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履带式推土机转向制动阀控制特性分析

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  • 发布时间:2014-09-14
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Research on control characteristics of steering brake control valve on crawler bulldozerSONG Jin-bao,JIN Ke,ZHAO Jian-jan工程车辆转向制动系统中的转向制动阀其主要作用是在车辆进行转向操作时,使离合器及时脱开动力传递,并进行有效制动。研究转向系统参数及转向制动阀结构参数,以及系统对转向控制特性的影响,可为转向制动阀改进与系统研究提供设计依据。

1 履带式推土机转向制动系统l1 系统简介目前履带式推土机多采用液力机械传动 ,转向制动则采用转向离合器加转向制动器的形式,广泛使用弹簧压紧、液压分离的多片湿式离合器。图1为履带式推土机典型转向制动液压系统。

液压泵输出的液压油进入转向制动阀,由于转向制动系统对流量需求较小,在满足转向制动流量需要或当转向制动阀没有动作时,回路中的液压油通过主溢流阀流向其它系统如润滑系统等,这样既可降低车辆发动机功率的消耗,又可降低系统发热;当车辆进行转向时,转向阀与制动阀联动,为避免直接制动对车辆造成的损伤,要确保先分离动力传递再实施有效制动,即先转向再制动;当直接操纵制动助力器时,可以实施紧急制动。

1.2 转向制动阀结构原理转向制动阀为转向控制系统中的核心元件,由转向阀与制动阀构成,分别控制转向离合器和制动助力器。

1.油箱 2.粗滤器 3.液压泵 4.精滤器 5.主溢流阀6.溢流阀 7.油冷器 8.转向制动阀 8日.右转向阀86.左转向阀 8c.右制动阀 8 .左制动阀9.右转向离合器 10.左转向离合器 1 1.右制动助力器l2.右制动器 13.左制动助力器 14.左制动器图1 履带式推土机转向制动系统原理[收稿日期 ]2013-O1-04[通讯地址]宋金宝,山东拭宁市327[]道58号山推国际事业园CONSTRUCTION MACHINERY 2013 5 1 1 9液压液力 。R。。YN cs&HY。R。sw图2为机械联动式转向制动阀的结构,主要由控制转向离合器的转向阀和控制制动助力器的制动阀构成,图中P、A、B、TE1分别为压力油进口、通往转向离合器的出口、通往制动助力器的出口及回油口。转向制动原理为: (1)当没有任何动作时,各元件处于图2所示位置,压力油进入P口后被断开,A、B与TFI相通。 (2)在实施转向操作时,逆时针拉动摇臂总成1,推动转向阀杆3向右移动,并压缩转向阀芯弹簧6,推动转向阀芯7向右移动,P口与A口相通,转向离合器开始进油,压力逐渐升高,动力逐渐脱开;压力油通过节流:fLa进入转向阀芯与转向活塞的封闭腔,转向阀芯在左侧摇臂总成推力 、压力弹簧 、转向阀芯弹簧与右侧液压力 、转向阀芯复位弹簧作用下达到平衡状态。 (3)继续托动摇臂总成,推动制动阀杆向右移动,压缩制动阀 芷弹簧14,推动制动阀芯12向右移动, 口与 口之间油路断开,并使PKI与曰口相通,制动助力器压力逐渐升高,实现制动;压力油通过节流:YLb进入制动阀芯与制动活塞的封闭腔,制动阀芯在左侧摇臂推力 、制动阀芯弹簧与右侧液压力 、制动阀芯复位弹簧的作用下达到平衡状态。至此,实现了车辆转向时的先转向后制动1.摇臂总成 2.转向阀杆回位弹簧 3.转向阀杆4.压力弹簧 5.弹簧座 6.转向阀芯弹簧 7.转向阀芯8.转向活塞 9.转阳阀芯复位弹簧 10.制动阀芯复位弹簧 1 1.制动活塞 12.制动阀芯 13.制动阀芯回位弹簧14.制动阀芯弹簧 15.制动阀杆图2 转向制动阀结构12O 蓬篱 械 20I3 5 I-拳弼2 转向制动过程动态数学模型2.1 转向阀数学模型拉动摇臂总成,推动转向阀杆 、转向阀芯运动,当转向阀P口与A口相通 ,而转向阀芯还未与弹簧座接触时,其转向阀芯受力方程为kj(L1 1)- ( 2 2)- l 坚 k (1)d df sX式中 k,为转向阀芯弹簧刚度;L。为转向阀芯弹簧预压缩量 ; 。为转向阀芯弹簧位移;k2为转向阀芯复位弹簧刚度;L,为转向阀芯复位弹簧预压缩量;为转向阀芯复位弹簧位移;P,为转向阀芯与转向活塞之间的封闭腔压力;A.为封闭腔作用面积;为转向阀芯及随动部分质量;x为转向阀芯位移;为粘性阻尼系数; 为稳态液动力刚度。

当转向阀芯与弹簧座接触之后 ,压力弹簧被压缩,此时转向阀芯受力方程为( )kl(L。 )- ( x2)- 。

x (2)式中 为压力弹簧刚度;L 为转向阀芯弹簧预压缩量;X3为转向阀芯弹簧位移。

P口通往ALI的流量为--- Q1 t√ (P. ) 式中 C 为流量系数 ;D 为转向阀 卷直径;a 为P口与AFI之间的开度 ;P为油液密度,尸A为AL-I压力。

A EI油液通过细长孔a进入封闭腔的流量为 (P1-P) (4)128 ~ 1、 、式中 .为细长孑L以的直径 ;,.为细长孑L口的长度;为油液的动力粘度;P。为转向阀芯与转向活塞之间的封闭腔压力。

2.2 制动阀数学模型当摇臂总成开始推动制动阀杆向右运动,P口与BEI相通,此时制动阀芯受力方程为k4(厶X4)- -k5(L5 )。。 。

dY坤 (5)式中 为制动阀芯弹簧刚度;L4为制动阀芯弹簧预压缩量 ;X4为制动阀芯弹簧位移 ;k5为制动阀芯复位弹簧刚度;L5为制动阀芯复位弹簧预压缩量;为制动阀芯复位弹簧位移;Mo 为制动阀芯及随动部分质量 ;y为制动阀芯位移;B。 为粘性阻尼系数; 为稳态液动力刚度;PB为BVI压力。

PEI通往BEl的流量为- - - - Q3 Ca/rf)2a2√ ( ) (6)式中 D 为制动阀芯直径;a2为PE]与BEl之间的开度。

B口进入油液通过薄壁孑L6进入封闭腔的流量为- - - - - Q4 Cd/td2√ ( - )式中 d 为薄壁4Lb的直径;P 为制动阀芯 与制动活塞之间的封闭腔压力。

3 系统仿真分析根据转向制动过程动态数学模型,利用simu。

根据式 (1)转向阀受力方程可知,转向离合器压力 (即JP )变化主要受节流孑L形状 、转向阀芯弹簧刚度及转向活塞面积影响较大,以转向阀杆位移量为参照对转向离合器压力及制动器压力变化进行研究,更具实际意义。

节流孔以直径d 对转向离合器压力变化的影响如图3所示。从图中可以看出,节流孑L直径对转向离合器压力有-定影响,节流孔直径减小,增压速度变缓,初始压力也增大。

转向阀芯弹簧刚度k.对转向离合器压力的影响如图4所示。转向阀芯弹簧刚度增大,压力上升速度会有-定增加,但会对离合器产生-定冲击,因此在改变转向阀芯弹簧刚度时必须综合考虑。

椎Ⅱ拯2.52.0苗1.5舞1.00.5姗 0转向阀杆位移/mm图3 节流孔直径对转向离合器压力的影响kl7 .8N/m / 霹 舞 / / l 七l4.7N/m rnkl6. 7N/m,- - j lU l 3 4 b b / 8 9转向阀杆位移/mm图4 转向阀芯弹簧刚度对转向离合器压力离合器油液进入转向活塞与转向阀芯之间的封闭腔,对P与P 之间的开度影响较大,因此对转向离合器压力变化影响也较大。图5为转向活塞面积X,fA 转向离合器压力的影响∩以看出,转向活塞面积对转向离合器初始压力和增压速度都有较大影响,活塞面积减小,离合器油压上升速度变缓。

≤椎Ⅱ图5 转向活塞面积对转向离合器压力的影响制动助力器压力变化所受影响也较多 ,但由于其增压速度较快,主要影响因素是制动阀芯弹簧预压缩量。图6为制动阀芯弹簧预压缩量对制动助力器压力的影响曲线。从图中可以看出,制动阀芯弹簧预压缩量越小 ,制动助力器压力上升速度越快,但制动阀芯弹簧预压缩量过大,会加大制动助力器液压冲击,因此必须选择合理的预压缩量。

(下转第124页 )CONSTR[。)CTION MACHINERY 201 3 5 1 2 1试验检测l T& 时当、无损检测方法选择不当、标准选择不当等现象的发生。

如果监检人员自身不了解相关安全技术规范的要求 ,无损检测知识掌握不够,就无法对起重机结构中需要进行探伤的部位做出判断,不能正确选择探伤方法,也无法对射线底片的质量和重复部位做出判断,造成监检T作的困难。只有先完善自身的知识结构,才能避免无损检测方法选择不当、部分焊缝漏探、探伤报告不符合要求等现象的发生。

按照起重机械制造监督检验规则的要求,监检人员的制造监检工作应当在制造现场巡检的基础上完成。无损检测监检虽然最终是对射线底片的抽检和对超声报告的资料审核,但也不能忽略对制造现场的巡检工作。通过对制造现瞅无损检测现场的巡检,可以及时发现制造和无损检测过程中存在的问题,提前纠正错误,可以有效避免部分焊缝漏探、拍片位置选择不当、无损检测方法选择不当等现象的发生。

4 结束语随着无损检测技术和无损检测仪器的快速发展,今后必将有越来越多的无损检测新技术和新仪器如涡流、电磁、声发射等应用在起重机的制造过程中,因此-方面相关安全技术规范应当做出明确规定,做到无损检测新方法在法规层面上的保障;另-方面监检人员要有针对性地学习新的无损检测方法和仪器,做到无损检测新方法在技术层面上的保障。这样才能通过对起重机制造过程无损检测的监检,更好地保证起重机的焊缝质量和设备的安全。

雷 (上接第121页 )2·52.0督蔫1.o譬0.5球OfI I L4t0.3r 4. 9.3mr 1.-L48.3mm l/ I IU l 3 4 5 b / 8 9转向阀杆位移/ram图6 制动阀芯弹簧预压缩量对制动助力器压力的影响4 结论(1)本文介绍 了履带式推土机转向制动系统,详细阐述了转向制动控制阀的结构原理,并给出了转向制动过程数学模型。

(2)基于转向制动过程数学模型,在simula-tionXX转向控制过程进行仿真,得到了影响转向控制特l生的结构参数因素;由于转向制动系统对流量需求较小,因此流量对控制特性影响也较校124 建 棚 或 2013 5 e上半月刊(3)节流孑L直径对转向离合器压力有-定影响,节流孔直径减小,增压速度变缓,初始压力也增大;转向阀芯弹簧刚度增大,对压力l升速度有- 定增加,但会对离合器产生-定冲击 ,因此在改变转向阀芯弹簧刚度时必须综合考虑;转向活塞面积对转向离合器初始压力和增压速度都有较大影响,活塞面积减小,离合器油压上升速度变缓。

(4)制动助力器压力受制动阀芯弹簧预压缩量影响较大。制动阀芯弹簧预压缩量越小,制动助力器压力上升速度越快,但制动阀芯弹簧预压缩量过大,会加大制动助力器液压冲击,因此必须选择合理的预压缩量。

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