0504-CA-20地下自卸汽車工作、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套12張CAD圖】

0504-CA-20地下自卸汽車工作、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套12張CAD圖】,全套12張CAD圖,ca,20,地下,汽車,工作,轉(zhuǎn)向,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),全套,12,十二,cad 湖南工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題 目CA-20地下自卸汽車工作、轉(zhuǎn)向 液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及輪邊制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 指導(dǎo)教師 職 稱 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 2007年 6月 13日 開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目 CA-20地下自卸汽車工作、轉(zhuǎn)向 液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及輪邊制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）題目來(lái)源 設(shè)計(jì)（論文）題目類型 工程設(shè)計(jì)類 起止時(shí)間 一、設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義： 20t地下礦山自卸汽車是我國(guó)礦山亟需應(yīng)用的一種機(jī)型，現(xiàn)國(guó)產(chǎn)地下自卸汽車成功地設(shè)計(jì)制造出來(lái)的為12t以下。因此，為了滿足我國(guó)地下礦山運(yùn)輸設(shè)備的需要，使我國(guó)在地下礦山設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造上一個(gè)新的臺(tái)階，促進(jìn)我國(guó)地下礦山運(yùn)輸設(shè)備的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，本設(shè)計(jì)為子項(xiàng)目，即整車液壓系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)橋輪邊制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)（技術(shù)方案、路線）： (1)工作液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算：主要是傾卸油缸行程的確定、工作壓力的確定、油泵的選取以及舉升時(shí)間的計(jì)算。 (2)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用中間鉸接折腰轉(zhuǎn)向形式，由于采用雙缸轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向力矩大而且向左、向右轉(zhuǎn)向力矩相等，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)主要是轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)壓力、流量的計(jì)算以及轉(zhuǎn)向油泵的選取、轉(zhuǎn)向時(shí)間的計(jì)算。 (3)利用以上液壓參數(shù)求出不同工況變矩器輸入功率與力矩，并進(jìn)行變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化匹配。 (4)輪邊制動(dòng)器的設(shè)計(jì)：CA-20型地下礦山自卸汽車采用液壓制動(dòng)彈簧松閘多盤濕式制動(dòng)器。結(jié)構(gòu)上主要是參考衡陽(yáng)冶金機(jī)械總廠及外文資料，采用兩半式結(jié)構(gòu)。 三、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)： (1)工作液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算； (2)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算； (3)變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配MATLAB程序的編制； (4)濕式多盤輪邊制動(dòng)器的參數(shù)計(jì)算以及結(jié)構(gòu)、精度的設(shè)計(jì)； 四、設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）： 3.1～3.15日 到衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)公司參觀實(shí)習(xí)，并通過(guò)對(duì)《地下裝載機(jī)-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用》、《工程機(jī)械構(gòu)造（底盤）》、《工程機(jī)械修理（底盤）下冊(cè)》的講課，加強(qiáng)液壓系統(tǒng)理論知識(shí)，汽車輪邊制動(dòng)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)知識(shí)。 3.16 ～4.5日 收集汽車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料（工作、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等），消化吸收EJC20外文資料，學(xué)習(xí)MATLAB科學(xué)計(jì)算與編程方法。 4.6～4.20日 初步液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成液壓系統(tǒng)原理圖。 4.21～4.30日 編制變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配的MATLAB程序。 5.1 ～5.20日 輪邊制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)以及零部件的三維造型。 5.21～6.5日 專題研究。 6.6 ～6.13日 編寫說(shuō)明書、整理資料，準(zhǔn)備答辯。 五、進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件： 1、本項(xiàng)目有CA-8地下礦山自卸汽車、KZC-5地下礦山自卸汽車試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)；有CY-2柴油鏟運(yùn)機(jī)成熟技術(shù)。 3、本項(xiàng)目的生產(chǎn)基地是國(guó)內(nèi)第一家井下鏟運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司、中國(guó)大型鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地。因此，生產(chǎn)設(shè)備和加工能力均是目前國(guó)內(nèi)一流的。 7、本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的軟、硬件基礎(chǔ)條件已經(jīng)具備。 六、指導(dǎo)教師意見： 簽名： 年 月 日 任務(wù)書 題 目： CA-20地下自卸汽車工作、轉(zhuǎn)向液壓 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及輪邊制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求： 1．對(duì)汽車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入了解，通過(guò)對(duì)《地下裝載機(jī)-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用》、《工程機(jī)械構(gòu)造（底盤）》、《工程機(jī)械修理（底盤）下冊(cè)》的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)液壓系統(tǒng)理論知識(shí)、汽車輪邊制動(dòng)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)知識(shí),通過(guò)各種資料初步確定液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2．對(duì)工作液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算并確定液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)各系統(tǒng)所受的最大作用力確定各系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力和流量選定各系統(tǒng)液壓泵及其他液壓元件，完成液壓系統(tǒng)原理圖 3．利用以上液壓參數(shù)求出不同工況變矩器輸入功率與力矩，并進(jìn)行變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化匹配。 4．參考衡陽(yáng)冶金機(jī)械總廠及外文資料的結(jié)構(gòu)確定濕式多盤輪邊制動(dòng)器的參數(shù)計(jì)算以及結(jié)構(gòu)、精度的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)和零部件圖紙繪制。 5．編寫好設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 序言 我們本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是地下礦山自卸車工作、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及輪邊制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 國(guó)外的地下礦山自卸汽車應(yīng)用的比較好，技術(shù)也比較先進(jìn)，因此我國(guó)大多使用進(jìn)口地下自卸車，但價(jià)格比較高。因此，CA—20地下礦山自卸汽車的開發(fā)對(duì)地下礦山設(shè)備國(guó)產(chǎn)化當(dāng)起到極其重要的作用，具有重大意義。 20噸地下礦山自卸汽車是我國(guó)礦山應(yīng)用較多的一種機(jī)型，它比較適合中型規(guī)模的地下礦山。我國(guó)的20噸地下礦山自卸汽車目前還停留在研制階段。 在整車設(shè)計(jì)中有我門機(jī)械工程學(xué)院的優(yōu)秀老師指導(dǎo)，在這個(gè)課題開發(fā)過(guò)程中，我們可以更加系統(tǒng)全面的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法和專業(yè)知識(shí)。 在老師的指引下，我們首先花了一個(gè)月的時(shí)間認(rèn)真學(xué)習(xí)了衡陽(yáng)有色冶金總廠教授級(jí)高工高夢(mèng)熊編著的《地下裝載機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用》及中國(guó)人民解放軍工程兵機(jī)械學(xué)校編著的《工程機(jī)械構(gòu)造（底盤）》、《工程機(jī)械修理（底盤）下冊(cè)》三本書，對(duì)其有了一定了解。在接下來(lái)的設(shè)計(jì)工作中，利用手中所有的資料來(lái)設(shè)計(jì)屬于我國(guó)自己的地下自卸車。 在設(shè)計(jì)中令我難忘的是設(shè)計(jì)當(dāng)中指導(dǎo)老師和我們一起共同進(jìn)退，力求在規(guī)定的時(shí)間完成設(shè)計(jì)。 謝謝老師們的指導(dǎo)、幫助、教誨，謝謝老師們?yōu)槲覀兯冻鲂量嗪筒賱凇? 摘 要：詳細(xì)介紹了CA-20地下自卸汽車工作液壓系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為四個(gè)步驟：根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)的功能和整車布置擬定液壓系統(tǒng)原理圖；根據(jù)翻傾及轉(zhuǎn)向角度分別計(jì)算工作油缸的行程；根據(jù)各系統(tǒng)所受的最大作用力確定系統(tǒng)壓力；根據(jù)各系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力和流量選定各系統(tǒng)的泵及其他液壓元件。實(shí)踐CA-20地下自卸汽車液壓系統(tǒng)是安全、可靠和高效的。 關(guān)鍵詞：地下自卸汽車；工作液壓系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)；泵；油缸； Abstract: In this paper the design of the hydraulic systems of working and steering for CA-20 Rear Dump Truck is introduced. The design include four steps. First of all according to the feature of each hydraulic system, we can draw the principle diagrams of the hydraulic systems of working and steering. Then we can calculate the travels of the dumping cylinders and steering cylinders by the angles of dumping and steering. And then we can decide the pressure of each hydraulic system through the maximal force on each system. At last may chose the pumps and other hydraulic parts according to the pressure and the flow of each hydraulic system, The fact has proved that the hydraulic system of the truck is safe, reliable and efficient. Key words: Rear dump truck Hydraulic system of working hydraulic system of steering Pump Cylinder 目錄 一、緒論 （一）立項(xiàng)背景 1 （二）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 3 （三）項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)、預(yù)期目標(biāo) 5 （四）應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景與市場(chǎng)需求 6 （五）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)、條件和優(yōu)勢(shì) 7 二、液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 （一）概述 8 （二）工作液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 8 （三）轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 12 （四）變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配MATLAB程序的編制 18 （五）液壓缸裝配、維護(hù)、修理工藝 30 37 三、參考文獻(xiàn) 50 謝辭 51 附頁(yè) 52 vi 一、緒 論 （一）立項(xiàng)背景： 地下自卸汽車是實(shí)現(xiàn)無(wú)軌開采技術(shù)的主要運(yùn)輸設(shè)備，它具有機(jī)動(dòng)靈活和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性，廣泛用語(yǔ)條件適宜的地下礦山。隨著無(wú)軌采礦技術(shù)的發(fā)展，對(duì)地下自卸汽車的需求量也愈來(lái)愈大，對(duì)它的經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)能力與可靠性的要求也愈來(lái)愈高，生產(chǎn)地下自卸汽車的廠家也愈來(lái)愈多。除了專門生產(chǎn)地下自卸汽車的廠家之外，生產(chǎn)露天自卸汽車的廠家也紛紛將露天自卸汽車改造后用于地下，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)愈來(lái)愈激烈。各企業(yè)為了適應(yīng)市場(chǎng)的變化，提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，不斷推出新技術(shù)、新品種、新結(jié)構(gòu)和新材料，促進(jìn)了無(wú)軌采礦技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展。 國(guó)內(nèi)研制地下自卸汽車始于20世紀(jì)70年代中期，由于各種原因，至今發(fā)展不快，只有幾個(gè)生產(chǎn)廠，技術(shù)水平只相當(dāng)于國(guó)外20世紀(jì)80年代末的水平，數(shù)量與質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)礦山發(fā)展的需要。我們加入了WTO之后，地下自卸汽車行業(yè)面臨著極大的壓力和挑戰(zhàn)，為了對(duì)付這嚴(yán)峻的形勢(shì)一方面要引進(jìn)更多更好的國(guó)外產(chǎn)品與相關(guān)技術(shù)，另一方面必須迅速發(fā)展民族工業(yè)。 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的礦業(yè)形勢(shì)發(fā)生了很大的變化。許多露天礦山，由于開采深度不斷增加，為了降低開采成本、保護(hù)環(huán)境，這些礦山必須由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采。據(jù)有關(guān)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的鐵礦山在5年后，露天開采與地下開采的比將由目前的7∶3轉(zhuǎn)變成3∶7，由此可見，地下礦山設(shè)備在我國(guó)的應(yīng)用前景十分廣闊。據(jù)有關(guān)資料分析，我國(guó)今后地下礦山自卸汽車的需求量將呈逐年上升的趨勢(shì)。目前的年需求量約30臺(tái)左右，5年后年需求量約120臺(tái)左右。 由于歷史的原因，我國(guó)在地下礦山運(yùn)輸設(shè)備領(lǐng)域裝備十分落后，盡管經(jīng)過(guò)太原重型機(jī)械廠、北京礦冶研究總院、核工業(yè)第六研究所、衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械廠、金川有色公司、長(zhǎng)沙礦山研究院等單位的努力，分別對(duì)5t、8t、10t、12t、18t、20t、25t等機(jī)型進(jìn)行了一些研究，取得了一些成功，但這些探索性的研究顯然還很不夠，而且有些探索顯然沒有達(dá)到預(yù)期的目的。因此，直到目前我國(guó)可供礦山選用的地下礦山自卸汽車比較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)地下礦山運(yùn)輸設(shè)備需要。 國(guó)外的地下礦山自卸汽車應(yīng)用得比較好，技術(shù)也比較先進(jìn)，但價(jià)格比較高。一般情況是：國(guó)外的地下礦山自卸汽車整機(jī)的價(jià)格是國(guó)內(nèi)價(jià)格的2～3倍，而易損件、備件的價(jià)格卻是6～10倍。因此，發(fā)展我國(guó)的地下礦山自卸汽車是非常必要的。 20t地下礦山自卸汽車是我國(guó)礦山應(yīng)用較多的一種機(jī)型，它比較適合中型規(guī)模的地下礦山。我國(guó)的有些公司對(duì)它有過(guò)探索，但沒有達(dá)到預(yù)期的目的，至今沒有該產(chǎn)品通過(guò)鑒定的報(bào)道。因此，我國(guó)的20t地下礦山自卸汽車目前還停留在研制階段。而我國(guó)的用戶對(duì)該產(chǎn)品有比較迫切的需求，有些客戶已經(jīng)向衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司提出了訂購(gòu)的意向。由此可見，研究該機(jī)型不僅非常迫切，而且非常必要。因此，為了滿足我國(guó)地下礦山運(yùn)輸設(shè)備的需要，使我國(guó)在地下礦山設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造上一個(gè)新的臺(tái)階，促進(jìn)我國(guó)地下礦山運(yùn)輸設(shè)備的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，南華大學(xué)與衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械總廠衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司將進(jìn)行合作，充分利用各自的優(yōu)勢(shì)，提出研究20t地下礦山自卸汽車的項(xiàng)目。 衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械總廠衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司是中國(guó)第一家井下鏟運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司、中國(guó)大型鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地。通過(guò)20年引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，已成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鏟運(yùn)機(jī)系列產(chǎn)品，并榮獲國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品稱號(hào)及國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。產(chǎn)品有CY、CYE系列井下鏟運(yùn)機(jī)以及CA-8地下礦山自卸汽車，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有色、冶金、化工及黃金礦山。尤其是2002年由衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械廠的力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司開發(fā)生產(chǎn)的CA-8地下礦山自卸汽車，經(jīng)過(guò)一年的工業(yè)試驗(yàn)在山東某礦取得了很大的成功，得到了該礦的認(rèn)可，并于2003年再次向力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司訂購(gòu)4臺(tái)CA-8地下礦山自卸汽車。由此可見，該公司制造地下礦山自卸汽車的技術(shù)已經(jīng)成熟。這也是本項(xiàng)目立項(xiàng)的背景之一。 核工業(yè)第六研究所并入南華大學(xué)之后，南華大學(xué)在地下礦山運(yùn)輸設(shè)備方面的研究力量得到加強(qiáng)，原核工業(yè)第六研究所曾在1998年研究開發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)KZC-5地下礦山自卸汽車。所以，項(xiàng)目研究人員既具有研究開發(fā)地下礦山自卸汽車的經(jīng)驗(yàn)，又有較高的理論計(jì)算基礎(chǔ)。這是本項(xiàng)目的另一立項(xiàng)的背景。 由于國(guó)際工業(yè)技術(shù)大融合，國(guó)外的一些先進(jìn)技術(shù)能夠?yàn)槲覈?guó)的產(chǎn)品升級(jí)提供支持。例如：我國(guó)可以選用德國(guó)道依茨(Deutz)公司、卡特(Cater)公司、底特律(Detroit)公司的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以選用美國(guó)約翰克拉克(JCJ)公司的液力變矩器、變速箱和驅(qū)動(dòng)橋。力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司經(jīng)過(guò)20多年的努力，在引進(jìn)、消化和吸收克拉克公司技術(shù)的基礎(chǔ)上已經(jīng)開發(fā)成功多種能夠用于地下礦山的鏟運(yùn)機(jī)，而鏟運(yùn)機(jī)的制造技術(shù)比地下礦山自卸汽車的難度還要大。因此，開發(fā)20t地下礦山自卸汽車的條件已經(jīng)成熟。這是本項(xiàng)目的又一立項(xiàng)的背景。 20t地下礦山自卸汽車是地下礦山無(wú)軌運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要機(jī)型，它的研究開發(fā)對(duì)我國(guó)地下礦山自卸汽車的產(chǎn)品升級(jí)、建立我國(guó)地下礦山無(wú)軌采礦配套設(shè)備體系、促進(jìn)我國(guó)地下礦山無(wú)軌采礦的發(fā)展都具有十分重大的意義，同時(shí)，開發(fā)它的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都很顯著。 （二）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1963年瓦格納(wagner)公司生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)柴油鏟運(yùn)機(jī)，從此開創(chuàng)了地下采礦應(yīng)用無(wú)軌運(yùn)輸?shù)臅r(shí)代。首先在美國(guó)及瑞典等國(guó)的地下采場(chǎng)中，采用了一種膠輪柴油驅(qū)動(dòng)，兼有裝、運(yùn)、卸功能的鏟運(yùn)機(jī)(簡(jiǎn)稱lHD)。這種設(shè)備具有機(jī)動(dòng)靈活，高效率，改善勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力的性能，簡(jiǎn)化了礦巖裝運(yùn)工藝，適用于采場(chǎng)運(yùn)搬和階段運(yùn)輸。這種設(shè)備很快在歐美礦山中被廣泛采用，逐漸替代著多年來(lái)沿用的電耙、氣動(dòng)裝載機(jī)和軌道運(yùn)輸車輛。實(shí)踐證明鏟運(yùn)機(jī)在中、短距離內(nèi)使用是經(jīng)濟(jì)的，但當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)距超過(guò)其經(jīng)濟(jì)運(yùn)距時(shí)，運(yùn)輸能力將顯著下降，運(yùn)輸費(fèi)用則急劇上升。因此，在較長(zhǎng)距離和大運(yùn)量時(shí)就宜采用礦用自卸汽車。從1976年以來(lái)，各國(guó)制造商提供了各種載重能力的地下用自卸汽車，使地下礦山的無(wú)軌運(yùn)輸?shù)玫桨l(fā)展。在瑞典一些地下開采礦山，日產(chǎn)量從500t到50000t的階段運(yùn)輸都采用自卸汽車運(yùn)輸。自卸汽車裝載量從15t到50t，最大已達(dá)70t，可適應(yīng)各種生產(chǎn)規(guī)模的礦山和不同的運(yùn)輸線路的要求，單程運(yùn)距達(dá)2000～3000m。地下運(yùn)輸采用無(wú)軌設(shè)備的顯著特點(diǎn)是：設(shè)備購(gòu)置費(fèi)較低，無(wú)需安裝；對(duì)大塊物料適應(yīng)性較強(qiáng)；機(jī)動(dòng)靈活，有利于縮短礦山基建時(shí)間加速投產(chǎn)。 無(wú)軌采礦技術(shù)的應(yīng)用使世界地下采礦業(yè)發(fā)展發(fā)生了革命性的變化。40多年來(lái)，無(wú)軌采礦技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家的普及率已經(jīng)超過(guò)85%。無(wú)軌設(shè)備的種類，除了主采設(shè)備鏟運(yùn)機(jī)和鑿巖臺(tái)車外，各種地下車輛(如地下礦山自卸汽車、地下礦山工程服務(wù)車、裝藥車、維修車、加油車、運(yùn)人車等)都已廣泛應(yīng)用，并按照工藝的要求形成配套裝備，組成各種機(jī)械化作業(yè)線，從而最大限度地提高了地下礦山的生產(chǎn)效率，使礦山的生產(chǎn)迅速由體力加經(jīng)驗(yàn)的勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集的集約化方向發(fā)展。 在中型噸位地下礦山自卸汽車方面，阿特拉斯-瓦格納(Atlas Copco Wagner Inc)、約翰克拉克(JCI)公司、格特曼(Getman)公司、偌麥特(Normet)公司和塔姆羅克(Tamrock，也就是EJC)公司等，在世界上處于領(lǐng)先地位。他們生產(chǎn)的中型噸位地下礦山自卸汽車，性能良好、結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠，基本上占領(lǐng)了這一領(lǐng)域的國(guó)際市場(chǎng)。這些公司生產(chǎn)的地下礦山自卸汽車，一般采用德國(guó)道依茨(Deutz)公司、卡特(Cater)公司、底特律(Detroit)公司的發(fā)動(dòng)機(jī)，美國(guó)約翰克拉克(JCJ)公司的液力變矩器和帶有彈簧制動(dòng)、液壓松閘的多盤濕式制動(dòng)器，裝有輪邊行星減速裝置的橋。這種橋的特點(diǎn)是承載能力大，制動(dòng)性能好，具有合適的傳動(dòng)比。 但是，這些公司生產(chǎn)的地下礦山自卸汽車價(jià)格昂貴，一般情況是：國(guó)外的地下礦山自卸汽車整機(jī)的價(jià)格是國(guó)內(nèi)價(jià)格的2～3倍，而易損件、備件的價(jià)格卻是6～10倍，而且，這些公司的備件供應(yīng)周期一般要幾個(gè)月，必然會(huì)嚴(yán)重影響礦山的采礦生產(chǎn)，所以其備品備件的供應(yīng)時(shí)間較難滿足我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的需要。因此，研究開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的地下礦山自卸汽車，形成具有自主只是產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，對(duì)滿足我國(guó)地下礦山無(wú)軌采礦的需要、促進(jìn)我國(guó)地下礦山無(wú)軌采礦工藝的發(fā)展是非常必要的。 我國(guó)的地下礦山自卸汽車的開發(fā)比較晚，直到1995年才出現(xiàn)KU-12型地下礦山自卸汽車。由于，它采用了露天機(jī)械設(shè)備的橋，這種橋顯然不能滿足地下礦山苛刻的工作條件。尤其要提到的是露天機(jī)械設(shè)備的橋的制動(dòng)性能難以滿足地下礦山的要求。因此，這種機(jī)型并沒有得到推廣應(yīng)用。1996年，JZC-10型地下礦山自卸汽車在凡口鉛鋅礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)及鑒定，但由于種種原因，這種機(jī)型也沒有推廣應(yīng)用。1998年，KZC-5型地下礦山自卸汽車在東北某鈾礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，也是由于種種原因沒有推廣應(yīng)用。在世紀(jì)之交我國(guó)的有些研究院、公司、工廠和礦山還進(jìn)行了18t、25t的地下礦山自卸汽車的探索，盡管取得了一些成功，但地下礦山自卸汽車的整體水平還是停留在研究階段。 2002年，衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械廠的力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司開發(fā)生產(chǎn)的CA-8地下礦山自卸汽車，在山東某礦進(jìn)行了近一年的工業(yè)試驗(yàn)獲得了成功，并再次贏得了4臺(tái)訂貨。這次成功的工業(yè)試驗(yàn)表明我國(guó)地下礦山自卸汽車的技術(shù)已經(jīng)成熟，可以在地下礦山推廣應(yīng)用。同時(shí)，也為本項(xiàng)目贏得了寶貴的試制經(jīng)驗(yàn)。 CA-20地下礦山自卸汽車，正是在CA-8t試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次產(chǎn)品升級(jí)的研究。因此，本項(xiàng)目具有較好的研究基礎(chǔ)。 （三）項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)、預(yù)期目標(biāo) 1、本項(xiàng)目實(shí)施的主要技術(shù)內(nèi)容： (1)、整體機(jī)電液參數(shù)的計(jì)算：主要解決本項(xiàng)目功率匹配問(wèn)題。 (2)、重要零部件選型設(shè)計(jì)：遴選各國(guó)能用于本項(xiàng)目的零部件，進(jìn)行性能價(jià)格比較。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，達(dá)到性能價(jià)格比較好。 (3)、重要零部件的強(qiáng)度校核與優(yōu)化：本項(xiàng)目的一個(gè)重要內(nèi)容是進(jìn)行重要零部件的數(shù)字化設(shè)計(jì)。 (4)、總裝圖與零件圖的計(jì)算機(jī)繪制：本項(xiàng)目的所有圖紙均采用電子文本，部分重要零部件采用三維圖，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬裝配，以求減少設(shè)計(jì)失誤。本項(xiàng)目的這個(gè)研究?jī)?nèi)容也是該產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)重要內(nèi)容之一，這項(xiàng)研究可以提升我國(guó)在這類產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)水平。使我國(guó)的地下礦山設(shè)備設(shè)計(jì)水平上一個(gè)新的臺(tái)階。 (5)、本項(xiàng)目的制造工藝研究：解決大型焊接件的焊接工藝；解決CA-20地下礦山自卸汽車制造工藝問(wèn)題。 2、本項(xiàng)目解決的關(guān)鍵技術(shù)： (1)、本項(xiàng)目柴油機(jī)與液力變矩器的功率匹配。 (2)、本項(xiàng)目重要零部件的強(qiáng)度校核與優(yōu)化設(shè)計(jì)，該關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施能夠提升我國(guó)的研究設(shè)計(jì)水平；并能達(dá)到在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，性能價(jià)格比較好。 (3)、CA-20地下礦山自卸汽車整車性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 3、本項(xiàng)目的技術(shù)路線： 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，本項(xiàng)目將采用目前世界上先進(jìn)的地下礦山用的發(fā)動(dòng)機(jī)(底特律公司生產(chǎn))，液力變矩器、變速箱和驅(qū)動(dòng)橋(約翰克拉克生產(chǎn))，采用進(jìn)口液壓制動(dòng)閥及其他液壓元件。這樣，本項(xiàng)目的關(guān)鍵部件的性能與國(guó)外同類產(chǎn)品性能相同或相當(dāng)。其它機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)，因?yàn)橛猩a(chǎn)CA-8地下礦山自卸汽車和KZC-5地下礦山自卸汽車的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，也能保證質(zhì)量。所以，整車的性能處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平、與目前世界水平相當(dāng)。 4、本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)： (1)、本項(xiàng)目主要利用目前世界上先進(jìn)產(chǎn)品(如發(fā)動(dòng)機(jī)、液力變矩器、驅(qū)動(dòng)橋和進(jìn)口液壓制動(dòng)閥及其他液壓元件)，整機(jī)的主要部件與EJC公司的一樣，組合生產(chǎn)CA-20地下礦山自卸汽車，使本項(xiàng)目處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平、達(dá)到世界水平。 (2)、因?yàn)楸卷?xiàng)目是我國(guó)地下礦山的一個(gè)技術(shù)升級(jí)產(chǎn)品，因此，本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，提升我國(guó)在這類產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)水平。 5、本項(xiàng)目的技術(shù)來(lái)源、合作單位情況與知識(shí)產(chǎn)權(quán)的歸屬： (1)、本項(xiàng)目的技術(shù)來(lái)源：本項(xiàng)目是現(xiàn)有國(guó)內(nèi)成熟技術(shù)(如CA-8地下礦山自卸汽車、KZC-5地下礦山自卸汽車和CY-2柴油鏟運(yùn)機(jī))的組合；國(guó)外成熟技術(shù)(如底特律公司的發(fā)動(dòng)機(jī)、約翰克拉克生產(chǎn)的液力變矩器、變速箱和驅(qū)動(dòng)橋)的組合。因此，研究的成功概率較高。 (2)、本項(xiàng)目的合作單位情況：衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械總廠衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司是中國(guó)第一家井下鏟運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司、中國(guó)大型鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地。通過(guò)20年引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，已成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鏟運(yùn)機(jī)系列產(chǎn)品，并榮獲國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品稱號(hào)及國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。產(chǎn)品有CY、CYE系列井下鏟運(yùn)機(jī)以及CA-8地下礦山自卸汽車，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用有色、冶金、化工及黃金礦山。 (3)、本項(xiàng)目的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的歸屬：項(xiàng)目成果屬于南華、冶金共同所有，任何一方都有保守項(xiàng)目技術(shù)秘密的義務(wù)。 6、本項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)： 總目標(biāo)：研究一種性能良好，技術(shù)先進(jìn)的CA-20地下礦山自卸汽車。該車的技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，與目前世界水平相當(dāng)。在研究成功后，發(fā)表有關(guān)學(xué)術(shù)論文3～5篇。 該車的主要技術(shù)參數(shù)：斗容為10m3，載重量為20t，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為207kw。 預(yù)期2年后產(chǎn)量2臺(tái)，產(chǎn)值約300萬(wàn)元(人民幣)；3年后產(chǎn)量4臺(tái)，產(chǎn)值約600萬(wàn)元(人民幣)；5年后產(chǎn)量10臺(tái)，產(chǎn)值約3000萬(wàn)元(人民幣)。 （四）應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景與市場(chǎng)需求 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的礦業(yè)形勢(shì)發(fā)生了很大的變化。許多露天礦山，由于開采深度不斷增加，為了降低開采成本、保護(hù)環(huán)境，這些礦山必須由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采。據(jù)有關(guān)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的鐵礦山在5年后，露天開采與地下開采的比將由目前的7∶3轉(zhuǎn)變成3∶7，由此可見，地下礦山設(shè)備在我國(guó)的應(yīng)用前景十分廣闊。據(jù)有關(guān)資料分析，我國(guó)今后地下礦山自卸汽車的需求量將呈逐年上升的趨勢(shì)。目前的年需求量約30臺(tái)左右，5年后年需求量約120臺(tái)左右。 20t地下礦山自卸汽車是我國(guó)中型地下礦山主要運(yùn)輸車輛，其年需求量約為我國(guó)地下礦山自卸汽車的總需求量的30%左右。因此，其應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景較好。 （五）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)、條件和優(yōu)勢(shì) 1、本項(xiàng)目有CA-8地下礦山自卸汽車、KZC-5地下礦山自卸汽車試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)；有CY-2柴油鏟運(yùn)機(jī)成熟技術(shù)。 2、本項(xiàng)目有研究過(guò)CA-8地下礦山自卸汽車、CY、CYE系列井下鏟運(yùn)機(jī)的一大批研究人員(包括研究這些設(shè)備的課題組長(zhǎng)、主要成員)；有開發(fā)過(guò)KZC-5地下礦山自卸汽車的課題組長(zhǎng)和主要研究人員。 3、本項(xiàng)目的生產(chǎn)基地是國(guó)內(nèi)第一家井下鏟運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司、中國(guó)大型鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地。因此，生產(chǎn)設(shè)備和加工能力均是目前國(guó)內(nèi)一流的。 4、本項(xiàng)目的產(chǎn)品已經(jīng)有礦山預(yù)訂。因此，開發(fā)資金方面有一定的優(yōu)勢(shì)。衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司也自籌了開發(fā)資金。 5、本項(xiàng)目可以綜合南華大學(xué)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)和衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司的制造優(yōu)勢(shì)。 6、本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)基礎(chǔ)條件已經(jīng)具備。 二、液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 (一)概述 液壓系統(tǒng)是地下自卸汽車一個(gè)重要的組成部分,也是故障最多的一個(gè)系統(tǒng)。由于地下自卸汽車機(jī)型繁多，各生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)思路不同，因而各機(jī)型的液壓系統(tǒng)并不完全相同，各有各的特點(diǎn)。但主要組成部分基本相同。 地下自卸汽車的液壓系統(tǒng)一般由五個(gè)部分組成：工作機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)、制動(dòng)液壓系統(tǒng)、變速液壓系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑液壓系統(tǒng)。 在整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)中，液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算是基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵，因?yàn)橹挥幸簤合到y(tǒng)參數(shù)計(jì)算出來(lái)了，才能進(jìn)行柴油機(jī)與液力變矩器的匹配計(jì)算，才能夠進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （二）工作液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 CA-20地下自卸汽車主要在地下掘進(jìn)、開采作業(yè)中與鏟運(yùn)機(jī)配套使用，用于運(yùn)輸?shù)V石及各種物料，可大大提高工作效率，是無(wú)軌采礦的主要設(shè)備。該車采用鉸接車身，后卸式車廂、底特律柴油機(jī)，采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，包括變矩器、變速箱和驅(qū)動(dòng)橋。 工作液壓系統(tǒng)是CA-20地下礦山自卸汽車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,該系統(tǒng)性能的好壞直接影響到車輛和各種性能及生產(chǎn)效率.根據(jù)礦山的要求,設(shè)計(jì)時(shí)以最大卸載高度盡量小為原則?？偣啦贾脮r(shí)，翻傾機(jī)構(gòu)采用雙缸舉升，靠后兩側(cè)布置。翻傾過(guò)程中，盡量減少油缸擺角變化，使油缸所占空間小，有利于總體布置。 工作液壓系統(tǒng)主要由1-液壓油箱、2-濾油器、3-工作油泵、 4-壓力表開關(guān)、5-壓力表、6-多路手動(dòng)換向閥、7-平衡閥、8-工作油缸、9-行程閥、10-回油濾油器組成，其原理圖如圖2.1所示。 圖2.1工作液壓系統(tǒng)原理圖 工作泵從油箱吸油，將輸出的油直接供給手動(dòng)換向閥，手動(dòng)換向閥的回油通過(guò)串聯(lián)在油路上的回油濾清器回油箱，當(dāng)推動(dòng)手動(dòng)換向閥使料斗卸載時(shí)，油液經(jīng)手動(dòng)換向閥和平衡閥進(jìn)入傾卸油缸下腔，在油缸活塞上產(chǎn)生足夠的壓力使料斗卸載；當(dāng)推動(dòng)手動(dòng)換向閥使料斗回位時(shí)，油液經(jīng)手動(dòng)換向閥進(jìn)入油缸上腔，使料斗回位。平衡閥可使料斗在回位時(shí)減少?zèng)_擊，使油缸安全穩(wěn)定地工作。溢流閥保證系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力超過(guò)系統(tǒng)壓力時(shí)，油液經(jīng)溢流閥直接回油箱。 1. 傾卸油缸的行程的確定 首先在進(jìn)行工作液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),要找到液壓缸與工作料斗以及車架的三個(gè)鉸接點(diǎn)，以及料斗與料的重心為，所以我先參考李慶芬同學(xué)的料斗與料的三維造型，如圖2.2所示。 圖2.2 料斗及料的工作圖 工作機(jī)械采用雙缸舉升后傾翻式卸載，其總體布置如圖2.3所示。 圖2.3 工作油缸尺寸參數(shù) 圖中A點(diǎn)是傾卸油缸與后車架的鉸接點(diǎn)，O點(diǎn)是料斗與后車架的鉸接點(diǎn)，B點(diǎn)是后輪中心，E點(diǎn)為油缸與料斗的鉸接點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為料斗翻傾到極限位置時(shí)E點(diǎn)的位置。由圖2.3可知,,。 則： 當(dāng)達(dá)到極限位置時(shí)： 行程為： 實(shí)際行程取,安裝距離為。由于油缸標(biāo)準(zhǔn)中安裝距離=行程，即安裝距離=，則加長(zhǎng)距離為：。 由圖2.3還可求得油缸作用力距翻傾鉸接點(diǎn)的力臂: 則: 2. 工作壓力的確定 滿載時(shí),料斗質(zhì)心位置距鉸接點(diǎn)距離為，料斗質(zhì)量為;料質(zhì)心位置距鉸接點(diǎn)距離為,料質(zhì)量為。根據(jù)總體布置,選取油缸缸徑、桿徑。 由力平衡方程，設(shè)油缸舉升力為，則 則系統(tǒng)壓力為： 設(shè)計(jì)時(shí)為使舉升油缸具有足夠的儲(chǔ)備舉升能力，選取工作液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力為，油缸為。 3. 油泵選取及舉升和返回時(shí)間計(jì)算 舉升和返回時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響整機(jī)性能和勞動(dòng)生產(chǎn)率，時(shí)間太長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降；時(shí)間太短，泵排量增大，傾卸時(shí)動(dòng)力載荷過(guò)大，系統(tǒng)易超載和以熱。因此，舉升和返回時(shí)間要選得適中，設(shè)計(jì)時(shí)選舉升傾卸時(shí)間為。 油缸的容積： 則油泵的排量： 式中：η是油泵的容積效率，取。 因此，油泵的排量q為： 式中：是油泵輸出機(jī)構(gòu)速比，; 是柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速， 選工作液壓系統(tǒng)油泵為，油泵的排量為,此時(shí)舉升傾卸時(shí)間為。 （三）轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 1. 概述 目前,地下汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大都采用鉸接液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),前后車架由上下絞銷連接而成,它既可以在水平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng),又可以在垂直面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。前者實(shí)現(xiàn)整機(jī)轉(zhuǎn)向，后者保證車輪與地面良好接觸。鉸接式機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：由于轉(zhuǎn)向半徑小、轉(zhuǎn)向靈活、附著性能好、不需要轉(zhuǎn)向橋，前后橋可以通過(guò)，使零件的標(biāo)準(zhǔn)化，通用化情況提高，從而在井下礦山使用的無(wú)軌設(shè)備中獲得廣泛應(yīng)用。但鉸接式轉(zhuǎn)向也有一些缺點(diǎn)：所需功率比偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向大、機(jī)械的橫向穩(wěn)定性差、前驅(qū)動(dòng)輪沒有定位角，車輪會(huì)出現(xiàn)振擺，機(jī)械蛇形前進(jìn)，直線行使性能差、方向盤無(wú)自動(dòng)返正作用。 2. 地下汽車對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 地下汽車轉(zhuǎn)向系應(yīng)符合下列要求： （1）工作可靠。轉(zhuǎn)向系對(duì)地下汽車的運(yùn)行安全關(guān)系很大，因此轉(zhuǎn)向系的零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命。對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)是，也要正常轉(zhuǎn)向。 （2）操縱輕便。操縱輕便是減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率和保證地下汽車安全作業(yè)與行使的重要因素之一。 1)作用力要小。如用方向盤轉(zhuǎn)向，速度為1r/s時(shí)，最大操縱力小于40～50N，如用單桿操縱，操縱力小于23～40N。 2）若用方向盤轉(zhuǎn)向，回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少，即，轉(zhuǎn)向時(shí)，手作用在方向盤上，作用的行程要短，也就是地下汽車向一個(gè)方向極限轉(zhuǎn)彎時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不能超過(guò)2～2.5圈。發(fā)動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)時(shí)，方向盤的速度最小為50r/min，一般推薦為100～150r/min。 3）直線行使時(shí)方向盤應(yīng)穩(wěn)定。地下汽車行使時(shí)，方向盤不能有抖動(dòng)和擺動(dòng)現(xiàn)象，這就要求轉(zhuǎn)向系在機(jī)械上布置合理，使之與行走系協(xié)調(diào)。 （3）轉(zhuǎn)向靈敏。應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向時(shí)間有一定要求。轉(zhuǎn)向時(shí)間一般應(yīng)在5—7s之內(nèi)。 （4）調(diào)整簡(jiǎn)單。 （5）使用經(jīng)濟(jì)。 3. 鉸接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組成及結(jié)構(gòu) 鉸接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要由四部分組成：轉(zhuǎn)向油缸（有單缸和雙缸之分）、操縱機(jī)構(gòu)（有方向盤與全液壓轉(zhuǎn)向器、單桿操縱與轉(zhuǎn)向閥之分）、上下鉸接體、液壓系統(tǒng)組成。 （1）轉(zhuǎn)向油缸的布置 在地下汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，有單缸轉(zhuǎn)向，但大部分采用的是雙缸轉(zhuǎn)向。 單缸轉(zhuǎn)向比雙缸省了一套油缸和油管?？紤]到轉(zhuǎn)向油缸通常布置在中央下鉸接點(diǎn)附近時(shí)，活塞桿與高壓軟管易受泥漿和水污染或被礦巖等碰壞。 雙缸轉(zhuǎn)向由于轉(zhuǎn)向角不大，一般為36°～42.5°，因此油缸兩端直接與前后車架相連，而且兩油缸布置在下鉸接點(diǎn)附近，對(duì)稱與縱向軸線。盡管轉(zhuǎn)向油缸布置在下鉸接點(diǎn)附近有一系列的缺點(diǎn)，但由于前后車架之間的支撐剛度和轉(zhuǎn)向力矩的變化較單轉(zhuǎn)向油缸優(yōu)越，因此地下汽車絕大部分采用布置。我們此處也采用雙缸布置。 雙缸布置有四種情況。一是活塞與前車架,缸筒鉸銷與后車架相連.二是與第一種布置相反，即活塞與后車架相連,缸筒鉸銷與前車架相連。三是活塞桿鉸銷與車架鉸銷三點(diǎn)在一條垂直于縱軸的垂直線上。四是活塞桿鉸銷與車架鉸銷三點(diǎn)不在一條垂直于縱軸的垂直線上。 （2）轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 地下汽車轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)有方向盤和單桿操縱兩種。由于方向盤有一定空行程轉(zhuǎn)角，即方向盤轉(zhuǎn)過(guò)2°～5°之后轉(zhuǎn)向油缸才開始升壓，而且從左轉(zhuǎn)到右，方向盤要轉(zhuǎn)4～5圈，因此轉(zhuǎn)向靈敏性相對(duì)要差些。而且方向盤的轉(zhuǎn)向力達(dá)40N左右。 單桿操縱由于操作靈活，無(wú)空行程，反映快，而且操縱力相對(duì)小，因此司機(jī)不易疲勞，這種操作方式很適合地下工況。因此大部分地下汽車使用單桿操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 4. 轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) CA-20地下礦山自卸汽車前車架采用中間鉸接折腰轉(zhuǎn)向形式。由于采用雙缸轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向力矩大且力矩相等，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。折腰轉(zhuǎn)向形式轉(zhuǎn)向半徑小，機(jī)動(dòng)性好，適合井下運(yùn)輸要求。 轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)由1-液壓油箱、2-濾油器、3-轉(zhuǎn)向油泵、4-壓力表開關(guān)、5-壓力表、6-轉(zhuǎn)向閥、7-轉(zhuǎn)向油缸、8-回油濾油器組成。其原理圖如圖2.4所示。轉(zhuǎn)向泵從油箱吸油，將輸出的油直接供給全液壓轉(zhuǎn)向器，全液壓轉(zhuǎn)向閥的回油通過(guò)串聯(lián)在油路上的回油濾油器回油箱。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)全液壓轉(zhuǎn)向閥時(shí)，油液經(jīng)轉(zhuǎn)向閥進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸，在油缸活塞上產(chǎn)生足夠的壓力使汽車左右轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向閥內(nèi)有溢流閥保證系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力超過(guò)系統(tǒng)壓力時(shí)，油液經(jīng)溢流閥直接回油箱。轉(zhuǎn)向閥內(nèi)還有緩沖閥使轉(zhuǎn)向平穩(wěn)。 圖2.4 轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)原理圖 （1）轉(zhuǎn)向油缸行程的確定 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用雙缸轉(zhuǎn)向，雙缸兩側(cè)平行布置，中間鉸接轉(zhuǎn)向，其總體布置如圖2.5所示。圖中、點(diǎn)是轉(zhuǎn)向油缸與后車架的鉸接點(diǎn)，、點(diǎn)是油缸與前車架的鉸接點(diǎn)，點(diǎn)是前后車架的鉸接點(diǎn)，、分別是車輛轉(zhuǎn)向到極限位置時(shí)、點(diǎn)的位置。、、、、。由圖可知：當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)、 圖 2.5 轉(zhuǎn)向油缸尺寸參數(shù) 行程： 實(shí)際行程取，由于油缸標(biāo)準(zhǔn)中： ，經(jīng)類比計(jì)算選取轉(zhuǎn)向油缸內(nèi)徑、桿徑。 由圖2.5還可得左右轉(zhuǎn)向缸轉(zhuǎn)向力臂： 、 （2）工作壓力的確定 1）轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算。影響車輛轉(zhuǎn)向阻力矩的因素很多，難以用精確的公式求取，一般由試驗(yàn)測(cè)取，設(shè)計(jì)時(shí)可用經(jīng)驗(yàn)公式估算。對(duì)于鉸接式車輛可采用下列公式求取最大轉(zhuǎn)向阻力矩，即： 式中：是最大轉(zhuǎn)向阻力矩，; GF車輛前橋載荷，； 是滾動(dòng)阻力系數(shù)，此處取；η是效率，一般?。皇禽S距，取；θ是轉(zhuǎn)向角，。 2）工作壓力的確定 設(shè)油缸壓力為,為實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向須滿足： ① 式中：、分別為左右轉(zhuǎn)向缸轉(zhuǎn)向力臂，；、分別為轉(zhuǎn)向缸無(wú)活塞桿端和有活塞桿端的面積， ， 轉(zhuǎn)向油缸內(nèi)徑、桿徑。 由式①計(jì)算得： 由于地面條件不同，轉(zhuǎn)向阻力矩也不同，前面計(jì)算的只是經(jīng)驗(yàn)值，要有一定的裕度，考慮到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的壓力損失，選取轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的額定壓力為，轉(zhuǎn)向缸為，兩端耳環(huán)加關(guān)節(jié)軸承。 （3）轉(zhuǎn)向器及油泵的選取 轉(zhuǎn)向器選用開心反應(yīng)型并配有組合閥的全液壓轉(zhuǎn)向器。組合閥主要起保護(hù)作用，轉(zhuǎn)向器排量為： 式中：是交叉連接油缸容積 是容積效率，??；i1是方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)總?cè)?shù)，；是轉(zhuǎn)向油缸行程，。 由上式可得： 選轉(zhuǎn)向器排量,圈。方向盤轉(zhuǎn)速一般取,柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速。則所需油泵供油量和油泵的排量分別為： 取泄漏系數(shù)，則轉(zhuǎn)向油泵排量： 因此，轉(zhuǎn)向油泵選為排量的型齒輪泵。 （4）轉(zhuǎn)向時(shí)間 轉(zhuǎn)向時(shí)間是地下汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一個(gè)很重要的參數(shù)。由于井下巷道狹窄，坡多彎多，路面條件很差，轉(zhuǎn)向太快，會(huì)產(chǎn)生沖擊，對(duì)設(shè)備有影響，而且很難控制，轉(zhuǎn)向太慢有可能會(huì)發(fā)生安全事故，因此對(duì)地下汽車來(lái)說(shuō)，對(duì)轉(zhuǎn)向時(shí)間有較為嚴(yán)格的規(guī)定：原地從右轉(zhuǎn)向左，或從左轉(zhuǎn)向右。轉(zhuǎn)向時(shí)間規(guī)定為。 轉(zhuǎn)向時(shí)間： 式中：為原地從最左轉(zhuǎn)向到最右（或反之）單向轉(zhuǎn)向時(shí)間，； 為油缸行程，； 為油缸流量，； 為油泵每轉(zhuǎn)排量，； 為發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速，； 為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容積效率，一般取~，此處取 則 所以 （四）變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化匹配MATLAB程序的編制 所謂的液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配是指液力變矩器按照工作的要求，以指定工況（或傳動(dòng)比）傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和功率的一種共同工作情況。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器性能都好，若是匹配不正確，將使發(fā)動(dòng)機(jī)性能不能充分發(fā)揮或者液力變矩器不能以十分理想的工況去傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 通過(guò)匹配計(jì)算，可以求出地下自卸車的各檔最大牽引力（失速牽引力）、車速與爬坡能力。 1.油泵的力矩?fù)p失與的計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)《地下裝載機(jī)－結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用》設(shè)計(jì)，和下表2.1與表2.2計(jì)算得工 作油泵空載損失的力矩,;轉(zhuǎn)向油泵,;變速油泵。 表2.1 不同工況變矩器輸入功率與力矩 工況 計(jì)算 項(xiàng)目 1 2 3 4 變速油泵滿負(fù)荷工作、工作油泵與轉(zhuǎn)向油泵空載 變速油泵與轉(zhuǎn)向油泵滿負(fù)荷、工作油泵空載 變速油泵與工作油泵滿負(fù)荷、轉(zhuǎn)向油泵空載 各油泵均滿負(fù)荷工作 輸入功率 /KW 輸入扭矩 /N.m 注：、—工作油泵、轉(zhuǎn)向油泵空載損失功率，KW; 、、－變速油泵、工作油泵、轉(zhuǎn)向油泵重載損失功率，KW。 表2.2 油泵空載、重載力矩?fù)p失 變速油泵 工作油泵 轉(zhuǎn)向油泵 空載／N.m =1591.38／ =1591.38／ 重載／N.m =159(0.69+)/ =159(0.69+)／ =159(0.69+)／ 備 注 、—工作油泵與轉(zhuǎn)向油泵空載損失力矩，N.m; 、、—變速油泵、工作油泵、轉(zhuǎn)向油泵重載損失功率，N.m; —油泵容積效率； —油泵轉(zhuǎn)速，r/min; 、、—變速油泵、工作油泵、轉(zhuǎn)向油泵工作流量，L/min; 、、—變速、工作、轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)實(shí)際工作壓力，MPa 2.求發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)狀況扭矩，變矩線器輸入扭矩曲 根據(jù)表2.2（變矩器輸入特性曲線）介紹的方法求出,并可畫出下圖2.6的曲線1，2，3，4（為了使圖形更清楚，工況Ⅱ曲線未畫出）。 與公式 (12—5)==，把美國(guó)克拉克變矩器的負(fù)載拋物線轉(zhuǎn)換成公制負(fù)載拋物線并畫在圖2.6上。 3.變矩器的輸出特性及冷卻能力計(jì)算 按變矩器輸入特性曲線左上角數(shù)據(jù)與公式=, =, =0.1047, 計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器的聯(lián)合工作輸出特性曲線的坐標(biāo)，并繪出圖2.7。 4.牽引特性與爬破能力計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)《地下裝載機(jī)－結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用》中的公式和下表2.3的數(shù)據(jù)計(jì)算出各擋的速度、牽引力和爬破能力（見表2.4）并繪出下圖： 圖2.6 柴油機(jī)與變矩器共同工作輸入特性曲線 圖2.7柴油機(jī)與變矩器聯(lián)合工作輸出特性曲線 圖2.8 牽引曲線 圖2.9重載牽引曲線 其中公式如下所示： =0.377／ =- = 式中 －地下自卸車的行使速度。Km/h; —變矩器渦輪轉(zhuǎn)速，r/min; —輪胎的滾動(dòng)半徑，m; —傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比； —輪子牽引力，N； —渦輪輸出力矩，N.m; —傳動(dòng)系統(tǒng)總效率；=0.8； —空氣阻力系數(shù)=0.0466N/（km/hm）; —地下自卸車迎風(fēng)面積，m; —變矩器偏置傳動(dòng)比； —變速箱各擋傳動(dòng)比； —驅(qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比。 表2.3 變矩器特性計(jì)算 序 號(hào) 變矩器輸入特性 變矩器輸出特性 轉(zhuǎn)速/r.min 扭矩/N.m 轉(zhuǎn)速/r.min 扭矩/N.m 功率/kw 1 2165.6 565.1601 0 1746.3 0 2 2159.1 594.2665 215.9 1721.0 38.9082 3 2153.1 620.7371 430.6 1623.2 73.1935 4 2147.3 646.7537 644.2 1468.1 99.0303 5 2142.1 669.8197 865.8 1292.8 115.9866 6 2139.3 682.0714 1069.7 1128.1 126.3600 7 2139.3 682.0714 1283.6 973.3 130.8215 8 2142.1 669.8197 1499.5 823.2 129.2530 9 2150.4 632.7228 1720.3 637.8 114.8903 10 2172.1 536.0924 1846.3 470.7 90.9988 11 2193.3 441.9922 1897.2 369.1 73.3174 12 2212.3 357.5460 1946.8 281.7 57.4344 13 2248.8 195.0591 2062.1 129.3 27.9248 14 2286.0 29.2546 2292.9 0 0 表2.4牽引特性與爬破能力計(jì)算 序號(hào) 擋傳動(dòng)比=4.48 擋傳動(dòng)比=2.46 Ⅲ擋傳動(dòng)比=1.41 Ⅳ擋傳動(dòng)比=0.77 /km.h /kN 坡度 /% /km.h /kN 坡度 /% /km.h /kN 坡度 /% /km.h /kN 坡度 /% 1 0 241.98 37.0830 0 132.87 18.5160 0 76.160 9.7423 0 41.591 4.5191 2 0.4699 238.47 36.4258 0.8558 130.94 18.2111 1.4931 75.049 9.5734 2.7342 40.970 4.4258 3 0.9373 224.92 33.9412 1.7069 123.50 17.0405 2.9780 70.770 8.9237 5.4533 38.591 4.0682 4 1.4021 203.43 30.1403 2.5534 111.69 15.1982 4.4549 63.981 7.8951 8.1577 34.813 3.5008 5 1.8650 179.12 26.0110 3.3964 98.34 13.1336 5.9256 56.298 6.7341 10.8507 30.519 2.8563 6 2.3282 156.31 22.2637 4.2400 85.80 11.2111 7.3974 49.075 5.6452 13.5460 26.449 2.2457 7 2.7939 134.85 18.8285 5.0880 74.00 9.4137 8.8769 42.267 4.6208 16.2552 22.577 1.6650 8 3.2637 114.04 15.5639 5.9436 62.56 7.6794 10.3698 35.655 3.6273 18.9888 18.782 1.0961 9 3.7445 88.34 11.6004 6.8192 48.42 5.5468 11.8973 27.491 2.4020 21.7859 14.106 0.3952 10 4.0187 65.18 8.0772 7.3185 35.69 3.6327 12.7685 20.155 1.3019 23.3812 9.962 -0.2259 11 4.1294 51.10 5.9504 7.5202 27.95 2.4711 13.1203 15.702 0.6345 24.0255 7.472 -0.5991 12 4.2373 39.00 4.1296 7.7168 21.30 1.4738 13.4633 11.873 0.0606 24.6536 5.322 -0.9213 13 4.4884 17.87 0.9600 8.1739 9.69 -0.2670 14.2609 5.176 -0.9432 26.1141 1.523 -1.4908 14 4.9906 -0.06 -1.7277 9.0887 -0.19 -1.7474 15.8568 -0.574 -1.8052 29.0365 -1.925 -2.0078 MATLAB程序運(yùn)行結(jié)果 MB = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 565.1601 594.2665 620.7371 646.7537 669.8197 682.0714 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 682.0714 669.8197 632.7228 536.0924 441.9922 357.5460 Columns 13 through 14 195.0591 29.2546 nB = 1.0e+003 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 2.1656 2.1591 2.1531 2.1473 2.1421 2.1393 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 2.1393 2.1421 2.1504 2.1721 2.1933 2.2123 Columns 13 through 14 2.2488 2.2860 MT = 1.0e+003 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 1.7463 1.7210 1.6232 1.4681 1.2928 1.1281 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 0.9733 0.8232 0.6378 0.4707 0.3691 0.2817 Columns 13 through 14 0.1293 0 nT = 1.0e+003 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 0 0.2159 0.4306 0.6442 0.8568 1.0697 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 1.2836 1.4995 1.7203 1.8463 1.8972 1.9468 Columns 13 through 14 2.0621 2.2929 NT = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 0 38.9082 73.1935 99.0303 115.9866 126.3600 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 130.8215 129.2530 114.8903 90.9988 73.3174 57.4344 Columns 13 through 14 27.9248 0 Warning: Polynomial is badly conditioned. Remove repeated data points or try centering and scaling as described in HELP POLYFIT. > In C:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\polyfun\polyfit.m at line 74 In C:\MATLAB6p1\work\ppjs2005.m at line 210 Warning: Polynomial is badly conditioned. Remove repeated data points or try centering and scaling as described in HELP POLYFIT. > In C:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\polyfun\polyfit.m at line 74 In C:\MATLAB6p1\work\ppjs2005.m at line 215 Warning: Polynomial is badly conditioned. Remove repeated data points or try centering and scaling as described in HELP POLYFIT. > In C:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\polyfun\polyfit.m at line 74 In C:\MATLAB6p1\work\ppjs2005.m at line 219 Sigmai = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 129.3858 71.0467 40.7219 22.2382 v1 = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 0 0.4699 0.9373 1.4021 1.8650 2.3282 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 2.7939 3.2637 3.7445 4.0187 4.1294 4.2373 Columns 13 through 14 4.4884 4.9906 v2 = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 0 0.8558 1.7069 2.5534 3.3964 4.2400 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 5.0880 5.9436 6.8192 7.3185 7.5202 7.7168 Columns 13 through 14 8.1739 9.0887 v3 = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 0 1.4931 2.9780 4.4549 5.9256 7.3974 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 8.8769 10.3698 11.8973 12.7685 13.1203 13.4633 Columns 13 through 14 14.2609 15.8568 v4 = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 0 2.7342 5.4533 8.1577 10.8507 13.5460 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 16.2552 18.9888 21.7859 23.3812 24.0255 24.6536 Columns 13 through 14 26.1141 29.0365 TE1 = 1.0e+005 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 2.4198 2.3847 2.2492 2.0343 1.7912 1.5631 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 1.3485 1.1404 0.8834 0.6518 0.5110 0.3900 Columns 13 through 14 0.1787 -0.0006 TE2 = 1.0e+005 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 1.3287 1.3094 1.2350 1.1169 0.9834 0.8580 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 0.7400 0.6256 0.4842 0.3569 0.2795 0.2130 Columns 13 through 14 0.0969 -0.0019 TE3 = 1.0e+004 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 7.6160 7.5049 7.0770 6.3981 5.6298 4.9075 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 4.2267 3.5655 2.7491 2.0155 1.5702 1.1873 Columns 13 through 14 0.5176 -0.0574 TE4 = 1.0e+004 * Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 4.1591 4.0970 3.8591 3.4813 3.0519 2.6449 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 2.2577 1.8782 1.4106 0.9962 0.7472 0.5322 Columns 13 through 14 0.1523 -0.1925 a1 = Columns 1 through 2 Columns 3 through 4 Columns 5 through 6 37.0830 36.4258 33.9412 30.1403 26.0110 22.2637 Columns 7 through 8 Columns 9 through 10 Columns 11 through 12 18.8285 15.5639 11.6004 8.0772 5.9504 4.1296 Columns 13 through 14 0.9600 -1.7277 a2 =