本文在對汽車衡快速定量裝車站工況進行詳細分析的基礎上，對其液壓系 統進行了負荷特性分析及系統流量計算，并在此基礎上進行了汽車衡裝車站液壓系統的設計, 該設計有效的滿足了汽車衡裝車站快速、準確和重載的需求，在現場應用中取得了良好的實 用效果。

1.引言

近年來國家為規范運輸市場秩序，保障公路行車安全，逐步加強了對運輸市場和貨物裝載的監管，開展了車輛超限超載的整治工作，為此， 散裝物料特別是煤炭、礦石等的定量運輸也逐漸 被各企業重視起來。由于傳統的裝車形式速度慢、 精度低、能力小，現已無法滿足市場的需求，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行機構為配 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 所驅動，因此汽車衡快速定量裝車站的液壓系統 就成為整套設備最為核心的部分，被譽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的原理設計

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、溜槽以及原煤 倉下的對開液壓閘門組成，其布置如圖1所示， 原煤倉下有4個放料倉口，分為兩條裝車線，每 條裝車線上有兩個倉口可以放料裝車，兩個倉口 根據現場的實際情況可單獨放料也可同時放料。

由于大多數筒倉倉口與汽車之間的高度間距有限， 無法安裝定量倉和緩沖倉，故此裝車站采用了汽車衡作為稱重依據，在裝車過程中控制物料的流 量，實現邊裝車邊稱重的定量裝車方式。裝車站 原煤倉下的對開液壓閘門由兩條液壓缸驅動，最 下方為可擺動的裝車溜槽，通過鋼絲繩及滑輪組 由液壓缸驅動其上升或下降。

當汽車到達裝車站原煤倉下時，溜槽向下擺動，然后打開原煤倉下的閘門開始裝車，通過汽 車衡實時監測所裝物料的重量，并通過PLC程序 實時調整閘門的開口度大小，在裝車過程中，操作人員可隨時控制裝車溜槽升降以調整裝車角度， 當達到所需的裝車重量時，閘門自動關閉，從而 實現快速定量裝車。

2.2汽車衡快速定量裝車站液壓系統原理設計

如圖2所示，汽車衡快速定量裝車站液壓系 統采用了雙泵雙電機結構，確保了系統可靠連續 的運行；為了減小系統的壓力脈動及液壓沖擊， 系統還采用了蓄能器+先導卸荷溢流閥裝置，當 蓄能器工作時，自動實現液壓泵的卸荷，延長了 液壓泵的使用壽命，減少了系統油液的溫升，提 高了系統的工作效率。

原煤倉下每一組配料閘門采用獨立的電磁換 向閥進行控制，并采用疊加式雙單向節流閥進行調速，電磁換向閥通過PLC程序參照汽車衡稱重 儀表進行實時的控制，從而實現了配料閘門開口 的精確控制，最終實現配料的快速與準確；裝車 站溜槽設計了液壓鎖安全保護裝置，防止溜槽自 行下落以免發生事故，大大提高了系統的安全性 能；系統還設計了二位四通電磁換向閥配合蓄能 器在意外斷電時，可以實現閘門的自動關閉，避 免了安全事故的發生以及撒料、漏料的現象；液 壓系統的油液正常工作溫度是10°C?55°C,為保 證系統正常運行，采用了油溫監測裝置并設計了 單獨的冷卻循環回路，提高了系統的可靠性。

3.汽車衡裝車站液壓系統計算

3.1負載特性分析

根據筒倉理論和《選煤手冊》相關理論及經 驗公式并結合設備的實際工況進行力學分析，可 以確定溜槽提升油缸及配料閘門油缸的驅動負載。

配料閘門打開時所受負載最大，Flnm=30.1kN ； 溜槽提升時油缸所受負載最大，F2max=48.02KN。根 據汽車衡裝車站的工況，初選執行元件的工作壓 力為10MPa?16MPa,并據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系統流量分析計算 汽車衡快速定量裝車站的主要特點就是裝車

速度快、精度高，為保證裝車的高效性和精確性， 合理控制油缸的運行速度就非常關鍵，系統流量 決定了閘門的開關速度，本液壓系統中配料閘門 油缸的流量分析計算最為重要。

配料閘門開啟速度V1=0.18m/s,配料閘門關閉 速度 v2=0.12m/s ；

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

配料閘門關閉時所需總流量Qe4n D12v2/4=89. 84L/min ；

突然斷電時，配料閘門油缸關閉所需體積V無 =2.03L ； V 無總=16.24L ；

式中：D1—配料閘門油缸缸徑； d1—配料閘門油缸桿徑。

兩條裝車線同時工作時，執行機構的流量與 體積分析如表2所示，并根據如下數據對液壓元 器件進行選型。

由表2可以看出，當兩條裝車線同時工作時， 配料閘門同時打開時所需的流量最大，為 185.76L/min,如果單靠液壓泵來提供的話將會造 成電機功率增大，系統的功率損耗也相應的增加， 為此蓄能器采用了輔助供油系統，既能滿足系統 瞬時所需的大流量，又有效的降低了液壓泵的排 量和電機的功率損耗。

3.3蓄能器的選型

蓄能器作為輔助或應急動力源時，釋放液體 的時間短，氣體快速膨脹，熱交換不充分，這時 可視為絕熱過程，故按以下公式計算蓄能器的總 容積。

蓄能器的有效排油量：△ V=K1a-K2bt=46.76L

式中：a 系統中各工作點耗油量總和；

B—在一個工作循環內系統所需的平均流量；

T—最大耗油時液壓泵工作時間；

K1—系統泄漏系數；

K—泄漏系數。

蓄能器總容積 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，一般取1.25；

A V——有效排油量。

4 .結論

4.1運用筒倉理論和應力分析得出的負載特 性數據是系統設計的基礎所在，負載特性數據的 準確性決定了整套液壓系統的可靠性，經數臺汽 車衡裝車站實際現場使用驗證，此系統分析的負 載特性數據是準確可靠的；

4.2熟悉汽車衡裝車站的實際工況，合理分 析執行機構的負載特性和系統流量的準確計算是 此系統設計的關鍵，每個閘門采用獨立閥組控制， 保證了裝車的準確性和快速性；

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

4.4 液壓系統經過數臺汽車衡裝車站的實際 現場應用表明，系統的設計是合理可靠的，完全 滿足了快速定量裝車的要求。