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        一種小型拉臂鉤可靠性試驗裝置

        2013-12-30 08:23:54劉慶超
        專用汽車 2013年3期
        關(guān)鍵詞:試驗裝置油溫液壓油

        劉慶超

        LIU Qing chao-

        上海華冠希爾博專用車輛有限公司 上海 201707

        1 前言

        為提升垃圾裝載工作效率,避免垃圾運輸中的二次污染,車廂可卸式垃圾車在城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)中越來越受到青睞。拉臂鉤是車廂可卸式垃圾車的核心裝置,因此,需在設(shè)計定型階段根據(jù)QC/T 52-2000 《 垃圾車》作業(yè)可靠性試驗方法對拉臂鉤裝置進(jìn)行作業(yè)可靠性試驗[1]。

        2 可靠性試驗設(shè)計說明

        根據(jù)需求,公司研制了一款小型車廂可卸式垃圾車,依據(jù)前述,需對該車的R型拉臂鉤進(jìn)行可靠性作業(yè)試驗。試驗時,原需采用如圖1所示的二類底盤安裝R型拉臂鉤后,用V2車廂進(jìn)行可靠性試驗,但考慮到拉臂鉤的常規(guī)試驗重復(fù)利用性較高,且為了節(jié)省燃油,故設(shè)計開發(fā)了一款拉臂鉤可靠性試驗裝置。

        3 可靠性試驗裝置設(shè)計考慮的因素

        拉臂鉤的可靠性試驗是指拉臂鉤在額定載荷下進(jìn)行若干次工作循環(huán)操作而無異常的試驗。結(jié)合QC/T 52-2000標(biāo)準(zhǔn)的要求,R型拉臂鉤可靠性試驗裝置設(shè)計時要考慮的因素有:

        a. 必須能實現(xiàn)拉臂鉤工作循環(huán)的全部動作,且動作順序與實際相同。該R型拉臂鉤一個工作循環(huán),在QC/T 52-2000標(biāo)準(zhǔn)中描述為“裝載機構(gòu)將置于地面的滿載垃圾桶(箱)提升并將垃圾傾卸到垃圾車內(nèi),然后將空桶(箱)放置于地面為一次”,實際分解動作由拉廂、車廂舉升(自卸)、卸廂等組成,這些動作是有先后順序的,如圖2所示。

        b. 試驗裝置必須能加裝額定載荷以模擬車廂滿載狀態(tài),不加額定載荷進(jìn)行的試驗不能稱為可靠性試驗。

        c. 試驗裝置中的工裝部分應(yīng)有足夠的強度和剛度,以滿足試驗中拉臂鉤在負(fù)載狀態(tài)下多次工作循環(huán)的重復(fù)沖擊。

        d. 拉臂鉤結(jié)構(gòu)件及關(guān)鍵元器件能在可靠性試驗中得到驗證。該R型拉臂鉤可靠性試驗,不僅能驗證結(jié)構(gòu)件的設(shè)計合理性、焊接強度符合性,也能驗證主油缸、鎖緊油缸、液壓橡膠管等關(guān)鍵零件是否可靠,為早期失效分析提供試驗證據(jù)。

        e. 工作循環(huán)時間和液壓系統(tǒng)壓力可實現(xiàn)調(diào)整功能。拉臂鉤的拉廂、卸廂、舉升等動作的時間以及液壓系統(tǒng)的壓力,在設(shè)計時都做了規(guī)定,因此,試驗裝置應(yīng)將該因素考慮進(jìn)去,以保證可靠性試驗與實際工況接近一致。

        f. 可靠性試驗過程中,液壓系統(tǒng)的油溫不能超過70 ℃。這是QC/T 52-2000標(biāo)準(zhǔn)的明確要求,由于液壓系統(tǒng)零件在超過70 ℃的工作環(huán)境中發(fā)生失效的概率急劇增大,可靠性試驗作為呈連續(xù)狀態(tài)的多次工作,更需要考慮這個因素。

        g. 可靠性試驗的安全性。試驗過程中拉臂鉤會將四輪試驗架舉升超過45°,并具有一定的沖擊性,長時間試驗時要避免存在危及安全的因素。因此,可靠性試驗裝置四腿支撐架要與地面固定,防止裝置挪移,且周圍預(yù)留一定距離。

        h. 可靠性試驗的操作方便性和易觀察性。圖2所示的拉臂鉤裝卸操作,需要操作人員進(jìn)入駕駛室內(nèi),扭頭朝后透過駕駛室后面的窗口觀察動作情況,如多次重復(fù)試驗,試驗操作人員很容易出現(xiàn)疲勞??煽啃栽囼炑b置設(shè)計時需考慮解決這一問題。

        4 可靠性試驗裝置的組成

        R型拉臂鉤可靠性試驗裝置可分為裝卸單元、液壓控制單元和PLC控制單元三部分,下面分別簡要介紹,可靠性試驗裝置如圖3所示。

        4.1 裝卸單元

        裝卸單元分為三部分:拉臂鉤鋼構(gòu)部件、四輪試驗架及四腿支撐架。拉臂鉤鋼構(gòu)部件是可靠性試驗的基本試驗對象,是定型R型拉臂鉤產(chǎn)品。四輪試驗架在試驗中的功能是代替V2車廂,即試驗時把V2車廂的前、后、左、右、上部的結(jié)構(gòu)去掉,保留底梁結(jié)構(gòu)并用角鋼加固,這樣既能夠保證試驗架的強度和剛度,也可參照產(chǎn)品的額定裝載能力,在四輪試驗架底梁面板上安裝一件質(zhì)量為1 t的標(biāo)準(zhǔn)砝碼作為額定載荷,標(biāo)準(zhǔn)砝碼用角鋼固定,不可滑動和脫落。四條支腿支撐架是拉臂鉤產(chǎn)品和四輪試驗架的承載工裝,高度尺寸設(shè)計時與原二類汽車底盤高度一致,框架由Q345B材料矩形鋼焊接而成,四腿交叉焊接為三角形使其穩(wěn)固,保證其具有足夠的強度和剛度。四腿支撐架的四條支腿采用膨脹螺栓固定于地面,保證試驗沖擊時整個系統(tǒng)不會出現(xiàn)挪移和振動。

        4.2 液壓控制單元

        液壓控制單元是該R型可靠性試驗裝置的動力提供單元,由電磁多路閥、油箱、油溫冷卻風(fēng)扇、液壓金屬管件、橡膠管件等組成,其原理如圖4所示。電磁多路閥由兩個三位四通電磁閥和一個兩位兩通電磁閥(主控閥)組成,兩個三位四通電磁閥分別控制鉤臂油缸(主油缸)和鎖鉤油缸的伸縮,主控閥則協(xié)同完成工作,鉤臂電磁多路閥為O型(閥芯在中位時A、B、P、T四個油口互不相通),鎖鉤電磁多路閥為Y型(閥芯在中位時A、B、T三油口相通,P油口不與任何一個油口相通),分別用兩根橡膠管和鉤臂(鎖緊)油缸和多路閥相連,兩個電磁閥不可同時聯(lián)動,這也是拉臂鉤裝卸車廂的設(shè)計要求。橡膠管液壓控制單元的動力部分由380 V的交流電機提供。電機安裝于油箱上,帶動安裝于油箱內(nèi)的油泵,油箱出油口裝有循環(huán)液壓油濾網(wǎng),以保證液壓系統(tǒng)中的工作油處于清潔狀態(tài)。為防止油溫超出標(biāo)準(zhǔn)范圍,液壓油回路中加裝了柵格油溫冷卻風(fēng)扇,對液壓管路流過的液壓油冷卻。液壓控制單元安裝了壓力表,可對液壓油工作時的系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)和監(jiān)控,并可通過對閥路和液壓系統(tǒng)壓力的調(diào)整實現(xiàn)調(diào)整裝卸等動作的時間,冷卻風(fēng)扇如圖5所示。

        4.3 PLC控制單元

        PLC控制單元是人機對話部分,以實現(xiàn)試驗的具體操作。該部分由380 V電源接口、變壓器、過載保護(hù)繼電器、閥組控制器、計數(shù)器、顯示開關(guān)、遙控器等組成。380 V電源接口直接取于廠房供電箱,變壓器將380 V交流電源轉(zhuǎn)換為24 V直流電源,用于電磁閥組控制器。為防止電流過大損壞電器元件,控制回路加裝了過載保護(hù)繼電器。為提高計數(shù)準(zhǔn)確性以及計數(shù)方便性,該R型拉臂鉤試驗裝置加裝了計數(shù)傳感器,并在PLC控制單元中增加了計數(shù)器,自動計算可靠性循環(huán)次數(shù)。PLC控制單元設(shè)計時考慮為手動和自動可自由切換的操縱方式,手動方式是普通模式,自動方式是遙控模式,加裝的遙控器單元極大地方便了試驗操作,試驗人員通過遙控器按鈕即可完成拉臂鉤裝卸和鎖緊動作,減少了工作強度。由于可靠性試驗裝置視野開闊,較容易觀察試驗過程中是否發(fā)生異常,計數(shù)傳感器位置如圖6所示。

        5 應(yīng)用

        該可靠性試驗裝置制作完成后,對R型拉臂鉤進(jìn)行了可靠性試驗。試驗開始時對試驗裝置進(jìn)行了調(diào)試,使拉臂鉤裝卸工作循環(huán)時間和系統(tǒng)壓力保持在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。試驗表明,只需一個人便可通過遙控器(不靠近試驗裝置)進(jìn)行可靠性試驗,系統(tǒng)自動進(jìn)行可靠性試驗次數(shù)計數(shù)并顯示,試驗人員操作安全而又便于觀察。R型拉臂鉤背負(fù)載荷5 000次可靠性試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示。從表1可以看出,R型拉臂鉤在可靠性試驗中裝廂、卸廂及自卸方面表現(xiàn)穩(wěn)定,試驗結(jié)束后,對R型拉臂鉤鋼構(gòu)件焊接、鉤環(huán)、后滾輪、鉤臂油缸、鎖緊油缸、多路閥密封性及液壓管路清潔度等檢查無異常,達(dá)到試驗設(shè)計和應(yīng)用的目的。

        為明確在不加?xùn)鸥裼蜏乩鋮s風(fēng)扇下的液壓系統(tǒng)油溫情況,在可靠性試驗初期,關(guān)閉油溫冷卻風(fēng)扇并對油溫數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄,結(jié)果如表2所示。

        表1 R型拉臂鉤背負(fù)載荷5 000次可靠性試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計

        表2 冷卻風(fēng)扇處于關(guān)閉狀態(tài)下的液壓系統(tǒng)的油溫度測量記錄

        表2說明,在可靠性試驗中,當(dāng)冷卻風(fēng)扇關(guān)閉時,液壓系統(tǒng)的液壓油溫度逐漸上升,試驗至90 min后,油溫即上升超過70℃,必須開啟風(fēng)扇工作。當(dāng)風(fēng)扇開始工作后,液壓油的溫度得到控制,可保持在50℃左右。

        6 結(jié)語

        通過對該試驗裝置的設(shè)計和應(yīng)用,有效地解決了R型拉臂鉤可靠性試驗問題,該思路同時也可以應(yīng)用和推廣到其他拉臂鉤可靠性定型試驗或額定提升能力試驗當(dāng)中。

        [1] QC/T 52-2000中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

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