)范圍:它往往開始之前加以調(diào)節(jié)馬達(dá)斜盤傾角的參數(shù),以便確定最大傾角的可變因素調(diào)節(jié)泵斜線盤傾角調(diào)到零位、啟動(dòng)后將泵的斜盤傾角逐步調(diào)整的最小值和大值，完成液壓泵的定量變數(shù),該因素,然后最大傾角擴(kuò)大到小調(diào)達(dá)到調(diào)速、活動(dòng)和調(diào)速液壓泵定量變數(shù)。工作特性如圖3.4所示。
圖3.3 變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)工作特性
這種調(diào)速系統(tǒng)的工作特性對一般機(jī)械負(fù)載要求很適應(yīng)，因?yàn)榇蟛糠謾C(jī)械在低速時(shí)要求有較大的扭矩，而再高速時(shí)扭矩可以相應(yīng)地減小，變量泵-變量馬達(dá)調(diào)速系統(tǒng)適用于系統(tǒng)中大功率的液壓裝置，特別適用于系統(tǒng)中有兩個(gè)或多個(gè)液壓馬達(dá)要求共用一個(gè)液壓泵又能獨(dú)立進(jìn)行調(diào)速的場合。
3.4.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案
圖3.4所示是行走機(jī)構(gòu)液壓傳動(dòng)的幾種方案。
A在方案的范圍內(nèi)，使用一種定量的液壓馬達(dá)，包括三種不同的形式:
1. 前后橋都裝了一級輪邊減速器，傳動(dòng)比一樣。
2. 前后橋都裝了級輪邊減速器，但傳動(dòng)比不同。
3.一橋裝了一級輪邊減速器，另一邊裝二級輪邊減速器。
第三種形式，雖然延長了機(jī)械的運(yùn)行速度，但還沒有找到，以盡量減少復(fù)雜的輪式還原裝置的制造成本，這不是最優(yōu)的;第二種形式可以通過連接到一個(gè)控制軸來獲得兩個(gè)部件，但在離合器中增加摩擦，使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。
(B)在該方案框架內(nèi),一組變量液壓動(dòng)力已經(jīng)被用來擴(kuò)大速度,同時(shí)考慮到以往橋梁或橋梁的后方可發(fā)放了加快,從而使?fàn)恳攸c(diǎn)的最高標(biāo)準(zhǔn),但并未消除的缺點(diǎn),第二種形式的這一方案。
(C)在該方案中使用了變量和變量的所有馬達(dá)，消除了上述缺點(diǎn)，同時(shí)由于柴油馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)速而大大提高了車輪的牽引特性。
B和C方案適用于大多數(shù)輪式車輛。
b）
a）
c）
圖3.4 行走機(jī)構(gòu)液壓傳動(dòng)方案
3.5 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
重型運(yùn)輸機(jī)械行走機(jī)構(gòu)功率大，前進(jìn)、后退交替換向頻繁，負(fù)載變化非常大。要求液壓系統(tǒng)及元件要適應(yīng)這種復(fù)雜工況，系統(tǒng)壓力相應(yīng)也很高，一般都在20MPa以上。通過一系列計(jì)算確定液壓傳動(dòng)和關(guān)于運(yùn)輸車的相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制出相應(yīng)的曲線，確定整個(gè)車輛的運(yùn)作特性。
3.5.1 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力
液壓系統(tǒng)的工作壓力是當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，液壓系統(tǒng)的最大壓力。在實(shí)踐中，系統(tǒng)的壓力隨負(fù)荷的大小而變化。液壓系統(tǒng)的工作壓力是由礦用自卸車機(jī)械的技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)影響和目前的液壓技術(shù)水平?jīng)Q定的。
在外部負(fù)載確定的情況下，系統(tǒng)的壓力越大，液壓元件的幾何尺寸就越小，從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊。特別是對大型機(jī)械運(yùn)輸,但更重要的是,挑選工作壓力的更高,考慮到一些因素,如制造驗(yàn)密封等過高壓力密封和要求也應(yīng)算為制造維修問題。機(jī)械工程機(jī)械的壓力通常是:
1．中壓：
中壓壓力區(qū)于10～20MPa，常用小型工程機(jī)、鑿巖機(jī)乎、農(nóng)用機(jī)等。
2.高壓：
壓力區(qū)于20～32MPa，常用于挖掘機(jī)、重型機(jī)械、液壓機(jī)、和起重機(jī)等。
3.超高壓：
壓力大于32MPa。
根據(jù)國家系列標(biāo)準(zhǔn)值，選用驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的工作壓力為=32MPa。
3.5.2 液壓傳動(dòng)參數(shù)及性能的計(jì)算
為設(shè)計(jì)車輛用液壓傳動(dòng)系，必須根據(jù)車輛要求的最大驅(qū)動(dòng)力與最大行駛速度進(jìn)行液壓傳動(dòng)參數(shù)的確定。
1．需要牽引力（運(yùn)行工況）
大型礦用自卸車最大載重量為108t，車輛自重為85t，最高速度為=50km/h，高速運(yùn)行時(shí)要求爬坡度為12‰(即0.012)，低速運(yùn)行時(shí)最大爬坡度為17%（即0.17），由公式（3-4）可得，
依照最大爬坡度要求，低速運(yùn)行時(shí)的牽引力，即最大牽引力：
=
=（108+85）×1000×9.8×（sin9.65°+0.02cos9.65°）= 354346 N
式中：—車輛滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.02
—爬坡角，=arc tan0.17 = 9.65°
高速運(yùn)行時(shí)的要求的最大牽引力：
=
=（108+85）×1000×9.8×（sin0.6875°+0.02cos0.6875°）
= 60520 N
式中：=arc tan0.012 = 0.6875°
2.驅(qū)動(dòng)功率
車輛低速運(yùn)行爬坡度為17%時(shí)要求的牽引力是最大的，此時(shí)，對車輛速度無特別要求，只要能爬上坡即可。108t自卸車在額定爬坡（8%坡度）時(shí)要求的運(yùn)行速度為8 km/h，現(xiàn)在取最大爬坡時(shí)的車輛速度為3.6 km/h，此速度為車輛的最小速度，即=3.6 km/h。因此低速運(yùn)行時(shí)的車輛牽引功率為
=
= = 443 kW
式中為傳動(dòng)效率，取0.8
最高速度運(yùn)行時(shí)要求能爬上12‰的坡度，此時(shí)的車輛牽引功率為：
=
= ≈ 1053 kW
由以上計(jì)算知，要滿足車輛在高速運(yùn)行時(shí)的要求，須取 = 1053 kW。
3.變換范圍
變換范圍是根據(jù)車輛要求的最大參數(shù)決定的，其計(jì)算公式為：
（3-6）
式中： 單位為m/s，單位為W
—液壓系統(tǒng)效率
—機(jī)械傳動(dòng)效率
當(dāng)≤3時(shí)，由變量泵單獨(dú)變換；
當(dāng)＞3時(shí)，由變量泵-變量馬達(dá)變換。
總的變換范圍分為變量泵的變換范圍和變量馬達(dá)的變換范圍，
（3-7）
由式（3-6）可以算得變換范圍
== 6.49
式中：取0.8，取0.9
可見，總的變換范圍＞ 3，需要用變量泵-變量馬達(dá)系統(tǒng)變換，最終選定為圖3.4 c)方案。變量泵和變量馬達(dá)的變換范圍分別為：
=2.55
4.液壓泵和液壓馬達(dá)的參數(shù)計(jì)算
108t礦用自卸車載重大，要求馬達(dá)扭矩很大，而且速度高，由低速到高速的變換范圍大，所選液壓泵和液壓馬達(dá)必須能同時(shí)滿足低速牽引和高速運(yùn)行的要求，用四個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，設(shè)置兩個(gè)檔位，其傳動(dòng)比分別為 和 。在設(shè)定檔位時(shí)要求車輛換檔要盡量使沖擊力小，換檔平穩(wěn)，兩個(gè)檔位之間傳動(dòng)比的比值一般在3左右，為此，設(shè)置低速檔傳動(dòng)比為=3.2，高速檔為=1。
液壓馬達(dá)的基本參數(shù)主要是排量和轉(zhuǎn)速，所選擇的液壓馬達(dá)必須滿足機(jī)械的動(dòng)力及行駛速度的要求。
馬達(dá)扭矩：
（3-8）
式中：—牽引力，N
—驅(qū)動(dòng)輪半徑，=1.5m
—馬達(dá)數(shù)量，=4
—輪邊減速器傳動(dòng)比，取=27.35
—齒輪傳動(dòng)比，分別為 和
—傳動(dòng)系效率，取0.98
馬達(dá)轉(zhuǎn)速：
（3-9）
式中：—車輛運(yùn)行速度，m/s
單位為r/min
其他各參數(shù)與上面相同。
馬達(dá)排量：
（3-10）
式中：—系統(tǒng)壓差，=32Pa
—馬達(dá)機(jī)械效率，選用柱塞馬達(dá)，取=0.95。
由下式確定：
（3-11）
式中：—泵的容積效率，選用柱塞泵，取=0.95
行走油泵的排量可按下式確定：
（3-12）
式中：—泵的轉(zhuǎn)速，由馬達(dá)轉(zhuǎn)速和分動(dòng)箱確定
（1）低速方案
低速運(yùn)行時(shí)車輛牽引力大，低速檔即Ⅰ檔傳動(dòng)比=3.2，由以上計(jì)算，最大牽引力為 = 354346 N，在最大牽引力時(shí)的速度為=3.6 km/h，將各個(gè)參數(shù)代入式（3-8）得馬達(dá)最大扭矩：
=
= = 1552 Nm
代入式（3-9）得馬達(dá)轉(zhuǎn)速：
=
= = 556 r/min
由式（3-10）可以求得馬達(dá)排量：
=
= = 321 ml/r
則所需泵的流量由式（3-11）得：
=
= = 188 L/min
用一個(gè)泵帶兩個(gè)馬達(dá)，則泵的流量：
=2=2×188=376 L/min
式（3-12）算得泵的排量：
=
= = 179 ml/r
（2）高速方案
高速運(yùn)行時(shí)車輛牽引力較小，高速檔即Ⅱ檔傳動(dòng)比=1，由以上計(jì)算，高速行駛時(shí)的最大牽引力為 = 60520 N，最高時(shí)速為=50 km/h，將各個(gè)參數(shù)代入式（3-8）得馬達(dá)扭矩：
=
= = 848 Nm
由式（3-10）可以求得馬達(dá)排量：
=
= = 175 ml/r
由式（3-9）得馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速：
=
= = 2415 r/min
則所需泵的流量由式（3-11）得：
= = = 445 L/min
用一個(gè)泵帶兩個(gè)馬達(dá)，則泵的流量：
=2=2×445=890 L/min
式（3-12）算得泵的排量：
= = = 424 ml/r
由求得的泵的排量=421 ml/r和泵的轉(zhuǎn)速=2100 r/min選取泵，無符合要求的泵，現(xiàn)在取泵的轉(zhuǎn)速=1800 r/min，則由此算得的泵的排量為：
= =494 ml/r
選取液壓泵的排量稍大于計(jì)算值，=500 ml/r
（3）驗(yàn)證兩種方案的可行性
①低速方案驗(yàn)證高速方案
若選用低速方案計(jì)算得的泵和馬達(dá)，則在高速狀況下只需驗(yàn)證車輛速度。
= = 969 r/min﹤
可見，低速方案不能滿足高速行駛要求，達(dá)不到車輛的技術(shù)要求
②高速方案驗(yàn)證低速方案
若選用高速方案計(jì)算得的泵和馬達(dá)，則在低速狀況下只需驗(yàn)證馬達(dá)扭矩。
= = 3681 Nm﹥
可見，選用高速方案計(jì)算得的泵和馬達(dá)遠(yuǎn)能滿足低速牽引的要求，此時(shí)的低速比556 r/min大很多，在滿足最大牽引力狀況下馬達(dá)轉(zhuǎn)速：
==1319 r/min
由以上計(jì)算可知，尋用高速方案可同時(shí)滿足車輛高速行駛和低速牽引的要求，故選此方案。
由此可以計(jì)算出馬達(dá)的最大排量：
=321 ml/r
選馬達(dá)的排量稍大一點(diǎn)為：=350 ml/r
綜合以上計(jì)算，可以選定108t大型礦用自卸車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所用泵和馬達(dá)的技術(shù)要求：
馬達(dá)：=350 ml/r =2415 r/min
泵：=500 ml/r =1800 r/min
5.驗(yàn)證速度及牽引力特性
計(jì)算是確定功率曲的上下極限點(diǎn)A和B的技術(shù)參數(shù)，上極限點(diǎn)A為最大牽引力時(shí)的車速，下極限點(diǎn)B為最大車速的牽引力。
通過前面的計(jì)算，已知以下參數(shù)：
驅(qū)動(dòng)功率：=1053 kW 液壓泵最高轉(zhuǎn)速：=1800 r/min
液壓泵最大排量：=500 ml/r 點(diǎn)A的最大壓力：=32MPa
馬達(dá)最大排量：=350 ml/r 馬達(dá)最高轉(zhuǎn)速 =2415 r/min
（1）最大牽引力點(diǎn)A
液壓泵流量：
=895 L/min
液壓泵排量：
=495 ml/r
馬達(dá)輸出扭矩：
=1694 Nm
驅(qū)動(dòng)軸輸出力矩：
=580112 Nm
牽引力：
=386471 N
最大牽引力=354346，知﹥，可見滿足要求。
液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速：
=1209 r/min
車輛行駛速度：
=2.17 m/s = 7.8 km/h
（2）最大速度點(diǎn)B
液壓泵流量：
= 900 L/min
壓力：
= 31.7 MPa
液壓馬達(dá)排量：
= 177 ml/r
液壓馬達(dá)輸出扭矩：
= 849 Nm
驅(qū)動(dòng)軸力矩：
=90857 Nm
牽引力：
= 60571 N
車輛以最高速度=50 km/h行駛時(shí)要求能爬上12‰的坡度，所需的牽引力為 = 60520 N，可見﹥，能滿足高速行駛的牽引要求。
車輛行駛速度：
= 50 km/h
根據(jù)以上的計(jì)算可以繪出車輛的牽引特性曲線如圖3.5所示
ν（km/h）
×1000×9.8
圖3.5 車輛速度及牽引特性圖
通過以上選擇是正確的。
3.5.3 輔助裝置
1．確定油管尺寸
油管內(nèi)徑根據(jù)流速流量來決定:
m (3-13)
式中：—管內(nèi)徑，m
—流量，
—油管流速，m/s
對于吸油管路 ≤ 1.5 m/s
對于壓油管路 = 2.5～5 m/s
對于回油管路 = 1.5～2 m/s
壁厚計(jì)算公式為：
（3-14）
式中：—油管內(nèi)最高工作壓力
—油管內(nèi)徑
—油管材料許用應(yīng)力，
為油管材料的抗拉強(qiáng)度，為安全系數(shù)，對油管來說，﹤7MPa時(shí)，取=8；﹤17.5MPa時(shí)，取=6；﹥17.5MPa時(shí)，取=4。
由以上計(jì)算知通過油管流量為=900 L/min，取吸油管路流速 = 1.5 m/s，壓油管路流速 = 5 m/s，回油管路流速 = 2 m/s，代入式(3-13)可得：
吸油管內(nèi)徑： = 113 mm
壓油管內(nèi)徑： = 62 mm
回油管內(nèi)徑： = 68 mm
對于管道壁厚，這里只計(jì)算吸油管，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第1卷）輸送流體用無縫鋼管，選油管材料的抗拉強(qiáng)度=520MPa，對于吸油管﹥17.5MPa，因此取=4，則
= 130 MPa
將數(shù)據(jù)代入式（3-14）算得其壁厚為：
= 14 mm
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，根據(jù)吸油管內(nèi)徑= 113 mm，壁厚= 14 mm，選用φ140×14無縫鋼管，其內(nèi)徑112mm，壁厚14mm 。
2.油箱容量計(jì)算
油箱容量是指油箱容器里的油液高度是80%的油箱所能容納油液的容積,而且如果油箱太大,散熱好,外形尺寸大、重量增加、特別是不利于行走機(jī)械,并且可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)過熱如果油箱太小工作量和容積效率大大縮短。
至于行走機(jī)械,通常需要冷卻系統(tǒng)中冷卻系統(tǒng)以滿足需求系統(tǒng)散熱系統(tǒng),使車輛使用儲(chǔ)油罐油箱比較小,以減少行走機(jī)械的尺寸。
行走驅(qū)動(dòng)容量大約是輔助泵泵流量的0.5 - 0.8倍，最低儲(chǔ)備量的10%，包括增加的石油管道的溫度。
輔助補(bǔ)油泵的流量通常約為主泵的20%;在兩個(gè)液壓泵中，有四個(gè)液壓馬達(dá)，每一個(gè)液壓泵的流量是900 L/min，補(bǔ)油泵同時(shí)向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)用液壓泵補(bǔ)油，故補(bǔ)油泵流量為：
L/min
由此，確定驅(qū)動(dòng)用油箱容量大約為：
V = {0.5～0.8） = 180～288 L
取驅(qū)動(dòng)用油箱容量V = 250 L。
3.6 擬定驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)工作原理圖
液壓系統(tǒng)的運(yùn)行模式可以在液壓系統(tǒng)的要求得到確定后，建立液壓系統(tǒng)，并進(jìn)行初步計(jì)算。液壓系統(tǒng)的示意圖是由液壓元件的功能符號(hào)所代表的系統(tǒng)的操作圖，它清楚地表明了不同元素之間的關(guān)系、操作原理、操作和控制方式。
開發(fā)的液壓系統(tǒng)，使其能夠滿足宿主的運(yùn)動(dòng)要求，應(yīng)該使結(jié)構(gòu)簡單、可靠、可操作，并盡可能地進(jìn)化。滿足同一機(jī)械需要的液壓圖并不是唯一的，可以設(shè)計(jì)幾種類型的方案，這些方案必須與不同的方案進(jìn)行比較，從不同的角度進(jìn)行分析，以選擇最佳的液壓系統(tǒng)。
在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的操作模式時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1。通過將基本回路結(jié)合起來，在回路中避免干擾現(xiàn)象，以保證主機(jī)的運(yùn)行。
2)在滿足工作和生產(chǎn)力要求的條件下，液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是簡單的，必須避免系統(tǒng)中含有多余的燃料。
3)注意液壓系統(tǒng)的可靠性。有必要建立過載保護(hù)裝置，這些裝置通常配備有安全或泄漏的閥門，防止過載和某些額外的安全安排，這取決于具體的情況。
在內(nèi)河航道上，應(yīng)適當(dāng)考慮到必要的輔助路線，如排氣管道、預(yù)定路線、應(yīng)急接縫、后壓力容器、冷卻系統(tǒng)等。
5)在經(jīng)濟(jì)上是合理的，提高經(jīng)濟(jì)效益，最大限度地提高三化水平(即標(biāo)準(zhǔn)化、序列化、一般化)。
液壓系統(tǒng)被確定為速度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，確定的傳輸系統(tǒng)是圖3.4 (c)的平面，由兩個(gè)液壓缸提供四個(gè)液壓變速器，使其能夠繪制四輪驅(qū)動(dòng)。
圖3.6為大型礦用自卸車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖。
圖3.6 大型礦用自卸車液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖
礦用自卸車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.7 液壓元件的選擇和設(shè)計(jì)
之后提出液壓系統(tǒng)運(yùn)作模式有液壓壓力和流速和下文圖表形式、規(guī)格和數(shù)量液壓不同要素,按照不同的要素和所使用的液壓管結(jié)構(gòu)、規(guī)格和尺寸。
1.選擇液壓泵和液壓馬達(dá)
液壓泵的壓力和額定流量必須滿足系統(tǒng)工作壓力和流量的要求，尺寸尺寸，安裝方式，旋轉(zhuǎn)方向，工作條件等，對機(jī)械來說也是如此。根據(jù)工作壓力、數(shù)量和轉(zhuǎn)速和工作要求，選擇了液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)、規(guī)格和數(shù)量。
大型礦用自卸車行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)中，由兩個(gè)變量液壓泵1供油，四個(gè)變量馬達(dá)8輸出扭矩驅(qū)動(dòng)車輛，用一個(gè)補(bǔ)油泵2向系統(tǒng)補(bǔ)油，同時(shí)冷卻系統(tǒng)油液。
按前面計(jì)算結(jié)果，確定一些參數(shù)如下：
變量液壓泵最大驅(qū)動(dòng)速度，
最大排量，
系統(tǒng)工作壓力，
因此，閉式系統(tǒng)用變量柱塞泵A4VSG500EO2D/22W′-VZH10K34，
最高轉(zhuǎn)速=1800 r/min，
最大排量=500 ml/r，
最高轉(zhuǎn)速下的功率=525kW，
在轉(zhuǎn)速時(shí)，功率為438 kW，可滿足要求。
輔助補(bǔ)油泵2的流量，
轉(zhuǎn)速設(shè)為，則輔助補(bǔ)油泵排量：
ml/r
確定定量泵型號(hào)，A2FO250/60R-VZB05，
最大排量為250 ml/r，
最高轉(zhuǎn)速=1500r/min，
最大功率為219 kW。
液壓馬達(dá)8最大排量=350 ml/r，最高轉(zhuǎn)速=2415 r/min，
因此，確定變量柱塞馬達(dá)A6VM355HA1/63W-VZH0207B，
最大排量=355 ml/r，
此時(shí)，最高轉(zhuǎn)速，
在排量為時(shí)，可以達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速為2950 r/min，可見滿足性能要求。
由以上可得所需最大的馬達(dá)功率為：
kW
式中：—分動(dòng)箱傳動(dòng)效率，設(shè)
2.閥的選擇
溢流閥根據(jù)壓力和流量選擇?；芈窙_洗閥6用于防止閉式系統(tǒng)過熱，根據(jù)力士樂公司的資料，這里選用436 622/502.20.01.10力士樂沖洗閥。調(diào)壓閥3用來調(diào)定補(bǔ)油壓力，其調(diào)定壓力一般為2.5MPa，通過的最大流量為補(bǔ)油泵的流量360L/min，選用BG-1032先導(dǎo)式溢流閥，通過的最大流量為400L/min，調(diào)定壓力設(shè)為2.5MPa。單向閥4起保護(hù)作用，通過的最大流量與調(diào)壓閥3相同，選用C5G-825，其最大流量為380L/min，最高壓力為35MPa。電液換向閥5的作用是車輛為高速檔位運(yùn)行時(shí)連同前后輪油路，選用電液換向閥DSHG-10-3C-DC120-41，通過的最大流量為1100L/min，最大工作壓力為31.5MPa。
3.濾油器和冷卻器的選擇
濾油器根據(jù)過濾精度和通過流量來選擇，同時(shí)要注意其在系統(tǒng)中的安裝位置來選擇其形式和規(guī)格。
濾油器7的流量與調(diào)壓閥3的相同，最大為360L/min，選用XU-A400×30FS過濾器，其濾油精度為30