本文在對(duì)汽車衡快速定量裝車站工況進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其液壓系 統(tǒng)進(jìn)行了負(fù)荷特性分析及系統(tǒng)流量計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了汽車衡裝車站液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 該設(shè)計(jì)有效的滿足了汽車衡裝車站快速、準(zhǔn)確和重載的需求，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的實(shí) 用效果。

1.引言

近年來(lái)國(guó)家為規(guī)范運(yùn)輸市場(chǎng)秩序，保障公路行車安全，逐步加強(qiáng)了對(duì)運(yùn)輸市場(chǎng)和貨物裝載的監(jiān)管，開(kāi)展了車輛超限超載的整治工作，為此， 散裝物料特別是煤炭、礦石等的定量運(yùn)輸也逐漸 被各企業(yè)重視起來(lái)。由于傳統(tǒng)的裝車形式速度慢、 精度低、能力小，現(xiàn)已無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求，為 此汽車衡快速定量裝車站因其裝車速度快、精度

汽車衡快速定量裝車站的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為配 料閘門和溜槽，其中閘門和溜槽的控制又是重中 之重，而閘門和溜槽控制完全由裝車站液壓系統(tǒng) 所驅(qū)動(dòng)，因此汽車衡快速定量裝車站的液壓系統(tǒng) 就成為整套設(shè)備最為核心的部分，被譽(yù)為汽車衡快速定量裝車站的“心臟”。

2.汽車衡快速定量裝車站液壓系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)

2.1汽車衡快速定量裝車站的工作流程

汽車衡裝車站主要由原煤倉(cāng)、溜槽以及原煤 倉(cāng)下的對(duì)開(kāi)液壓閘門組成，其布置如圖1所示， 原煤倉(cāng)下有4個(gè)放料倉(cāng)口，分為兩條裝車線，每 條裝車線上有兩個(gè)倉(cāng)口可以放料裝車，兩個(gè)倉(cāng)口 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況可單獨(dú)放料也可同時(shí)放料。

由于大多數(shù)筒倉(cāng)倉(cāng)口與汽車之間的高度間距有限， 無(wú)法安裝定量倉(cāng)和緩沖倉(cāng)，故此裝車站采用了汽車衡作為稱重依據(jù)，在裝車過(guò)程中控制物料的流 量，實(shí)現(xiàn)邊裝車邊稱重的定量裝車方式。裝車站 原煤倉(cāng)下的對(duì)開(kāi)液壓閘門由兩條液壓缸驅(qū)動(dòng)，最 下方為可擺動(dòng)的裝車溜槽，通過(guò)鋼絲繩及滑輪組 由液壓缸驅(qū)動(dòng)其上升或下降。

當(dāng)汽車到達(dá)裝車站原煤倉(cāng)下時(shí)，溜槽向下擺動(dòng)，然后打開(kāi)原煤倉(cāng)下的閘門開(kāi)始裝車，通過(guò)汽 車衡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所裝物料的重量，并通過(guò)PLC程序 實(shí)時(shí)調(diào)整閘門的開(kāi)口度大小，在裝車過(guò)程中，操作人員可隨時(shí)控制裝車溜槽升降以調(diào)整裝車角度， 當(dāng)達(dá)到所需的裝車重量時(shí)，閘門自動(dòng)關(guān)閉，從而 實(shí)現(xiàn)快速定量裝車。

2.2汽車衡快速定量裝車站液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

如圖2所示，汽車衡快速定量裝車站液壓系 統(tǒng)采用了雙泵雙電機(jī)結(jié)構(gòu)，確保了系統(tǒng)可靠連續(xù) 的運(yùn)行；為了減小系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)及液壓沖擊， 系統(tǒng)還采用了蓄能器+先導(dǎo)卸荷溢流閥裝置，當(dāng) 蓄能器工作時(shí)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)液壓泵的卸荷，延長(zhǎng)了 液壓泵的使用壽命，減少了系統(tǒng)油液的溫升，提 高了系統(tǒng)的工作效率。

原煤倉(cāng)下每一組配料閘門采用獨(dú)立的電磁換 向閥進(jìn)行控制，并采用疊加式雙單向節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)速，電磁換向閥通過(guò)PLC程序參照汽車衡稱重 儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，從而實(shí)現(xiàn)了配料閘門開(kāi)口 的精確控制，最終實(shí)現(xiàn)配料的快速與準(zhǔn)確；裝車 站溜槽設(shè)計(jì)了液壓鎖安全保護(hù)裝置，防止溜槽自 行下落以免發(fā)生事故，大大提高了系統(tǒng)的安全性 能；系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了二位四通電磁換向閥配合蓄能 器在意外斷電時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)閘門的自動(dòng)關(guān)閉，避 免了安全事故的發(fā)生以及撒料、漏料的現(xiàn)象；液 壓系統(tǒng)的油液正常工作溫度是10°C?55°C,為保 證系統(tǒng)正常運(yùn)行，采用了油溫監(jiān)測(cè)裝置并設(shè)計(jì)了 單獨(dú)的冷卻循環(huán)回路，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3.汽車衡裝車站液壓系統(tǒng)計(jì)算

3.1負(fù)載特性分析

根據(jù)筒倉(cāng)理論和《選煤手冊(cè)》相關(guān)理論及經(jīng) 驗(yàn)公式并結(jié)合設(shè)備的實(shí)際工況進(jìn)行力學(xué)分析，可 以確定溜槽提升油缸及配料閘門油缸的驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

配料閘門打開(kāi)時(shí)所受負(fù)載最大，Flnm=30.1kN ； 溜槽提升時(shí)油缸所受負(fù)載最大，F2max=48.02KN。根 據(jù)汽車衡裝車站的工況，初選執(zhí)行元件的工作壓 力為10MPa?16MPa,并據(jù)此確定溜槽油缸和配料 閘門油缸的缸徑及桿徑如表1所示。

3.2系統(tǒng)流量分析計(jì)算 汽車衡快速定量裝車站的主要特點(diǎn)就是裝車

速度快、精度高，為保證裝車的高效性和精確性， 合理控制油缸的運(yùn)行速度就非常關(guān)鍵，系統(tǒng)流量 決定了閘門的開(kāi)關(guān)速度，本液壓系統(tǒng)中配料閘門 油缸的流量分析計(jì)算最為重要。

配料閘門開(kāi)啟速度V1=0.18m/s,配料閘門關(guān)閉 速度 v2=0.12m/s ；

對(duì)于單條裝車線，配料閘門開(kāi)啟時(shí)所需總流 量 Q3=4n (D12- d12)V4=92.88Umin ；

配料閘門關(guān)閉時(shí)所需總流量Qe4n D12v2/4=89. 84L/min ；

突然斷電時(shí)，配料閘門油缸關(guān)閉所需體積V無(wú) =2.03L ； V 無(wú)總=16.24L ；

式中：D1—配料閘門油缸缸徑； d1—配料閘門油缸桿徑。

兩條裝車線同時(shí)工作時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量與 體積分析如表2所示，并根據(jù)如下數(shù)據(jù)對(duì)液壓元 器件進(jìn)行選型。

由表2可以看出，當(dāng)兩條裝車線同時(shí)工作時(shí)， 配料閘門同時(shí)打開(kāi)時(shí)所需的流量最大，為 185.76L/min,如果單靠液壓泵來(lái)提供的話將會(huì)造 成電機(jī)功率增大，系統(tǒng)的功率損耗也相應(yīng)的增加， 為此蓄能器采用了輔助供油系統(tǒng)，既能滿足系統(tǒng) 瞬時(shí)所需的大流量，又有效的降低了液壓泵的排 量和電機(jī)的功率損耗。

3.3蓄能器的選型

蓄能器作為輔助或應(yīng)急動(dòng)力源時(shí)，釋放液體 的時(shí)間短，氣體快速膨脹，熱交換不充分，這時(shí) 可視為絕熱過(guò)程，故按以下公式計(jì)算蓄能器的總 容積。

蓄能器的有效排油量：△ V=K1a-K2bt=46.76L

式中：a 系統(tǒng)中各工作點(diǎn)耗油量總和；

B—在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)系統(tǒng)所需的平均流量；

T—最大耗油時(shí)液壓泵工作時(shí)間；

K1—系統(tǒng)泄漏系數(shù)；

K—泄漏系數(shù)。

蓄能器總?cè)莘e VfA V/Pf[ d/P) n/1- d/P) n/1] =156L

式中：P。一蓄能器充氣壓力；

P1—蓄能器最低工作壓力；

P2—蓄能器最高工作壓力；

N—多變系數(shù)，一般取1.25；

A V——有效排油量。

4 .結(jié)論

4.1運(yùn)用筒倉(cāng)理論和應(yīng)力分析得出的負(fù)載特 性數(shù)據(jù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)所在，負(fù)載特性數(shù)據(jù)的 準(zhǔn)確性決定了整套液壓系統(tǒng)的可靠性，經(jīng)數(shù)臺(tái)汽 車衡裝車站實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用驗(yàn)證，此系統(tǒng)分析的負(fù) 載特性數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的；

4.2熟悉汽車衡裝車站的實(shí)際工況，合理分 析執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載特性和系統(tǒng)流量的準(zhǔn)確計(jì)算是 此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，每個(gè)閘門采用獨(dú)立閥組控制， 保證了裝車的準(zhǔn)確性和快速性；

4.3汽車衡裝車站液壓系統(tǒng)采用了先導(dǎo)卸荷 溢流閥和蓄能器裝置，有效的降低了功率損耗并 保證了系統(tǒng)的安全性；

4.4 液壓系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)臺(tái)汽車衡裝車站的實(shí)際 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理可靠的，完全 滿足了快速定量裝車的要求。