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平板半挂拖车爬梯的液压升降系统

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海南矿业公司为运送大型工程机械,购置了1辆豪沃牌ZZ4257S3241W型重型卡车头,并为其配置了长9m、宽3.9m、载质量为60t 的低平板半挂拖车(以下简称拖车)。由于该拖车的爬梯为加长加宽型,十分笨重,需使用1辆汽车进行拆装。为了改进这一状况,我们决定自行研制该机爬梯液压升降系统。

爬梯的液压升降系统由直流电动机、液压泵、液压缸、换向阀、溢流阀、节流单向阀和油箱等组成(见图1)。

图1 拖车爬梯的液压升降系统

爬梯上升时的油路:油箱→滤油器→液压泵→换向阀右位→单向节流阀→液压缸→换向阀右位→油箱。

爬梯下降时的油路:油箱→滤油器→液压泵→换向阀左位→液压缸→单向节流阀→换向阀左位→油箱。

2.液压缸铰接点的选择

液压缸与爬梯及拖车车架后部铰接点位置的选择十分关键。若选择不当,液压缸伸缩达不到理想工作行程、爬梯上升达不到120°摆角的要求。为此,我们经过多次摸拟试验和实践,最后选取距爬梯固定轴1300 mm处作为1个铰接点,选取爬梯固定轴中心线下方200 mm处作为另1个铰接点。

图2 爬梯的运动轨迹和受力分解

3.受力分析及计算

由于两侧爬梯结构对称、尺寸一致,故取一侧爬梯进行受力分析。如图2所示,当爬梯上升时,受到液压缸的一个推力F,此力可分解为沿上升方向的分力F1和沿爬梯方向的分力F2 ,F2只能产生径向压力,而F1才是推动爬梯上升的有效分力,在F1推动力的作用下,爬梯最终可达到120°摆角的位置。

同理当爬梯下降时,受到液压缸的一个拉力F/,此力也可分解为F/1和F/2,在F/的拉力作用下,爬梯徐徐下落。

经过测试,爬梯重力G为9 100 N,升或降单程时间为6 s,重力G到爬梯固定轴的距离为200 mm,落地时与车架的夹角为75°。F1到爬梯固定轴的垂直距离L1为1 300 mm,爬梯落地时重力G到爬梯固定轴的投影L2=2 000 mm×sin75°。根据力矩平衡条件,当液压缸上升推力F1所产生的牵引力矩等于爬梯重力G所产生的阻力矩时,爬梯才能被举起,即 F1 L1= GL2,则爬梯受到液压缸上升推力为:

爬梯上升比下降所受到的载荷大,故以液压缸上升推力F1来计算,确定F1以后,就可以选定液压系统的工作压力,计算液压缸和液压泵参数,并对液压系统各元件进行选择。