整體自裝卸運輸車液壓系統雙向平衡釋放閥優化設計

張河寧，宋淼，段馨蕊

摘 要：針對整體自裝卸運輸車液壓系統的穩定性和安全性。液壓系統為研究對象，提出一種液壓系統雙向平衡釋放的設計方法。對整體自裝卸運輸車液壓系統雙向平衡釋放進行設計計算，并完成相關液壓元件選型，為液壓系統實際應用提供了參考依據。

關鍵詞：整體自裝卸運輸車;液壓系統;雙向平衡釋放閥

中圖分類號：U462.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）23-104-03

Optimum Design of Bidirectional Balanced Release Valve for Hydraulic System

of Integral Self-loading and Unloading Transport Vehicle

Zhang Haining， Song Miao， Duan Xinrui

（ Beijing Sanxing Automobile Co.， Ltd.， Beijing 100000 ）

Abstract： Aiming at the stability and safety of the hydraulic system of the integral self-loading and unloading truck. Hydraulic system is the research object. A design method of bidirectional balanced release of hydraulic system is proposed. This paper designs and calculates the bi-directional balanced release of the hydraulic system of the integral self-loading and unloading truck， and completes the selection of relevant hydraulic components， which provides a reference for the practical application of the hydraulic system.

Keywords： Integral self-loading and unloading truck; Hydraulic system; Bi-directional balanced release valve

CLC NO.： U462.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-104-03

引言

隨著現代運輸業快速發展，裝卸安全性是運輸車輛的必然要求。整體自裝卸運輸車雙向平衡釋放閥取代傳統的液壓行程閥，實現托盤裝載到位后將油缸卸荷，避免裝卸機構結構件承受油缸的不利作用，簡化管路連接，提高可靠性。完成快速應急卸載功能。實現對壓力沖擊的緩沖和過載壓力的卸荷，使系統工作平穩，有效保護油缸和機構不會過載，保證系統的可靠性。提高自裝卸式的自動化水平是新時期自裝卸運輸車的要求。

1 整體自裝卸運輸車液壓系統雙向平衡釋放閥設計

整體自裝卸運輸車液壓系統雙向平衡釋放閥，按其功能分為平衡系統和釋放系統。其結構外觀如圖1所示。為保證系統穩定性好，該系統應用電液比例多路換向閥。可完成遠程控制和無極調控。其原理圖如圖2所示。

平衡系統由單向功能，液控節流功能及溢流功能組成。主要控制油缸鎖住回路，保持負載位置不變。負載按要求的速度平穩下降，控制下降速度。超過設定壓力時，溢流功能開啟，以免油缸超壓損壞。

釋放系統由一位一通電磁閥和節流功能組成。常開式電磁閥，電磁閥電磁鐵通電時，連桿被提升，副閥打開。壓力流體被排出。電磁閥電磁鐵斷電時，連桿復位，副閥關閉。達到斷流密封作用。節流限制液體流量大小。

圖1 ?雙向平衡釋放閥外觀圖

圖2 ?雙向平衡釋放閥原理圖

2 液壓系統計算及元件選型

2.1 舉升臂油缸計算

已知舉升臂油缸最大推力為124.7kN，最大拉力為156.3kN。舉升臂油缸為2支油缸，舉升缸最高工作壓力初定28MPa。

2.1.1 舉升臂油缸參數計算

舉升臂油缸最大推力時缸徑最小應為：

D1—舉升臂油缸缸徑（mm）;

F推—2支舉升臂油缸最大推力（N）;

P設—舉升臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）。

舉升臂油缸最大拉力時缸徑應為：

D1—舉升臂油缸缸徑（mm）;

F拉—2支舉升臂油缸最大拉力（N）;

P設—舉升臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）;

ψ—舉升臂油缸無桿腔和桿腔面積比，取1.64。

根據以上計算，舉升臂油缸缸徑選φ80mm，桿徑φ50mm，外徑φ102mm，行程1320mm，連接銷軸φ40mm。

2.2 吊鉤臂油缸計算

已知吊鉤臂油缸最大推力為143.7kN，最大靜拉力為145.9kN ，運動時最大拉力為94.2kN。吊鉤臂油缸為兩支油缸，吊鉤臂油缸最高工作壓力初定28MPa。

2.2.1 吊鉤臂油缸參數計算

吊鉤臂油缸最大推力時缸徑最小應為：

D1—吊鉤臂油缸缸徑（mm）;

F推—2支吊鉤臂油缸最大推力（N）;

P設—吊鉤臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）;

吊鉤臂油缸最大拉力時缸徑應為：

D1—吊鉤臂油缸缸徑（mm）;

F拉—2支吊鉤臂油缸最大拉力（N）;

P設—吊鉤臂油缸最高工作壓力初定值，取28×106（Pa）;

ψ—吊鉤臂油缸無桿腔和桿腔面積比，取1.64;

根據以上計算，吊鉤臂油缸缸徑選φ80mm，桿徑φ50mm，外徑φ102mm，行程550mm，連接銷軸φ40mm。

3 系統流量及液壓泵參數的計算

3.1 舉升臂油缸容積計算

V1—舉升臂油缸活塞腔容積（m3）;

d—舉升臂油缸活塞直徑（m）;

L—舉升臂油缸行程（m）。

兩支舉升臂油缸的活塞腔容積為

V2—舉升臂油缸桿腔容積（m3）;

d2—舉升臂油缸活塞桿直徑（m）。

兩支舉升臂油缸的桿腔容積為

3.2 吊鉤臂油缸容積計算

V3—吊鉤臂油缸活塞腔容積（m3）;

d3—吊鉤臂油缸活塞直徑（m）;

L2—吊鉤臂油缸行程（m）。

兩支吊鉤臂油缸的活塞腔容積為

V4—吊鉤臂油缸桿腔容積（m3）;

d4—吊鉤臂油缸活塞桿直徑（m）。

兩支吊鉤臂油缸的的桿腔容積為

3.2 系統流量計算

系統要求裝卸時間在40s內完成，取32s。32s內要完成卸車的任務系統要提供的流量值為：

η—液壓系統容積效率，取0.95。

系統流量要大于38.25L/min。

3.3 液壓泵參數確定及系統流量核算

根據以上計算，選取A2F28R2P4柱塞式定量泵，該泵排量28.1ml/r，額定壓力35 MPa，最高壓力40MPa，最高轉速2800r/min，取力器總速比為0.932，當發動機轉速1500 r/min，取力器轉速為：

n—取力器轉速（r/min）;

n1—發動機轉速（r/min）;

i—取力器總速比。

系統流量為：

q—系統流量（L/min）;

n—取力器轉速（r/min）;

Vg—柱塞式定量泵排量（ml/r）;

系統流量為45.2L/min>38.25L/min，滿足系統工作要求。

4 雙向平衡釋放閥的選型

系統中，雙向平衡釋放閥的最大流量取決于系統流量。系統流量為45.2L/min。

則雙向平衡釋放閥的流量取大于45.2L/min即可。設計雙向平衡釋放閥的最大流量60L/min。最大控制壓力32MPa。設計插裝閥塊由以下平衡系統圖3及釋放系統圖4組成。

圖3 ?平衡系統

圖4 ?釋放系統

圖5 ?雙向平衡釋放閥外觀圖

5 對比分析

目前自裝卸運輸車液壓系統使用傳統的行程閥，負載到位后。使油缸卸荷。只有單向作用的。

本設計提供一種能夠簡化管路連接。安全耐用的自裝卸運輸車雙向平衡釋放閥。

6 結論

6.1 液壓系統雙向平衡釋放閥釋放功能

通過液壓回路中設置電控釋放閥將油缸的有桿腔和無桿腔連接并通油箱，使裝卸機構借助重力實現自動下降。應用釋放閥可實現以下三項重要功能：

（1）在液壓系統無法正常操作情況下，可利用釋放閥將托盤釋放到地面，完成應急卸載。

（2）取代傳統的液壓行程閥，實現托盤裝載到位后將油缸卸荷，避免裝卸機構結構件承受油缸的不利作用，簡化管路連接，提高可靠性。

（3）倒車時不必接通取力器，可實現吊鉤的可控下降，快速完成掛鉤對位。

6.2 防過載功能

在舉升油缸的進出油口設置雙向平衡釋放閥，實現對壓力沖擊的緩沖和過載壓力的卸荷，使系統工作平穩，有效保護油缸和機構不會過載，提高系統的可靠性。

參考文獻

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