报废汽车拆解多车型柔性翻转液压系统的设计

工业技术
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随着汽车行业的不断发展以及相关技术的不断成熟，汽车的使用已趋于饱和。

现在面临的重大问题是报废汽车的拆解技术不够成熟。

推进汽车绿色拆解再利用，是节约原生资源、实现环境保护的重要途径。

对于发展循环经济，汽车绿色拆解再利用的实现也具有重要的现实意义
[1-3]。

目前，我
国报废汽车拆解主要采用人工拆解分类的方法，由于废旧汽车处理技术水平偏低，造成了资源的浪费，同时也造成了环境的污染。

针对报废汽车拆解问题，翻转机的研究就是为了方便报废汽车的拆解。

翻转机的研究一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动效率。

论文研究的
翻转机为柔性翻转机，可以满足不同车型的拆解要求。

液压系统作为翻转机的一种重要组成部分，它以省力、节省材料、调速范围广等特点被广泛应用于翻转机各个领域。

液压传动系统主要由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件4部分组成。

首先动力元件将输入的机械能转化为液压
能，通过控制元件的调控，将所转化的液压能作用在执行元件上，最后通过执行元件输出力和速度或是力矩和角速度，从而改变机构的运动状态。

因此，针对翻转机液压系统的设计显得尤为重要。

1 液压系统方案设计
笔者所设计的液压系统在尽量减少成本的同时，也需考虑系统能够方便维修，当然最主要的是能使翻转机正常工作[4-6]。

所设计的液压系统草图如图1所示。

(1)调速回路的选择：根据翻转机的工作过程及执行元件在不同工况下输入输出的流量、油压的不同确定调速回路。

在主液压缸的进油路上设置了单向节流阀。

在辅助液压缸的进油路上也设置了单向节流阀。

(2)换向回路的选择：对执行元件进行工况分析，确定其运动的特点，从而选择相应的换向回路。

①基金项目：政策引导类计划（产学研合作）-前瞻性联合研究项目（BY2015028-02）：报废汽车绿色拆解多车型柔性翻
转系统的研发。

DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.28.052
报废汽车拆解多车型柔性翻转液压系统的设计
①
陈修祥 贝绍轶 汪伟 魏婷(江苏理工学院 江苏常州 213001)
摘　要：随着汽车行业的不断发展以及相关技术的不断成熟，汽车的使用已趋于饱和。

现在面临的重大问题是报废汽车的拆解技术不够成熟。

为了改善这一现状，推进汽车绿色拆解再利用，设计了一种适应报废汽车拆解多车型的柔性翻转系统。

针对液压系统的工作原理、液压元件和液压系统效率进行了分析与计算，得出设计的液压系统符合报废汽车拆解多车型柔性翻转系统的要求。

关键词：报废汽车拆解 新型翻转机 液压系统 设计中图分类号：TP399
文献标识码：A
文章编号：
1674-098X(2016)10(a)-0052-03
图1 翻转机液压系统草图
图2 翻转机液压系统原理图
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(3)压力控制回路的选择：选用溢流阀以稳定系统的压力；选择减压阀以使辅助液压缸回路工作正常。

该方案选用压力继电器的压力控制顺序动作回路。

动作顺序的控制精度较高，而且压力继电器的调整压力没有顺序阀那么高，压力波动相对较小，运动更为平稳，而且其维修工作量少。

2 液压系统的设计
2.1 液压系统的工作原理
液压系统原理图如图2所示。

其工作原理为：压力继电器3控制三位四通电磁换向阀6的电磁铁2YA；压力继电器4控制三位四通电磁换向阀5的电磁铁4YA。

电磁铁1YA 通电使阀6切换至右位时，辅助液压缸1的活塞下移，实现动作1；当活塞行至终点时，回路中压力升高，压力继电器3动作使2YA 通电，阀5切换至左位，主液压缸2的活塞右移，实现动作2；返回时，1YA 和2YA 均断电，3YA 通电，辅助液压缸的活塞先退回，实现动作3；当退至终点时，回路的压力升高，压力继电器4动作，使4YA通电，主液压缸活塞退回，实现动作4。

2.2 液压元件的选择和油箱的设计
2.2.1 液压泵的选择
在整个工作循环中，主液压缸的最大工作压力为11.4 M Pa，辅助液压缸的最大工作压力为6.3 M Pa。

根据表1，估取系统进油路上的总压力损失为1.0 M Pa，则液压泵的最大工作压力为:
=(11.4+1.0+0.5)M Pa=12.9 M Pa
液压泵提供的最大流量为63.6 L/m i n。

因为液压回路中存在泄漏，所以按照液压缸输入流量的10%估取液压泵的流量值。

则该液压泵的流量为q V p =1.1×63.6 L/m i n=69.96 L/m i n。

根据液压泵的压力和流量的估值，查找液压泵的相关产品，确定选取CBF-E 40型的齿轮泵。

其相关尺寸参数见表2。

根据液压泵输出压力、流量和总效率计算液压泵驱动电机所需最大功率，并选取其总效率为85%，其计算公式为：
p p ×q p /
p
(1)
1.93×106×57×10-3/(60×0.85)=
2.2 kW 选取Y90L-2型驱动电机，其额定功率为2.2 kW。

2.2.2 阀类元件及辅助元件的选择
分析该液压系统，确定通过阀类元件和辅助元件的实际流量，从而确定其型号和规格[7]，其顺序见图3，其流量表见表3。

2.2.3 油箱的设计
按式(2)进行估算以确定液压系统油箱的容积，经验系数ξ取5～7。

×q v p
(2)
取油箱容积为400 L。

2.3 液压系统效率的计算
2.3.1 液压回路压力损失的验算按式(3)计算油管的内径:
(3)取管子内径为25 m m，进回油管路长度均取3 m；取油液运动黏度为1×10-4 m 2/s，
油液的密度为0.917×103 kg/m 3。

该液压系统中进、回油管道中通过的最大流量为70 L/min，雷诺数的计算公式为:
Re
× (4)Re =4×70×10-3/(60×π×25×10-3×1×10-4
)=594＜2300所以各工况下的液流均为层流。

2.3.2 油液温升的验算
工进阶段的回路的效率计算公式为：
c
=p 1×q 1/(P p1×q p1)
(5)
c
=11.4×106×70/(60×100×12.9×0.069)=0.15
该液压系统的总效率为：=
p
×
c
×
A
(6)
=0.85×0.15×0.9=0.115
工进时液压泵的输入功率计算公式为：
×q p1/
p
(7)
(12.9×106×0.069×10-3/0.85)=1 047 W 工进时的发热功率为：
×
(8)
×
取散热系数为15W/(m ·℃)，将式(8)及相关参数代入式(9)得温升为:
×
(9)
℃
翻转机的工作环境温度为25 ℃，温升后的翻转机的工作温度为41.6 ℃。

对照表4，翻转机的工作温度在正常范围之内。

3 结语
翻转机的研究能够加大报废汽车拆解回收利用率，
而且
图3 各组成元件的顺序
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它对保持汽车生产和使用的产业链的平衡起到非常大的作用。

在设计翻转机液压系统的过程中，针对液压系统的工作原理、液压元件和液压系统效率进行了分析与计算，对相关调速回路、调压回路、方向控制回路进行重点分析，以实现系统的正常工作，最后得出所设计的液压系统符合报废汽车拆解多车型柔性翻转系统的要求。

参考文献
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路与汽运,2016(2)：19-23.
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社,2015.
[5] 齐晓杰.汽车液压与气压传动[M].北京:机械工业出版
社,2011.
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社,2011.
系统结构情况
总压力损失(MPa)一般节流调速及管路简单的系统0.2～0.5进油路有调速阀及管路复杂的系统
0.5～1.5
产品型号公称排量(mL/r)压力(MPa)转速(r/m in)容积效率(%)
总效率(%)
额定驱动功率(kW)
质量(kg)
额定最高额定最高CBF-E40
40
16
20
2 000
2 500
≥93
≥85
25
4.7
序号元件名称估计通过元件的流量(L/min)型号
规格
生产厂家
1过滤器70YLX-100-10021 MPa,100 L/min 温州远东液压公司
2齿轮泵_____CBF-E4016 MPa,80 L/m in 3溢流阀70C-17516 MPa,20通径上海立新液压件厂4单向阀68AF3-Ea10B 16 MPa,10通径5减压阀19.3DR6DP210-10/V 2.5～25 MPa 6单向阀
19.3AF3-Ea10B 16 MPa,10通径7三位四通电磁换向阀8034DYF3O-E16B 16 MPa 南通液压件厂8液控单向阀19.3SL10GA2-30-216 MPa,10通径海门液压件厂9单向节流阀19.3DRV81-12V225 MPa,8通径10单向节流阀
38.2DRV81-12V225 MPa,8通径11三位四通电磁换向阀8034DYF3O-E16B 16 MPa 南通液压件厂12液控单向阀63.6SL20GA2-30-216 MPa，20通径海门液压件厂13单向节流阀9.2DRV81-12V225 MPa,8通径14单向节流阀63.6DRV81-12V225 MPa,8通径15压力继电器_____KF3-E3B 16 MPa 榆次液压有限公司16
压力继电器
_____
KF3-E3B
16 MPa
机械类型正常工作温度允许最高温度机车车辆
40～60
70～80
表1 进油路上的总压力损失经验值
表2 液压泵的相关尺寸参数
表3 液压系统组成
表4 机车车辆的液压系统油温允许值(℃)
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