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[摘 要]在现代矿山企业中防爆无轨胶轮车已经成为关键的运输工具。液压转向系统具有质量轻、结构紧凑、启动平稳以及动作迅速等优点，能有效缓冲地面冲击，因而被广泛应用。文中结合液压传动技术特点，主要对矿用防爆车液压转向及倾举系统设计的探究。
[关键词]矿用防爆车；液压转向；倾举系统
中图分类号：TV91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0128-01
矿用防爆无轨胶轮车既可实现车厢升降又可实现后底盘的升降，极大地适应井下的苛刻工作条件，车的总体布局如图1所示。
1 液压系统设计
根据矿用防爆车系统要求，拟定的液压转向系统及倾举系统如图2所示。
液压转向系统主要由液压泵1、2、3、4等组成。油液经泵1进入转向器3带动转向器转动，促使油液进入转向油缸4，在油缸活塞上产生足够的压力使车辆转向。
液压倾举系统主要由泵7、8、9、10和11组成。举升分配阀8有举升位、保持位、迫降位和浮动位4个工作位置。当倾举车厢卸物时，油液经阀8的举升位和阀10进入油缸，产生足够大的压力卸载。如车厢回位，阀8处于迫降位，利用车厢的重力使其下降，速度由单向节流阀9决定。
在系统中，转向时由于转向油路高压作用，卸荷溢流阀2中的油液进入转向器3，从而实现转向，油泵1只负责向转向系统供油，多余流量经转向器中溢流阀溢走。转向动作完成后，转向油路压力降低，当举升时，泵1与泵7在举升分配阀8内合流，同时向举升液压缸供油。
2 液压倾举系统部分重要元件选型
2.1 倾卸油缸
倾举机构采用双缸后倾式卸载，其尺寸示意图如图3所示。图中点A为倾卸油缸与后车架的铰点，点O为车厢与车架铰点，点E为油缸与料斗铰接点，点F为倾举到位后点E位置。
已知：AE=1962mm，AO=3960mm，OE=2790mm，∠EOF=45°，则∠AOE=arccos（AO2+OE2-AE2）/（2AO·OE）=27.41°，达到极限位置时，经计算AF=4097mm，则液压缸的行程s=AF-AE=2135mm，圆整为2160mm。倾举缸所需总推力：F'P=Gd/r
式中：G为车辆满载时的车厢重力，已知车载质量108t，自身质量19t；d为满载时车厢重心距车厢与车架铰接点的距离；r为举倾油缸作用力距翻倾铰接点的力臂。
由图3可知sin∠EAO=OE·sin∠AOE/AE=0.6546，则r=AO·sin∠EAO=2592mm，故d=2340mm，代入得F'P=1244600×2340/2592=1123597N，则单个油缸推力FP=F'P/2=561199N，取举升系统的压力p=20MPa，则倾举液压缸内径D≥0.189m，考虑到不利举倾状况，采用三级液压缸。
2.2 倾举油泵
选取举升时间t=20s，泵转速n=1500r/min，油泵流量：Q=60V/tη式中：V为缸容积，V=πD2s/2=π×（0.242×720+0.222×720+0.22×720）/2=165L；η为油泵的容积效率，取0.9。
所以Q=550L/min，故油泵的排量q=Q/n=367mL/r。根据图2可知，在倾举时是双泵供油，所以倾举泵选为力士乐公司的A2FO300/63R-PAB05型，最大排量为300mL/r，最高转速为1550r/min，最大流量为450L/min，最大功率为181kW。
3 液压转向系统部分重要元件选型
3.1 转向缸
转向缸最大推力为：F=M/rmin式中：rmin为最小转向力臂，根据同类参考，取值为110mm；
M为转向阻力矩
G为转向轮荷重，一般矿用自卸车满载时前轴的载荷为总重的34%，G=（108+19）×1000×9.8×34%=423164N；f为摩擦因数，选取f=0.39；B为轮胎宽度，取值0.83m；E为主销偏移距，一般取0.3m。因此得M=69380N·m，所以F=630725N。由图2得出单个转向缸最大推力为总推力的2/3，所以单个油缸内径D≥163mm，圆整为D=200mm。根据相关资料，选取转向缸往返速比φ=D2/（D2-d2）=1.5，计算并圆整d=140mm。根據计算结果，选用D25WF200/140-150型液压缸，额定压力为25MPa，活塞直径200mm，活塞杆直径140mm，行程150mm。
3.2 转向器
液压转向器是全液压转向装置核心部件，方向盘转角和转向轮偏转角之间的比例就是通过转向器摆线泵来保证的。如果转向油缸的容积一定，车轮偏转相同角度时，摆线泵排量越大，则方向盘转动圈数越少。因此转向器排量q是全液压转向器非常重要的参数，其计算公式为：q=V/iη式中：V为转向液压缸容积；i为方向盘从一侧转至另一侧的圈数；η为油缸的容积效率。
结语
矿用防爆车工作环境一般比较恶劣，其转向系统和倾举系统工作情况复杂，采用机械式结构存在结构复杂、零件冲击载荷大等缺点，文中采用液压转向系统和倾举系统来替代原来的机械式系统，并对系统部分重要零件进行了计算选型。
参考文献
[1] 刘芬，单根立.矿用防爆柴油机普通轨道机车液压系统设计[J].液压与气动，2012（9）：22-23.
[关键词]矿用防爆车；液压转向；倾举系统
中图分类号：TV91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0128-01
矿用防爆无轨胶轮车既可实现车厢升降又可实现后底盘的升降，极大地适应井下的苛刻工作条件，车的总体布局如图1所示。
1 液压系统设计
根据矿用防爆车系统要求，拟定的液压转向系统及倾举系统如图2所示。
液压转向系统主要由液压泵1、2、3、4等组成。油液经泵1进入转向器3带动转向器转动，促使油液进入转向油缸4，在油缸活塞上产生足够的压力使车辆转向。
液压倾举系统主要由泵7、8、9、10和11组成。举升分配阀8有举升位、保持位、迫降位和浮动位4个工作位置。当倾举车厢卸物时，油液经阀8的举升位和阀10进入油缸，产生足够大的压力卸载。如车厢回位，阀8处于迫降位，利用车厢的重力使其下降，速度由单向节流阀9决定。
在系统中，转向时由于转向油路高压作用，卸荷溢流阀2中的油液进入转向器3，从而实现转向，油泵1只负责向转向系统供油，多余流量经转向器中溢流阀溢走。转向动作完成后，转向油路压力降低，当举升时，泵1与泵7在举升分配阀8内合流，同时向举升液压缸供油。
2 液压倾举系统部分重要元件选型
2.1 倾卸油缸
倾举机构采用双缸后倾式卸载，其尺寸示意图如图3所示。图中点A为倾卸油缸与后车架的铰点，点O为车厢与车架铰点，点E为油缸与料斗铰接点，点F为倾举到位后点E位置。
已知：AE=1962mm，AO=3960mm，OE=2790mm，∠EOF=45°，则∠AOE=arccos（AO2+OE2-AE2）/（2AO·OE）=27.41°，达到极限位置时，经计算AF=4097mm，则液压缸的行程s=AF-AE=2135mm，圆整为2160mm。倾举缸所需总推力：F'P=Gd/r
式中：G为车辆满载时的车厢重力，已知车载质量108t，自身质量19t；d为满载时车厢重心距车厢与车架铰接点的距离；r为举倾油缸作用力距翻倾铰接点的力臂。
由图3可知sin∠EAO=OE·sin∠AOE/AE=0.6546，则r=AO·sin∠EAO=2592mm，故d=2340mm，代入得F'P=1244600×2340/2592=1123597N，则单个油缸推力FP=F'P/2=561199N，取举升系统的压力p=20MPa，则倾举液压缸内径D≥0.189m，考虑到不利举倾状况，采用三级液压缸。
2.2 倾举油泵
选取举升时间t=20s，泵转速n=1500r/min，油泵流量：Q=60V/tη式中：V为缸容积，V=πD2s/2=π×（0.242×720+0.222×720+0.22×720）/2=165L；η为油泵的容积效率，取0.9。
所以Q=550L/min，故油泵的排量q=Q/n=367mL/r。根据图2可知，在倾举时是双泵供油，所以倾举泵选为力士乐公司的A2FO300/63R-PAB05型，最大排量为300mL/r，最高转速为1550r/min，最大流量为450L/min，最大功率为181kW。
3 液压转向系统部分重要元件选型
3.1 转向缸
转向缸最大推力为：F=M/rmin式中：rmin为最小转向力臂，根据同类参考，取值为110mm；
M为转向阻力矩
G为转向轮荷重，一般矿用自卸车满载时前轴的载荷为总重的34%，G=（108+19）×1000×9.8×34%=423164N；f为摩擦因数，选取f=0.39；B为轮胎宽度，取值0.83m；E为主销偏移距，一般取0.3m。因此得M=69380N·m，所以F=630725N。由图2得出单个转向缸最大推力为总推力的2/3，所以单个油缸内径D≥163mm，圆整为D=200mm。根据相关资料，选取转向缸往返速比φ=D2/（D2-d2）=1.5，计算并圆整d=140mm。根據计算结果，选用D25WF200/140-150型液压缸，额定压力为25MPa，活塞直径200mm，活塞杆直径140mm，行程150mm。
3.2 转向器
液压转向器是全液压转向装置核心部件，方向盘转角和转向轮偏转角之间的比例就是通过转向器摆线泵来保证的。如果转向油缸的容积一定，车轮偏转相同角度时，摆线泵排量越大，则方向盘转动圈数越少。因此转向器排量q是全液压转向器非常重要的参数，其计算公式为：q=V/iη式中：V为转向液压缸容积；i为方向盘从一侧转至另一侧的圈数；η为油缸的容积效率。
结语
矿用防爆车工作环境一般比较恶劣，其转向系统和倾举系统工作情况复杂，采用机械式结构存在结构复杂、零件冲击载荷大等缺点，文中采用液压转向系统和倾举系统来替代原来的机械式系统，并对系统部分重要零件进行了计算选型。
参考文献
[1] 刘芬，单根立.矿用防爆柴油机普通轨道机车液压系统设计[J].液压与气动，2012（9）：22-23.