城市垃圾密度:(0.2-0.4)kg/m3
装载质量:1000kg
1000?0.893m?2.225m3 可得货箱容积:
400内部尺寸可以设计为(2400+1500)mm?1600mm?900mm
外部尺寸为(2460+1560)mm?1660mm?960mm,其中货箱壁厚为30mm。 (3)前悬和后悬
多数专用汽车在改装设计中,一般都沿用所选底盘的前悬和后悬尺寸,因此,影响汽车的总体尺寸和有质量分配所带来的各种使用性能的变化主要是汽车后悬与轴距的选取。轴距初定后,后悬增长将会减少汽车的前轴的轴载质量,从而影响汽车的操纵性,甚至导致后轴的超载。同时,过长的后悬将使汽车的机动性能和通过性,还有行驶安全性破坏。因此,应该在结构许可的范围内尽可能地缩短汽车的后悬尺寸。
本设计中的车辆的前后悬的具体尺寸是前悬:1032mm 后悬:1663mm
根据结构布置的可能,以及汽车的各种使用性能的要求,综合选定了合理的数值。 2、质量参数的选用
专用汽车的质量参数包括汽车的最大总质量、最大整备质量、装载质量以及以及汽车的轴载质量分配。汽车最大总质量以及轴间分配,直接影响汽车的各种性能。设计时应该参考原来底盘对汽车质量参数的要求,合理的加以选取[10]。
(1)车辆的最大总质量
最大总质量指汽车装备齐全,并按照规定装满货物的总质量,其大小对货车为总质量与货物质量之和,对于乘用汽车为整车整背质量与所有乘员质量之和。专用汽车设计时,一般根据所选择底盘的承载能力,首先确定汽车的最大总质量,以便依据该数据对汽车各种性能进行全面估算。对于货车国内外汽车厂家现今大都是以汽车的最大总质量作为不同级别汽车的分类标准。因此,所选择汽车的最大总质量一定要符合国家的相关规定。本设计中的车辆的最大总质量是4494kg。
(2)车辆的整车整备质量
整车整备质量指带有全部装备、加满油料和冷却水时空车总质量。这一参数是一个重要的设计参数,从结构设计来说,它必须不可以少的。当汽车处于运动状态的时候,则希望该值越小越好。设计时的原则是既要考虑减少整被质量对汽车的使用性能的好处,以及充分利用好材料,又要充分充分考虑结构设计时的可能,在满足结构和功能的前提下,尽可能地减小它。 本设计中车辆的整车整备质量是4500kg。
11
(3)车辆的装载质量
汽车的装载质量是汽车的一个和重要的参数。它直直接决定汽车的运输效率。专用汽车设计时,应该结合整车最大总质量,整车整备质量的选取,尽可能的增大汽车的装载能力。
本设计中车辆的装载质量是1000kg。 (4)汽车的轴载质量
轴载质量是整车总质量在汽车的各个轴上的分配值。轴载质量分配值直接影响汽车的各种性能以及各轴轮胎的磨损状况。我国公路工程标准中规定,总质量20t的汽车,单后轴轴载质量不得超过13t,总质量为30t的汽车双后轴轴载质量不得超过26t。这一原则主要是从公路设施安全角度来规定的。
专用汽车设计时,由于考虑装载质量布置以及专用装置布置得可能性,往往很难使轴载质量分配符合轮胎均匀磨损的原则,加之还要考虑轴载质量分配对其它性能的影响。为了使轮胎均匀磨损,一般希望满载时每个轮胎的负荷大致相等。例如,对后轴为单胎的 4 × 2 汽车,则希望前后轴的轴荷各为 50% ,而后轴为双胎的汽车,则希望后轴的轴荷按 1/3 和 2/3 比例来分配。实际上,这些只能近似满足要求,例如,一般载货汽车,其前轴荷分配在 28%~ 30%左右。
本设计中车辆的满载时前后轴轴栽质量分别是:1500kg和3000kg。
综上所述,在专用汽车的设计中,汽车设计的有关参数选取的时候一定要遵循有关的规定。在规定的范围内,根据结构布置得可能性要求,进行设计的最优化的选择。
2.5本章小结
本章设计内容主要是对对二类底盘进行选型,在已选的二类底盘的基础上进行了副车架的设计。通过了三种设计方案的分析筛选,最终确定了托架的形式,为后续的设计打了下良好的基础。
12
第3章 液压系统的计算与分析
3.1 液压系统的设计
3.1.1 液压系统的组成及工作原理
液压系统是摆臂式自卸汽车的重要组成部分,一般液压系统包括取力器、油泵、液压控制阀油缸、限位阀、油箱、操纵系统以及油管系统等组成。其工作原理如下:
1、准备:先使摆臂自卸汽车处于驻车状态,并将变速器处于空挡然后起动发动机,踩离合器结合取力器是液压泵开始工作。此时液压油经过溢流阀流回油箱。
2、举升:将手动开关打到举升的位置,此时从油泵出来的高压油,经分流体后分别进入左、右油缸到达最大行程的时候,将电磁阀达到停止的位置。此时举升停止。
3、保持:当切断取力器的时候,液压油锁死在油缸内。可以实现货物的倾卸和装载[11]。
3.1.2 液压系统的结构布置
自卸汽车液压系统由液压能产生件、工作部件和操纵控制部件三大部分组成。 1、液压能产生件:包括取力器、油泵及单向阀、油箱以及油泵传动机构。取力器通常均与变速器直接安装成一体。本设计中采用的是直接与变速器中间轴连接。
2、工作部件:主要指油缸与翻倾杠杆系统。
3、控制部件:包括液压分配阀、限位阀以及操纵系统。控制部件多安装在汽车前部的驾驶室内或者后部,既要方便操纵与维护;又要减少管路迂回。
液压分配阀是控制系统的核心,分配阀分为常开式和常压式。常开式分配阀在车厢不举升的时候,油泵的压力油经分配阀后返回油箱,在系统中不产生高压,因此可减轻油泵磨损,并可防止自卸汽车在行驶中意外的举升货箱而造成事故,故常开式分配阀在汽车应用最广泛。分配阀选择型号的时候主要考虑额定工作压力、流量以及操纵方式。本设计中采用的是常开式。
分配阀的操纵方式由机械式,气压式和液压式;气动的应用最为广泛。
机械操纵式机构的形式有机械杠杆或者钢丝软轴直接拨动液压分配阀实现换向。 液压操纵式通过手动液压操纵阀建立油压来打开或者关闭液动举升阀实现换向。此种阀没有中停位置,故必须切断油泵动力来实现中停。
气动操纵方式是利用储气筒的压缩空气,通过气动操纵阀控制操纵气管,驱动
13
分配阀上的气缸工作,来实现分配阀换向。
机械操纵式的优点是可靠性好、通用性强、维修方便;缺点是杠杆布置比较麻烦,不适合可翻转的驾驶室采用。
液压操纵的优点是可实现远距离控制,操纵可靠,我国引进生产的斯太尔重型自卸汽车就是采用了这样的操纵方式。其中不足的地方是反应慢,没有中停位置。
气动操纵式的优点是功能齐全、操纵简便、反应灵敏、就够先进,因此被广泛应用于中、重型具备气源的自卸汽车。它的缺点是需要同时具备液、气两套管路系统、维修麻烦。
鉴于以上的比较本设计中采用了机械式的操纵方式。 3.1.3液压系统的计算与选择
1、液压缸的选择
据初定的系统的额定工作压力Pe,同时可按照公式(2.1)和(2.2)求出Fa?1和Fa?0,在参考油缸标准系列选择合适的油缸。油缸活塞直径D必须满足吊装工况的要求,即:
D?4Fa?1?Pe?d或D?24Fa?1?Pe(1?C2 (3.1)
公式中 d—活塞杆直径(m);
d3240等。 2225、 C—为;C?20、3240、5060、80D按照公式(3.1)选取的油缸直径D还应该满足吊卸工况要求,即:
Pe?D24?Fa?0 (3.2)
如果不满足公式(3.2)的要求就需要重新选取油缸直径。 计算结果如下:
90初定系统的额定工作压力Pe为16MP a,取C?160 ?D?4?94819.40?0.102 16290??16?10?(1?(160))所以取D=160mm(GB/T2348—1993) 验证:由公式(3.2)得
14
16???16024?321536N?Fa?0?292677.42N
所以选择的油缸是DG-J160C-E1*。 2、液压泵的选用
选用前应该计算系统的最大流量,一般按吊装时间小于50s计算。摆臂油缸最大行程为Smax,应由摆臂式自卸汽车总体布置确定。那么系统的最大流量为:
Qmax2?D2??Smax?0.0314D2Smax (3.3) 504有总布置得:Smax?872mm 公式中D、Smax的单位为mm。 计算结果如下:
Qmax2??0.092???0.872?2.22x10?4m3 504知道了最大流量,在按照液压泵工作转速可计算液压泵排量,结合给定的系统额定压力Pe,选择合适的齿轮泵即可。摆臂自装卸汽车多采用高压、高速齿轮泵。
本设计中选用的是CBF-E5型的液压泵。 各种阀类的选用:
液压阀是用来控制液压系统中的油液的流动方向或者调节其压力和流量的,因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀,可以因为作用机制的不同,而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量,而方向阀则利用通流道的更换控制着油液的流动方向。这就是说 ,尽管液压阀存在着各种各样的不同类型,它们之间还是保持着一些基本的共同之点的。譬如在结构上,所有的阀都由阀体、阀心和驱使阀心动作的元、部件组成。在工作原理上,所有阀的开口大小,阀进、出的压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式,仅是各种阀控制的参数各不相同而已。
借用工程机械使用的多路多用阀,本设计中支腿油缸配用的双向液压锁的型号是DDFY-1.8H-O。摆臂工作回路中设置的单向平衡阀的型号为BQ223。
3.2 取力器的选用
各种类型的专用汽车的专用装置主要都是由汽车的发动机提供动力的。取力器
15