嚴(yán)亮
(江西省萍鄉(xiāng)市方圓實業(yè)有限公司,江西 萍鄉(xiāng) 337253)
50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計
嚴(yán)亮
(江西省萍鄉(xiāng)市方圓實業(yè)有限公司,江西 萍鄉(xiāng) 337253)
50型裝載機是當(dāng)前一種主要的裝載機,作為裝載機整體系統(tǒng)的一部分,液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于裝載機的運行具有重要的作用,本文首先對50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了簡要的概述,繼而重點針對不同液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下的功率消耗問題進行了分析,并通過對比的方式,尋找到了節(jié)能性質(zhì)最好的系統(tǒng),完成了50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計過程。希望能夠為有關(guān)領(lǐng)域及人員提供具有參考價值的意見。
50型裝載機;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計
作為目前一種較為先進的裝載機,50型裝載機在使用性能以及使用壽命方面均具有一定的優(yōu)勢,但在長期的使用過程中,其液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)卻不可避免的會出現(xiàn)問題,因此有必要對不同的問題進行分析,并提出不同的設(shè)計優(yōu)化策略。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展理念,在50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化過程中,必須遵循節(jié)能的理念,因此對節(jié)能問題的探討尤其重要,這對工程成本的節(jié)約也具有重要價值。
1.1 50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介
50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能在于為形式中的車輛提供及時轉(zhuǎn)向的功能,需要注意的是,在這一過程中,一定要保證車輛能夠平穩(wěn)運行,這就為有關(guān)設(shè)計人員提出了更高的要求。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向過程中往往缺乏一定的靈活性,液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)有效解決了這一問題,將其應(yīng)用在50型裝載機中,使得裝載機的轉(zhuǎn)向性能得到了極大程度的提升。
1.2 50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成
50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括兩種構(gòu)成形式,具體為負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。兩種構(gòu)成形式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的原理相同,但在過程方面有所差別,因此在構(gòu)成方面也存在著不同之處。
(1)負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)液壓功能的實現(xiàn)主要需要通過液壓油箱、轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向缸以及優(yōu)先閥等多個部分組成,其中,優(yōu)先閥在轉(zhuǎn)向功能的實現(xiàn)方面具有最為明顯的價值。通過優(yōu)先閥,流量能夠優(yōu)先供給給轉(zhuǎn)向系統(tǒng),以保證轉(zhuǎn)向過程的實現(xiàn),在順利完成轉(zhuǎn)向后,流量才能夠供應(yīng)給工作油路。這一系統(tǒng)的設(shè)計對于轉(zhuǎn)向功能的實現(xiàn)具有極大價值。
(2)流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相同的是,流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同樣存在轉(zhuǎn)向泵以及液壓油箱,與其不同的是,在這一系統(tǒng)下,對流量的控制需要通過BZZ3轉(zhuǎn)向器控制流量放大閥主閥芯的位移來實現(xiàn)。通過這一方法,能夠?qū)崿F(xiàn)對流量大小的實時控制,以此實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的。
節(jié)能型轉(zhuǎn)載機的建設(shè)不僅符合國家當(dāng)前對能源節(jié)約的要求,同時也能夠有效的節(jié)約工程成本,因此,有必要對50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的節(jié)能情況進行分析,對此,可以通過對其功率損失進行分析的途徑來實現(xiàn)。
2.1 負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失
對負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的計算首先需要對這一系統(tǒng)的性能進行了解,其中發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向泵排量、傳動比以及轉(zhuǎn)向器排量等都屬于必須關(guān)注的參數(shù),在對功率損失進行計算的過程中,都需要有所應(yīng)用。對功率損失的計算需要從三個角度出發(fā)來實現(xiàn),一種情況為無轉(zhuǎn)向動作工況,第二種為單獨轉(zhuǎn)向工況,第三種為復(fù)合轉(zhuǎn)向動作工況。
就第一種情況而言,由于在這一工況下不存在轉(zhuǎn)向動作,因此在對其功率進行計算的過程中,由轉(zhuǎn)向泵運轉(zhuǎn)所帶來的功率的損失便等同于當(dāng)前情況下的功率損失。
就第二種情況而言,鑒于其處于單獨轉(zhuǎn)向的情況,因此可以認(rèn)為,裝載機除轉(zhuǎn)向動作之外,并不存在其他動作。在對這一情況下的功率進行計算的過程中,首先需要了解轉(zhuǎn)向泵在運行過程中所輸出的總功率,其次要對轉(zhuǎn)向所消耗的功率進行計算,將計算前者所得到的數(shù)值減去后者的數(shù)值,便為這一情況下的功率損失量。
就第三種情況而言,在這一情景下,裝載機一般處于前兩種情況結(jié)合的狀態(tài),換句話說,裝載機處于一邊工作一邊轉(zhuǎn)向的狀態(tài),這一狀態(tài)下的功率損失計算并不復(fù)雜,工作人員只需要對轉(zhuǎn)向功率進行計算便能夠得到功率損失的總量。
通過對上述三種情況下功率損失的計算,最終得出負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的情況如表1所示。
表1 負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失情況
通過對表1中的數(shù)值的觀察發(fā)現(xiàn),無轉(zhuǎn)動情況下,負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功率損失數(shù)值為3.9kW,單獨轉(zhuǎn)向動作工況下功率損失數(shù)值為18.4kW,復(fù)合動作工況下功率損失數(shù)值為3.1kW。由此可見,在三種轉(zhuǎn)向情況下,均存在功率損失的問題,相對而言,單獨轉(zhuǎn)向動作工況下的功率損失最大,無轉(zhuǎn)向動作工況次之,復(fù)合動作工況下功率損失最小。后兩種情況功率損失量不存在較大差距。
2.2 流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失
與對負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的計算過程相同,在對流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率損失的計算過程中,同樣需要首先了解系統(tǒng)的各項參數(shù),其中發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向泵排量、傳動比以及轉(zhuǎn)向流量等均應(yīng)作為重要參數(shù)進行考慮。計算過程中,同樣分為三種工況,即無轉(zhuǎn)向動作工況、單獨轉(zhuǎn)向動作工況與復(fù)合動作工況三種。
首先,在無轉(zhuǎn)向動作的工況下,功率的損耗情況與轉(zhuǎn)向泵流量的輸出數(shù)值相等,在對流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)表進行參照的情況下,通過相應(yīng)計算過程能夠得出這一工況下的功率損失。
其次,在單獨轉(zhuǎn)向動作工況下,對功率損失的計算與負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)單獨轉(zhuǎn)向動作工況下的計算方式相同,需要將轉(zhuǎn)向泵在運行過程中消耗的總流量與轉(zhuǎn)向所消耗的流量相減得出,最終計算出功率的損失情況。
最后,在復(fù)合動作工況下,工作人員可以通過流量發(fā)達閥管路壓力損失等參數(shù)計算出最終的轉(zhuǎn)向所消耗的流量,其所得出的結(jié)果即為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功率損失。
通過對上述計算所得出的最終結(jié)果的整理,發(fā)現(xiàn)流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在上述三種工況下的功率損失情況如表2所示。
表2 流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在三種工況下的功率損失
通過對表2的分析可以發(fā)現(xiàn),在無轉(zhuǎn)向動作工況下,裝載機的功率損失數(shù)值為2.9kW,在單獨轉(zhuǎn)向動作工況下,裝載機的功率損失數(shù)值為8.9kW,而在復(fù)合動作工況下,裝載機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功率的損失數(shù)值則為0.6kW。通過將三種工況下功率損失的數(shù)值的對比可以發(fā)現(xiàn),流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下,三種工況均存在功率的損失情況,相對而言,單獨轉(zhuǎn)向動作工況下的功率損失最大,無轉(zhuǎn)向動作工況次之,符合動作工況下功率損失最小。
2.3 兩種液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下功率損失對比
通過將兩種液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下的功率損失的對比發(fā)現(xiàn),兩者之間的差別見表3。
表3 兩種液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)下的功率損失對比
通過對表3的觀察發(fā)現(xiàn),兩種系統(tǒng)下,單獨轉(zhuǎn)向動作工況的功率損失量均為最大,無轉(zhuǎn)向動作工況次之,復(fù)合動作工況下的功率損失數(shù)值最小。整體對比發(fā)現(xiàn),相對于負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言,流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在功率損耗方面數(shù)值較小。
鑒于上述兩種系統(tǒng)在功率消耗方面的差異,為使50型裝載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能性能夠達到最好,應(yīng)用流量放大液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加有利于達到這一目的。同時,在具體的轉(zhuǎn)向過程中,為最大程度節(jié)約能源,一定避免出現(xiàn)單獨轉(zhuǎn)向動作工況,盡可能采取便工作邊轉(zhuǎn)向的方式來完成轉(zhuǎn)向過程。
50型裝載機在目前屬于一種較為先進的轉(zhuǎn)載機,其液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包括負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩種,針對前者而言,后者在節(jié)能方面效果較好,因此在工程中可以推廣應(yīng)用。除此之外,對于工況的選擇也要傾向于復(fù)合動作工況,這樣的方式更加有利于裝載機節(jié)能效果的實現(xiàn)。
[1]張中元.轉(zhuǎn)載機液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的探討[J].化工礦物與加工,2014.
[2]楊占敏.工程機械設(shè)計與優(yōu)化叢書一輪式裝載機[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2016.
TH243
A
1671-0711(2016)11(上)-0075-02