150t矿渣车翻转机液压系统.pdf

2 0 1 4年 1 0月 第4 2卷 第 2 O期 机床与液压 MACHI NE T 00L ＆ HYDRAUL I C S Oc t ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 2 0 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 2 0 ． 0 2 7 1 5 0 t 矿渣车翻转机液压 系统 李现友 ，尹宁 1 ．包头职业技 术学院 机械工程 系，内蒙古包头 0 1 4 0 3 0；2 ．北京科技 大学冶金工程研 究院， 北京 1 0 0 0 8 3 ；3 ．包钢集团设计研究院 有限公司暖通动力科，内蒙古包头0 1 4 0 1 0 摘要以液压动力可升降平板车为基础，设计 1 5 0 t 矿渣车的运输方案。针对运输车自身的结构特点及运输物料的特 殊性设计埋地式的翻转机作为卸货装置 ，在详细分析翻转机主要动作的基础上介绍了其配套液压系统的组成和工作原理。 现场应用证明此设计结构合理、安全可靠 ， 拓宽了平板运输车的功能。 关键词矿渣车；翻转机 ；液压系统 中图分类号T H1 3 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 2 00 8 7 3 Hy dr a u l i c S y s t e m o f Tur no v e r M a c h i n e f o r 1 5 0 t Sl a g Tr uc k LI Xi a n y o u ， YI N Ni n g 。 1 ． B a o t o u V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e ， B a o t o u I n n e r M o n g o l i a 0 1 4 0 3 0 ， C h i n a ； 2 ． U n i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o g y B e i j i n g ，B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 3 ． B a o g a n g G r o u p D e s i g nR e s e a r c h I n s t i t u t e L t d ． ，B a o t o u I n n e r Mo n g o l i a 0 1 4 0 1 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e t r a f fi c p r o g r a m o f 1 5 0 t s l a g t r u c k wa s d e s i g n e d b a s e d o n h y d r a u l i c l i f t i n g p l a t f o r m v e h i c l e ．T h e b u r i e d t u r n o v e r ma c h i n e wa s d e s i g n e d a c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r s o f t r u c k a n d ma t e rie l f o r t r a n s p o r t ．T h e c o mp o s i t i o n a n d w o r k i n g p rin c i p l e o f t h e h y - d r a u l i c s y s t e m we r e i n t r o d u c e d b a s e d o n t h e ma i n a c t i o n s o f t u r n o v e r ma c h i n e i n d e t a i l s ．T h e fi e l d a p p l i c a t i o n p r o v e s t h a t t h e d e s i g n i s r e a s o n a b l e i n s t ru c t u r e ，s afe a n d r e l i a b l e ，wi d e n e d fi a t t r a n s p o r t e r f u n c t i o n ． Ke y wo r d s S l a g t r u c k ；Tu rno v e r ma c h i n e ；Hy d r a u l i c s y s t e m 1 5 0 t 矿渣车是以加拿大进 口的液压动力可升降 平板车为基础配以相适应的非标支架及车斗，以实现 对高温炉渣的运输。标准车不带有 自卸装置，货物到 达卸货点后由于载货质量极大且矿渣温度较高 ，将矿 渣倾倒到指定地点成为很大的困难。由于车辆本身的 结构比较紧凑并且考虑到所运输物质温度较高、质量 大，经过多方面考虑 ，将车斗翻转机构安装到车辆本 身上是不可行 的。根据 现场应 用特点研制一种将 翻转 装置 固定到地平 面以下 的翻转机构 ，结合机构 的动作 过程详细介绍其 液压 系统的设计思路 。 1 翻转机的工作原理 液压动力可升降平板车载有车斗支架 ，车斗通过 铰接 固定在 支 架上 。其 车 的 承载平 板 可 以在 0 3 0 0 m m内上下浮动 ，且可 以停 留在任何 位置 。其 车底 盘 离地高度最低处 为 2 6 0 m m。 平板车在到达指定位置之前 ，翻转机系统埋在地 平面 以下 。图 1 所示 的是整车运行原理及埋地 翻转 机 初始状态 。 l 一平 板 车 2 一 车 斗支 架 3 一 车斗4 一翻 转机 总成 图 1 翻转机初始状态 平板车到达指定位置后，整个平板在车载液压系 统的控制下慢慢下降。车斗支架随之下降，车斗支架 的定位孔 进 入 预埋 地锚 中。车 斗在 进入 地 锚 的过程 中，经历粗定位和精定位两个过程，定位完成后 ，由 锁 紧液压缸带动销轴对车斗支架进行锁紧 。此时平板 车与车斗支架脱离 ，平板车此时不受力 ，随后慢慢从 支架 底部退 出。工作过程参考图 2 所示 翻转机 工作 示 意图。然后 由辅助液压缸将顶起缸逆时针旋转，待顶 起液压缸与地面成 9 0 。 角时，接近快关发讯，顶起液 压缸开始工作 ，辅助液压缸处于 自由状态 。顶起液压 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 0 7 作者简介李现友 1 9 8 l 一 ，男，博士研究生 ，讲师 ，主要从事液压技术教学科研工作。Em a i l 5 3 0 2 0 9 0 7 1 q q ． c o m。 8 8 机床与液压 第 4 2卷 缸的顶爪 与车斗底 面的被顶装置链接 ，被顶装置带动 整个车斗底面使车斗进行翻转。当车斗翻转到最大限 定角5 0 。 时，接近开关发讯。顶起液压缸停止伸 出， 完成车斗的翻转。翻转的过程矿渣从车斗中倾倒到指 定地点。矿渣倾倒完毕后，车斗靠 自重回到水平位 置 ，完成一次 翻转过程 。 图2 翻转机工作示意图 2 性能要求及主要参数确定 2 ． 1 性 能要 求 1 整个 系统工作性 能安全可靠 ； 2 充分考虑节能 ； 3 考虑系统的室外寒冷工作及连续性工作状 态 ； 4 顶起缸运行速 度最大 为 0 ． 1 m ／ s 。 2 ． 2 主要参数确定 车斗 自身加矿渣总质量为 1 5 0 t ，顶起液压缸顶 起点设置在车斗中间位置。所以顶起液压缸最大的顶 起质量约为 1 5 0 t 。根据车斗长度及顶起角度为 5 0 。 的 要求，计算需要液压缸的总伸 出量为 6 0 0 0 m mo所 以设计液压缸为三级液压缸 ，每级伸出长度为 2 0 0 0 m m。初步设计系统的工作压力为 2 0 MP a 。多级缸第 一 级缸径的计算为 F p A 1 其 中F 1 5 01 0 X 1 01 ． 51 0 。 N P2 0 MPa2 01 0 P a 将上式代入式 1 得到 D 3 0 9 mm 根据液压缸设计标准，确定多级缸的第一级缸为 D 1 3 2 0 m m，杆径 d l 3 1 0 m m；第 二级 D 22 7 0 m m，杆径 d 2 2 6 0 m m；第三级缸径为 D 3 2 2 0 m m， 杆径 d 2 1 0 m m。三级液压缸，每级产生的最大推 力如下 F1 p Al1 ． 6 0 81 0 。N F2 ⋯ p A21 ．1 4 41 0 。N F3 p⋯A36． 9 21 0 N 在顶起液压缸第一级全部伸出之后 ，车斗的翻转 角度已接近 2 0 。 ，此时车斗中矿渣已有多部分流出。 可以保证当第二级工作时能有足够的力量将车斗顶 起 。 主液压泵的选择 q “／3 A 2 其中q为液压泵流量，Qq n ，q为液压泵 的排 量，n 为液压泵的转速 ，此处取 n 1 4 5 0 r ／ m i n ； 为液压缸运行速度 ，取最 大时 0 ． 1 r n ／ s ；A为液压 缸的有效面积 。 当液压缸在第三级工作时 ，油液缸伸 出速度最 快，代入公式 2 求得液压泵的排量为 q 1 4 4． 4 mL 选择 力士乐 A 7 V 1 6 0 M A 1 R P F 0 0柱塞泵 为 主泵泵 源 。 3 液压系统设计 根据系统的性能要求及工作状况设计如图 3 所示 液压系统，其主要工作状态如下。 3 ． 1 锁紧缸锁紧过程 平板车运动到位后 ，在车载液压动力 系统的控制 下使车斗支架下落，经过粗、精定位两个过程之后支 架落入地锚中。此时柱塞泵 大排量 2在先导式 电磁 溢流 阀 3的作用下 处 于卸荷 状 态 ，柱 塞泵 小 排量 1 9 输出流量在顺序阀 1 6的作用下产生较高 压力 ，电磁换 向 阀 1 4右位 工作 推 动锁 紧 缸 1 3对支 架进行锁 紧。锁紧到位后，电磁换 向阀 1 4处于中 位 。 3 ． 2 顶 起 液压缸 由水 平到 竖直过 程 锁紧到位后 ，使电磁换 向阀 l 2处于右位，分别 在电磁换向阀 9 、1 1的作用下，由辅助缸 1 0推动顶 起液压缸 7 ，由水平状态转动到竖直状态。此过程运 动速度 由电磁换 向阀 9 、1 1 切换 可调。 3 ． 3顶起 液压缸 伸 出过程 顶起液压缸 7处于竖直状态后 ，电磁换 向阀 3得 电 ，柱塞泵 2处于加压状态 。液控换 向阀 5 处 于右位 工作 ，多级缸慢慢伸出。由于顶起液压缸 7与辅助缸 1 0是铰接，此时辅助缸 1 0处于被迫缩回状态，为保 证其处于自由状态，且有油液充满辅助缸的两腔 ，此 时 电磁换 向阀 1 2处于 中位状态 ，而 电磁换 向阀 1 1 处 于右位状态。 3 ． 4顶起液压缸缩回过程 顶起液压缸 7 伸出动作完成后 ，液控换向阀5处 于左位工作，顶起液压缸7在重力的作用及回油压力 的作用下退回到竖直状态。此时辅助缸 1 O仍然处于 第 2 O期 李现友 等1 5 0 t 矿渣车翻转机液压系统 8 9 自由状态，电磁换向阀 1 2处于中位状态 ，而电磁换 向阀 1 1 处于右位状态。 1 0 t 一过滤 器 2 一柱塞 泵 大排量 3 一先导式 电磁溢流 阀4 一精过滤器 5 一 液控 换向阀 6 一 _ F D平衡 阀 7 一顶起 液压缸8 一三位 四通换 向阀 一 叠加式 双向节流阀 l O 一辅助缸 l l 一 三位四通电磁 换向阀 中位机能为O型 l 卜 三位 四通电磁换向阀 中位 机能为M型 l 卜 锁 紧缸 l 4 -兰位 四通 电磁换 向阀 1 s _ _ 单向阀 l 6 一顺序 阀 1 7 _一减 压阀 1 8 一溢流 阀 1 9 一柱塞泵 小排量 2 O 一粗过滤器 图 3 液 压系统图 3 ． 5顶起 液 压缸 由竖直 到 水平过 程 使 电磁 换 向阀 1 2处 于左位 ，分别在 电磁 换 向阀 9 、1 1 的作用下 ，由辅助缸 1 0推动顶起液压缸 7 ，由 竖直状态转动到水平状态。此过程运动速度由电磁换 向阀 9 、1 1切换 可调 。 4结 论 1 采用 埋地 式 的顶起 系 统扩 大 了原 车 的运输 功能，成功解决了 1 5 0 t 矿渣车卸货困难的问题 ，并 且埋地式结构紧凑 、安全可靠； 2 合理的液压系统 ，成功解决 了辅助缸在被 动运行过程 中的充 液功能 ； 3 液压系统采用双泵供油 ，使不同的执行机 构满足不 同运动特 点 的要求。系统 溢流 量小 ，节 能 。 4 采用 F D型平衡阀，使整个系统的运行更加 平稳和可靠 ； 5 整个液压系统采用手动控制和 P L C控制两 种方式 ，操作方便可靠。 参考文献 [ 1 ]黄宏甲， 黄谊， 王积伟． 液压与气压传动[ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ]G B ／ T 7 8 6 ． 1 - 9 3 液压气动图形符号[ s ] ． [ 3 ]成大先． 机械设计手册 [ M] ． 5版． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 8 2 21 8 2 ． [ 4 ]雷天觉． 新编液压工程手册[ M] ． 北京 北京理工大学出 版社 ， 1 9 9 8 7 01 9 2 ．