(北京航天發(fā)射技術(shù)研究所， 北京　100076)

引言

運(yùn)輸車是武器系統(tǒng)的重要組成部分，用來完成武器的運(yùn)輸、貯存等任務(wù)，主要由動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、上裝系統(tǒng)等組成。上裝系統(tǒng)采用液壓裝置驅(qū)動，主要實(shí)現(xiàn)開蓋、關(guān)蓋、鎖緊等功能。

某型號運(yùn)輸車液壓系統(tǒng)采用比例多路閥控制，在調(diào)試過程中出現(xiàn)了開蓋鉸鏈撕裂、鎖緊銷自動伸出或退回等問題，影響了運(yùn)輸車的使用性和安全性，因而必須進(jìn)行改進(jìn)。

1　工作原理

頂蓋油缸的工作示意圖如圖1所示，液壓原理圖如圖2所示。左右兩個箱蓋，每個箱蓋的開關(guān)由兩根油缸同步控制實(shí)現(xiàn)。兩根頂蓋油缸共用一個比例換向閥控制，使用均流閥保證兩缸的同步性能，設(shè)計(jì)要求兩缸同步誤差小于6 mm。工作時(shí)，箱蓋重心在回轉(zhuǎn)中心兩側(cè)變化，因而在油缸進(jìn)出口油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥，以保證足夠的背壓，防止箱蓋運(yùn)動失速。

1.頂蓋　2.回轉(zhuǎn)中心　3.頂蓋油缸圖1　頂蓋油缸工作示意圖

鎖緊回路液壓原理圖如圖3所示。鎖緊包括箱蓋與車體之間的鎖緊以及箱蓋之間的鎖緊。由于對鎖緊銷子沒有同步性要求， 因而設(shè)計(jì)時(shí)采用一個比例多路

圖2　開蓋回路液壓系統(tǒng)原理圖

圖3　鎖緊回路液壓原理圖

閥控制4根鎖緊油缸，鎖蓋及鎖箱各一組，為了防止鎖緊銷在回收狀態(tài)下自動伸出，在鎖緊油缸有桿腔油路上安裝有背壓閥。

2　故障分析

針對調(diào)試中出現(xiàn)的開左蓋時(shí)，左箱蓋與箱體之間的連接鉸鏈撕裂問題，對頂蓋油缸的開、關(guān)頂蓋的同步性進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)頂蓋油缸同步誤差較大。頂蓋油缸工作行程為168 mm，試驗(yàn)測試行程為110 mm，測試結(jié)果如下：

關(guān)閉左頂蓋時(shí)，兩根油缸同步偏差為5 mm；打開左頂蓋時(shí)，兩根油缸同步誤差為22 mm。

關(guān)閉右頂蓋時(shí)，兩根油缸同步誤差為3.5 mm；打開右頂蓋時(shí)，兩根油缸同步誤差為8 mm。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)，在不滿全行程情況下，左側(cè)頂蓋油缸在開蓋時(shí)同步誤差為22 mm，在全行程情況下，同步誤差會進(jìn)一步增加，鉸鏈出現(xiàn)較嚴(yán)重的別勁情況，因而造成左頂蓋打開時(shí)，箱蓋與箱體連接的鉸鏈撕裂，不能滿足使用要求。

此外在同步測試中發(fā)現(xiàn)，由于管路容積大于油缸容積，若排氣不凈，將影響頂蓋油缸的同步精度。

對鎖緊回路進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)比例閥中位泄漏較快，即比例閥在換向中位時(shí)密封不嚴(yán)；背壓閥存在內(nèi)泄漏，可在短時(shí)間保持壓力，不能長時(shí)間保持壓力；在停車狀態(tài)時(shí)銷子基本不承受軸向力?；谏鲜鰷y試結(jié)果分析，當(dāng)鎖緊油缸伸到位后，可能會出現(xiàn)油缸有桿腔卸壓較快，無桿腔背壓閥仍保持一定的壓力的情況，造成銷子回縮。當(dāng)鎖緊油缸收到后，一定時(shí)間后可能會出現(xiàn)反腔背壓壓力基本卸掉，當(dāng)油泵仍在工作時(shí)，比例閥中位泄漏可能導(dǎo)致壓力油進(jìn)入油缸的有桿腔及無桿腔，因無桿腔面積較大，造成銷子出現(xiàn)自動伸出情況。

與開蓋回路相同，由于管路容積大于油缸容積，在排氣不凈的情況下，同樣會使鎖緊油缸自動伸出或收回。

3　改進(jìn)措施

針對頂蓋油缸同步誤差較大問題進(jìn)行了分析，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，開關(guān)蓋時(shí)間相同約13 s。開蓋時(shí)油缸活塞桿伸出，兩個油缸正腔所需的總流量為4 L/min，關(guān)蓋油缸活塞桿回收，兩個油缸反腔所需的總流量為2.5 L/min，此時(shí)油缸正腔通過的流量為4 L/min，而設(shè)置在油缸正腔油路上的均流閥，其額定流量為30 L/min， 該均流閥性能指標(biāo)明確規(guī)定，工作流量在其額定流量的50%～100%范圍內(nèi)時(shí)，分流精度為2.5%，工作流量不足50%時(shí)，其分流精度指標(biāo)不能保證。實(shí)際使用時(shí)，兩根頂蓋油缸所需工作流量為4 L/min， 為均流閥額定流量的14%，均流閥分流精度較低，因而造成頂蓋油缸同步性較差。

針對此種情況及管路排氣問題，提出了如下改進(jìn)措施：

(1) 選用低流量均流閥，更換后的均流閥為某公司額定流量為7.5 L/min均流閥，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試及實(shí)際使用工況驗(yàn)證，在工作流量為4 L/min時(shí)，同步精度誤差小于3%，能夠滿足產(chǎn)品使用要求；

(2) 在各頂蓋油缸的有桿腔和無桿腔油口處安裝排氣接頭，需要排氣時(shí)將排氣裝置接入，排氣后可將排氣裝置拆下，存放在隨車備附件箱內(nèi)；

(3) 將比例閥換向閥當(dāng)作電磁換向閥使用，將閥A口流量標(biāo)定為4 L/min，B口流量標(biāo)定為2.5 L/min；

(4) 細(xì)化頂蓋油缸上下支座安裝要求，保證兩油缸上下座平行度要求，在頂蓋開、關(guān)狀態(tài)下，油缸上下支耳中心距滿足要求值；

(5) 在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)箱蓋與箱體之間連接鉸鏈強(qiáng)度。

針對鎖緊油缸自動伸出或縮回的問題，提出了以下改進(jìn)措施：

① 鎖緊油缸不存在負(fù)載重心的變化，也不存在垂直方向的負(fù)載，因而取消有桿腔油路中的背壓閥；

② 在不增加液壓元件的情況下，將鎖緊油缸有桿腔和無桿腔油路經(jīng)阻尼孔接回油箱，液壓系統(tǒng)提高了鎖緊油缸的工作流量及壓力，保證鎖緊油缸完成伸收動作。油缸伸或收到位，延時(shí)3 s后換向閥復(fù)位以使鎖緊油缸回油腔的壓力基本卸掉，從而保證在不受軸向力的情況下，鎖緊油缸在換向閥處于中位時(shí)不會自動伸出或收回；

③ 在有桿腔和無桿腔的阻尼泄油路上各增加一個球閥，正常工作時(shí)，球閥打開，手搖泵工作時(shí)將球閥關(guān)閉，以保證手搖泵能正常工作；

④ 同開蓋回路一樣，在鎖緊油缸上增加排氣接頭。

改進(jìn)后的鎖緊回路原理如圖4所示。

圖4　鎖緊回路液壓系統(tǒng)改進(jìn)

4　改進(jìn)效果

改進(jìn)后，在空、帶載兩種工況下對開蓋回路進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在更換小流量均流閥、重新標(biāo)定比例閥流量及進(jìn)行充分的排氣后，在開關(guān)頂蓋過程中，頂蓋油缸同步性能均能滿足同步精度不大于6 mm的要求。

對鎖緊回路進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn)和跑車試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，鎖緊油缸伸到位后換向閥復(fù)中位，測量活塞桿伸出長度，10 h后再次測量活塞桿伸出長度，未發(fā)現(xiàn)油缸有收回現(xiàn)象；鎖緊油缸收到位后換向閥復(fù)中位，測量鎖緊油缸活塞桿的余留長度，10 h后再次測量活塞桿余留長度，未發(fā)現(xiàn)油缸有伸出現(xiàn)象。跑車試驗(yàn)前測量鎖緊油缸活塞桿的伸出長度或余留長度，跑車后再次測量，進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，未發(fā)現(xiàn)異常。

5　結(jié)論

經(jīng)過充分的論證和試驗(yàn)驗(yàn)證，表明某運(yùn)輸車開蓋、鎖緊液壓系統(tǒng)改進(jìn)方案正確，改進(jìn)后的系統(tǒng)同步精度滿足設(shè)計(jì)要求，有效解決了原系統(tǒng)存在的問題。

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅僅是將滿足功能的液壓元件組合起來，在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮元件之間的性能匹配，只有這樣才可能設(shè)計(jì)出同時(shí)滿足功能要求和性能要求的液壓系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：液壓傳動[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]雷天覺.《新編液壓工程手冊》[M].北京:理工大學(xué)出版社，1998.

[3]徐璞.用分流集流閥控制柱塞缸的同步回路的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，1997,(3):30.

[4]何潤生,張寶生,鄧飚.負(fù)載與流量對分流閥分流精度的影響[J].液壓與氣動，2008,(3):69-70.

[5]田富,李向陽,李龍. 履帶運(yùn)輸車行走驅(qū)動液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 液壓與氣動,2014,(1):70-73.

[6]袁成,韓嘉驊. 一種新型雙動力混凝土攪拌運(yùn)輸車液壓系統(tǒng)及其能耗分析[J]. 液壓與氣動,2012,(12):93-97.