某矿用自卸车液力缓行操纵机构的设计
2015-11-09陈雷
陈雷
(中船重工集团公司第七一○研究所,湖北宜昌443003)
0 引言
液力缓行器又称液力减速装置。汽车在下长坡时使用排气制动,虽然能收到良好的制动效果,但对于吨位较大的矿用自卸车来说,采用排气制动效果还是有限的。因此,装有液力机械传动的矿用自卸汽车都装有液力缓行器。某矿用自卸车采用了Allison H5610变速箱(见图1),其具备液力缓行功能,但是由于受空间的局限缓行操纵机构的设计一直是难题。
图1 Allison H5610变速箱
1 液力缓行器工作原理
液力缓行器的转子始终以涡轮输出轴的转速旋转。只有当转子周围的空腔充满油时,液力缓行器才起作用。当需要液力缓行器工作时,需要用手动阀将油导入转子周围的空腔,油的阻力阻止转子旋转,从而起到制动作用,同时高温的油液流入冷却器进行冷却循环。汽车以不同挡位行驶时,汽车的制动力随车速变化而变化,汽车以不同车速行驶时,变速器的挡位越低,传动比越大,液力制动的效果越显著。
液力缓行器主要用于车辆下坡时减速制动。汽车正常行驶时,应将液力缓行器中的油液排空,以免消耗发动机功率。由于液力缓行器往往与液力变矩器共用1个油泵,为了保证液力缓行器充油迅速,且能保证工作时油液有足够的循环强度,在使用液力缓行器时,可使液力变矩器的油液循环中止,让油泵专对液力缓行器供油[1]。
液力缓行器油液由1个垂直的滑阀控制,上端与连杆操作手柄连接,如图2所示。当阀体内的阀芯被推向下方,油被导入缓行器腔内,缓行器开始工作。
2 液力缓行操纵机构设计
根据Allison H5610变速箱技术要求及工作原理,缓行器控制阀由off挡到on挡最大位移为1.5 in,连杆操作手柄旋转角度不得大于5°,缓行器控制阀阀芯在受到499.4~873.9 N推力时开始作用。
根据上述要求,结合某矿用自卸车结构特点,本文设计了一种结构独特、操作简单的液力缓行操纵机构,解决了空间局限环境下缓行控制困难的问题。该液力缓行操纵机构如图3所示。
当需要液力缓行器工作时,液压缸活塞杆和拨叉伸出,推动弧形连接板绕其与支撑板铰接点处旋转。连接板一端与缓行器控制阀连杆连接,另一端与弧形连接板连接。如图4所示,当连接板由off挡移动到on挡,到达最大位移1.5 in时,弧形连接板逆时针旋转23.11°,连接板逆时针旋转2.48°。
为了保证上述角度关系,液压缸行程L=nπr/180。式中,n为液压缸旋转角度。
图2 缓行器控制阀位置示意图
图3 液力缓行操纵机构结构图
图4 液力缓行操纵机构控制示意图
经过计算,L=19.06 mm。液压缸采用差动连接形式,根据派克HMI系列液压缸样本,选择液压缸如图5所示,最大行程为19 mm,缸径D=25 mm,活塞杆径d=18 mm。
由图4所示位置关系,根据力矩平衡方程可以得到表1内相关数据。
当液压控制系统输入油压在3.85~6.75 MPa时,液力缓行操纵机构驱动连杆操作手柄推动滑阀阀芯,油被导入缓行器腔内,液力缓行器开始工作。
3 结语
该液力缓行操纵机构能够安全、有效地工作,符合设计要求,同时保证了矿用自卸车在下长坡时良好的制动性能。
图5 HMI系列液压缸
表1 缓行器工作油压表
[1] 罗丽华.液力变速箱试验系统的开发研究[D].青岛:中国石油大学,2008.
[2] 成大先.机械设计手册:第5卷[M].北京:化学工业出版社,2002.