WC8E型防爆柴油机无轨胶轮车液压系统的设计

　　胶轮车广泛应用于井下施工的运输中，井下的工作环境非常复杂，不但要求矿车转向轻便，还要求制动性能良好。由于铰接转向方式结构简单，不需要转 向梯形机构，因此，铰接式车辆广泛用于井下物料的运输，并已成为一种主要的运输车型。根据井下胶轮车的总体设计和性能要求 (额定载重量为8.0×103kg，行驶速度为0～40 km/ h，爬坡能力为25%，外形尺寸为6720 mm×1 874 mm×2 000 mm (长×宽×高)，笔者以江苏大学与连云港天明装备有限公司联合研发的 WC8E 型防爆柴油机无轨胶轮车为例，阐述了该胶轮车液压系统各部分的设计。

　　1 转向液压系统的设计

　　铰接转向系统的结构如图1 所示。整体机架由前、后机架用铰销连接而成，转向器控制转向液压缸的推拉动作，使得前、后机架在水平面内相对偏转，从而实现整车转向。前、后机架除了在水 平面内做相对转动外，还可在垂直面内做相对转动。这样即实现了整车转向，又保证了车轮与地面的良好接触。

　　1.1 转向系统设计

　　WC8E 型防爆柴油机无轨胶轮车的液压系统原理图见图2。矿车整体设计采用中间铰接、折腰转向方式，2 个转向液压缸8 动作，使前、后机架相对运动，以实现转向[1]。本转向液压系统为全液压转向，双联齿轮泵3 排出的油液一部分经过分流阀6 和全液压转向器7 到达转向液压缸 8，实现整车的转向;另一部分经过多路转向阀10 到达料斗液压缸9。转向液压缸8 排出的油液经过全液压转向器7 回油口，从回油过滤器2 回至油箱16。

　　1.2 转向阻力矩的计算

　　铰接式车辆在原地转向时，采用下列公式计算转向阻力矩，计算结果具有足够的精确性[2]。

　　式中：G 为车辆前桥载荷，N;f 为驱动轮的滚动阻力系数 (取松软路面上的f 值);η 为效率，一般取0.9;L 为轴距，mm;α 为转向角，rad。

　　取G=7 000×9.8 N=6.86×10⁴N，f=0.29，α=0.7 rad，L=3 510 mm，将数据代入式 (1)，求得M_z0=59 218 N·m。

　　1.3 转向液压缸内径的计算

　　大多数胶轮车采用双缸转向方式，转向液压缸的尺寸参数如图3 所示。

　　由胶轮车转向机构的设计可知，转向液压缸在中位时，转向力臂为最小力臂rmin=190 mm，液压转向系统的工作压力p=16 MPa。在转向机构的设计中，转向液压缸的转向力距Mz必须大于等于车辆的转向阻力矩M_z0，即

　　式中：D 为液压缸内径，mm;d 为活塞杆直径，mm。取D=2d，则有

　　式中：p 为液压转向系统的工作压力，MPa;rmin为液压缸相对铰接点的最小力臂 (对应最大偏角时的距离)，mm。代入数据，初步确定转向液压缸内径D=120mm，活塞杆直径d=60 mm。