CPCD160型叉车全液压制动系统的改进设计.pdf

吣 s I C P C D 1 6 0型叉车全液压制动系统的改进设计 毕胜 安徽合力股份有限公 司 摘要 C P C D1 6 0型叉车普遍使用的是单回路的全液压制动系统 ，因维护保养不及 时、进口件成本高和机械操纵方式的停车制动阀对安装空间的要求较高等因素的影响， 使 得系统容易出现问题。 通过使用国内成熟的螺纹插装阀将充溢阀功能和停车制动阀的功能 进行集成， 设计了重装叉车通用的集成式充溢阀组并获得专利 ， 增加高压过滤器减少油品 污染对系统的损害， 很好地解决了改进前系统所存在的问题。 关键词 CP CD1 6 0型叉车 ； 全液压制动系统 ； 液压阀组； 改进 制动系统是重装叉车重要的安全系统 ， 其工作 是否可靠关系到驾驶员的安全 、 机器周 围人员 的安 全以及机器本身的安全。 目前 ， C P C D1 6 0型叉车制动系统普遍 采用单 回 路的全液压制动系统 ， 其液压原理如 图 1所示 。其 工作过程如下 1 ． 齿 轮泵2 ． 充溢阀3 ． 散热器4 ． 截 止阀5 ． 蓄能器6 ． 单 向阀7 制 动 阀8 ． 制动灯 开关9 ． 低压报警 开关1 0 ． 行 车 制动器1 1 ．停 车制 动阀 1 2 ． 停车制动器1 3 ． 停车指示开关 图 1 改进前液压制动系统原理 图 齿轮泵提供的液压油经充溢 阀进入蓄能器 ， 当 任何一个蓄能器压力低于极限值 最小值 时， 充溢 阀开启对 系统充溢 ； 当蓄能器压力 高于极 限值 最 大值 时， 充溢阀关闭， 停止对蓄能器充溢 ， 泵出来 的液压油经散热器散热后 ，进而冷却行车制动器 。 系统 中设置有低压报警开关 ，当系统压力低 于 1 O MP a时 ， 系统报警 ， 表示系统需要检修。当需要解除 停车制动时， 提起释放环， 拉起停车制动阀手柄 ， 蓄 能器 内的液压油到达停 车制动器 ， 克服弹簧力实现 制动的释放； 当踏下制动踏板 ， 蓄能器内的液压油 经过制动阀进入行车制动器 ，制动车轮；松开踏板 后 ， 制动器里的液压油 回油箱 。系统中设置有停车 指示压力开关和制动灯开关 。 此套制动系统在正常的维护保养情况 下 ， 是成 熟可靠的。但对很多 国内用户 和设计者来说 ， 该套 制动系统还是 比较新的系统 ， 用户使用不 当必然带 来很多 问题 ，更重要的是其原装进 口件 的高成本 ， 不利 于产 品的市场竞争。鉴于此 ， 本文对此系统进 行了改进设计 ， 着重解决以下几个问题 1 目前驾驶室中安装一个停车制动阀， 需要合 适 的安装位置和操纵空 间，因此具有一定的限制 ， 并且停车制动阀上带有的释放环，在开 ／ 闭时需要 提起以实现制动或解除制动 ， 用户往往不 能按照规 范操作 ， 造成制动阀阀杆拉断 ； 2 此套系统 国内没有为重装叉车配套的全液 压制动元件 为原装德国进 口件 ， 价格 昂贵 ， 在交货 周期和技术上依赖于 国外 ， 不利于对核心技术 的掌 握和产 品的市场竞争。 1 系统的改进设计 基于以上两个问题 ， 本文在此套 系统原工作原 一 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 理 的基础上 ， 进行 了改进设计 ， 改进后液压系统原 理如图 2所示 。 7 1 ． 齿轮泵2 傲 热器3 ． 行车制动器4 ． 停 车制动 阀 5 ． 制动阀6 ． 蓄能器7 ． 集成式充溢阀组8 ． 低压报 警开关9 ． 制动灯开关1 0 ． 停车指示开关 图 2改进后液压制动系统原理图 重新设计集 成式充溢 阀组 ， 利用在国 内比较成 熟的螺纹插装 阀， 将充溢 阀和停车制动阀的功能集 成到一个 液压 阀中 ， 有利 于产 品的国产化 ， 同时结 构决定 了其耐污染能力 比滑 阀式的液压 阀要强 ， 提 高了系统的可靠性 ； 另一方面， 系统将停车制动阀 功能集成到充溢阀组中，是利用电磁阀的开／ 闭来 实现对停车制动器油路的切换 ， 在操纵上只需要增 加一个翘板开关 ， 提高 了可操纵性 ， 避免 了驾驶 室 安装停车制动阀空间的限制。集成式充溢 阀组 7的 工作原理如下 当蓄能器 6内储存 的压力低于设定 的极 限压 力 下限值 时 ， 齿轮泵提供 的液压油经过滤后 ， 一 路 油经过节流 阀 C 、单 向阀 A1和 A 2给蓄能器充 46- - 溢 ， 同时此压力油经过节流 阀 E作用在分流阀 A的 先导油1 5上 ， 另一路油到达卸荷 阀 B的进油 口和分 流阀 A的进油 口，分流阀 A和卸荷阀 B都是常闭 的，当蓄能器 的压力达到设定的极 限值 最大值 时 ， 分流阀 A打开 ， 使得卸荷阀 B弹簧腔的压力油 卸荷 ， 由于液压油在卸荷阀 B内的节流阀中进行流 动 ， 必然产生压力降 ， 从而使得卸荷阀 B也打开 ， 实 现齿轮泵卸荷 ， 液压油通过卸荷阀 B、 散热器 2到达 行车制动器进行冷却后返回油箱 ， 蓄能器由设置的 单向阀A 1 和 A 2来保压。设置的单向阀 D的作用 是在驱动桥背压过大时 ， 起到保护桥 的作用。 随着制动系统的工作 ， 蓄能器内的压力逐渐降 低 ， 当其压力低 于设定 的极 限压力 下限值 时 ， 分 流阀 A关闭 ， 使得卸荷阀 B先导油 口的压力油不流 动而没有压力降 ， 也关闭 ， 此 时齿轮泵再次给蓄能 器充溢 ， 当压 力高于设定 的极 限压力 上限值 时 ， 液压油再次卸荷 ， 周而复始 ， 保证 了蓄能器的压力 始终在极限压力 上 限值 、 下限值 内 ， 此 即为充溢 阀的功能。 停车制动的实现是通过一个 两位三通的电磁 换 向阀来实现的。当电磁阀断电时 ， 液压油不能达 到停 车制动器 ， 停车制动器 因弹簧力的作用抱死传 动轴 ， 实现制动 ； 当电磁阀得电时 ， 电磁 阀换 向， 液 压油得 以到达停车制动器活塞上 ， 解除制动 。此即 为停车制动阀功能。 改进后 的液压制动系统 中同样设置低压报警 开关 ， 实时监测制动系统压力 ， 提供安全保证 。设置 停车指示压力开关和制动灯开关 ， 参与变速器的脱 挡控制或指示功能 。 2 改进后的性能及使用情况 对改进后的液压制动 系统 ， 进行了多个项 目的 检测 ， 如表 1 仅列举关键性能 所示。 从表中可以看 出， 蓄能器下限压力大约是上限 表 1 改进后 关键参数检测表 序号 测试内容 检测值 设计值 结论候 差 1 0 ％ 1 蓄能器上 限压力 ， MP a 1 6 ． 7 1 6 ． 5 合格 2 蓄能器下限压力 ／ M P a 1 3 ． 5 1 3 ． 5 合格 3 蓄能器充溢时间 ， s 1 ． 5 1 0 0 1 0 0 合格 5 停车制动释放压力 ／ MP a 1 3 ． 5 P 1 6 ． 7 1 0 ． 0 P l 6 ． 5 合格 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 压力的 8 2 ％， 说明充溢 阀组能够实现对蓄能器压力 的循环充溢控制，能够保证有足够的制动压力 ； 充 溢时间反映了阀中的节流设计是在合理的范围内 ； 通过二位 三通 的电磁 阀来代替 改进前 系统 中的手 动换 向阀， 无需考虑安装位置及空 间的限制 ， 也完 全避免 了因操纵不 当产生 的机械阀杆折断的问题 ， 同时系统具有一个很大的优点 ， 即整车熄火 只要 断电 ，停车制动的电磁阀 自动切断通 向停车制动 器的压力油 ， 手制动在高压弹簧 的作用下就 自动抱 死 ， 安全可靠。 目前 ，本文设计 的充溢 阀组 已形成批量生产 ， 经过大量的试验和改进 ，此阀组不仅用在 1 6 t 叉车 上 ，也拓展到我公司 2 0 ～ 2 5 1 ， 2 8 3 2 t 内燃平衡重式 叉车的制动系统 中， 并总共实现 了 l 5台销售 ， 取得 了～定的经济效益 。通过设计螺纹插装 阀实现了对 进 口元件的替代 ，掌握 了整机核心元件 的制造和研 发技术 ，随着产量的增加 ，还将提供一定的就业 岗 位 ， 取得一定 的经济效益和社会效益 。 设计的充溢 阀 组申请了实用新型专利 ， 专利号 Z L 2 0 0 9 2 0 1 8 0 2 6 4 ． 4。 通信地址安徽省合肥市经济技术开发区百丈路 8号重装 研究所 2 3 0 6 0 1 收稿 日期 2 0 0 9 1 2 2 8 上接第 4 4页 5 0 0o o o 4 5 OO o 0 4 0 oo o 0 3 5 0o o o - R 3 0 0 o o o 2 50 o o o 2 0 0o o o l 5 0o o o l 0 oO o o 5 O0 o 0 O 4 8 l 3 8 2 1 9 吊倚作业方位 角 ／ 。 图 5支腿支撑 力变化 曲线 第五支腿作业时，第五支腿只有在车头方向的一定 范围内才受力 。 根据多个工况的计算结果来看 ， 第五 支腿的支撑反力随着作业幅度 的增大 ，其受力 比值 也增大 任意作业方位角下 ， 各支腿支撑反力之和为 一 定值 。 4 结束语 1 本文将 V i s u a l B a s i c 程序软件 和 AN S Y S有 限元分析软件结合使用 ， 利用 V i s u a l B a s i c 程序调用 A N S Y S软件计算模块 ， 为工程设计提供了一条便捷 的计算途径。 2 本文为汽车起重机的支腿支撑反力计算提 供 了一种新思路 ，并解决 了比较难 以计算的 5个支 腿支撑反力 ， 特别是第五支腿支撑反力的计算 问题。 该方法适合于任何带有支腿设备 的支腿支撑反力计 算问题， 具有一定的适用性。 参考文献 [ 1 ]顾迪民． 工程起重机 第 2版 【 M] ． 北京 中国建筑工业 出版社 ， 1 9 8 8 ． 【 2 】王栋． V i s u a l B a s i c程序设计使用教程 第 2版 [ M 】 ． 北 京 清华大学出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 3 】彭 公孚 ， 席 长友 ． 基 于 VB控 件开 发的 A N S Y S程序 调 用方法[ J 】 ． 武汉理工大学学报 交通科学与工程版 ， 2 0 0 4 ， 2 8 1 1 4 8 1 5 0 ． 【 4 ] 纪爱敏， 罗衍领 ， 彭铎 ， 等． Q Y 3 5 K型汽车起重机车架的 有限元分析[ J 】 ． 起重运输机械， 2 0 0 3 1 0 1 1 - 1 3 ． 【 5 】王光欣． Q Y 2 5汽车起重机底架大梁的结构力学分析[ J ] ． 机械 。 1 9 9 7 ， 2 4 3 1 8 2 1 ． 通信地址 山东省泰安市龙潭路南首马尼托瓦克东岳重工 有限公司 2 7 1 0 0 0 收稿 日期 2 0 0 9 1 1 - 1 0 - 47 - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m