第三四章矿用自卸汽车机械构造和电气构造汇总.docx
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第三四章矿用自卸汽车机械构造和电气构造汇总
第三章矿用自卸汽车机械构造
教学要求：
1、了解矿用自卸汽车种类及主要参数
2、了解矿用自卸汽车简介
3、了解机械传动式自卸汽车构造
4、液力机械传动式自卸汽车简介
5、电传动式自卸汽车简介
第一节矿用自卸汽车种类及主要参数
一、TR100-C型自卸车主要技术参数
序号
项目名称
内容
1
驱动方式
电子自动控制换档、液力驱动、行星机械变速
2
发动机
①
厂家及型号
CumminsKTA38-C
②
总功率
783kW/1050HP
③
飞轮功率
727kW/975HP
④
启动方式
电起动
⑤
冲程
四冲程
⑥
缸数
12缸/V形
3
最大爬坡能力
35%
4
满载制动距离
5
最高车速
47.6km/h
6
轮距
①
前轮
②
后轮
7
最小离地间隙
755mm
8
举升时最大高度
9
对地比压
10
箱斗
①
底板材质/厚度
101B4/19mm
②
前板材质/厚度
101B4/10mm
③
侧板材质/厚度
101B4/10mm
④
煤斗平装容积
66m³
⑤
2:
1煤斗堆装容积
83m³
⑥
岩斗平装容积
41.6m³
⑦
2:
1岩斗堆装容积
57m³
11
最小转弯半径
10.5m
12
油耗
约公斤/吨公里
13
自重
68000kg
14
额定载重
91000kg
15
外型尺寸（长×宽×高）
16
重量分配
⑴
空车时
①
前轴
49%
②
后轴
51%
③
总重（50%燃油）
69140kg
⑵
重车时
①
前轴
34%
②
后轴
66%
③
总重
160000kg
二、MT4400自卸车主要技术参数
序号
主要技术参数
性能数据
1
设备型号：
MT4400AC（NTE240）
2
整车参数
（1）
额定载重量
236公吨
（2）
长×宽×高
14.1m×8.0m×7.1m
（3）
最小转弯半径
15.2m
（4）
轴距
6.4mm
（5）
轮距
前轮
6.3m
后轮
5.2m
（6）
箱斗举升时最大高度
12.7m
（7）
箱斗举升最大角度
45°
（8）
装载高度
6.1m
（9）
制动距离
高于SAE/ISO要求。
8%坡度装载236吨,30km/h下坡时，25米内制停。
（10）
最大爬坡坡度%
12%
（11）
最小离地间隙
875mm
（12）
重载对地比压
400kpa
（13）
最大速度km/h
64km/h
3
发动机
（1）
型号
QSK60-2500HP
（2）
制造商/国别
Cummins/USA
（3）
缸径/冲程
159mm/4
（4）
总功率
1865KW（2500HP）
（5）
飞轮功率
1706KW（2287HP）
（6）
油耗
0.1002L/t·km
（7）
重量（净）Kg
7535Kg
4
电驱动系统
（1）
主发电机（型号/功率）
GEGTA41
（2）
控制系统
IGBT
（3）
电动轮（型号/功率）
GEB25
（4）
传动比
31.8:
1
5
轮胎
轮辋
轮胎（子午线、无内胎）
40R57;46/90R57;50/80R57子午胎
轮辋
32.00X57
6
车箱
（1）
底板厚度
高强度合金板/19mm
（2）
前板厚度
高强度合金板/13mm
（3）
侧板厚度
高强度合金板/10mm
（4）
平装容积
114m3
（5）
2:
1堆装容积
144m3
（6）
重量
36,900kg
7
车架
（1）
板材（最小屈服强度）
最小屈服强度55,000PSI
（2）
铸件（最小屈服强度）
最小屈服强度90,000PSI
（3）
纵梁宽度
342mm
（4）
纵梁深度（最小）
1803mm
（5）
纵梁顶板和底板厚度
25.4mm,38mm
（6）
纵梁侧板厚度
13mm（内）,19mm（外）
8
悬挂
（1）
前悬挂行程
305mm
（2）
后悬挂行程
184mm
（3）
后桥最大摆动角度°
±5.7°
9
各部液体容量（L）
（1）
冷却系统
591L
（2）
曲轴箱
291L
（3）
液压系统
908L
（4）
电动轮齿轮箱
40L/箱
（5）
燃油箱
3028L（选装4920L）
10
液压系统
（1）
箱斗重载举升时间（s）
22秒
（2）
箱斗动力迫降时间（s）
15秒
（3）
箱斗浮动下降时间（s）
30秒
（4）
箱斗举升限定压力
2400PSI
（5）
转向与制动限定压力
2700PSI
11
重量分配（kg）（含50%燃油）
空载
前轴
84807kg
后轴
86168kg
总重
170975kg
满载
前轴
128495kg
后轴
262880kg
总重
391375kg
第二节矿用自卸汽车简介
一、发动机总体构造和原理
（一）发动机的基本原理
1、发动机简介
发动机是将某一种能量转变为机械能的机器。
汽车用发动机都是将燃料燃烧的热能转变为机械能的热力发动机。
热力发动机又可分为外燃机和内燃机。
其中，燃料燃烧的热能直接转变为机械能的发动机称为内燃机。
由于内燃机热效率高，机构紧凑，维修方便，在现代汽车中被广泛采用。
目前，汽车内燃发动机多数使用往复活塞式内燃机，其中主要是汽油机和柴油机。
矿用自卸汽车发动机均为柴油机，它主要由气缸，曲轴箱，活塞、活塞销、连杆、曲轴、进、排气门，喷油泵，喷油器，飞轮等组成。
柴油机工作时，与汽油机的区别是当活塞下行时吸入气缸的是纯空气，活塞上行时压缩的是纯空气，压缩目的是提高空气的温度；柴油是在活塞上行快至上止点时，由喷油器以雾状喷人气缸与高温空气混合后自燃而产生巨大压力，从而推动活塞由上止点向下止点运动。
2、发动机术语
（1）、活塞上止点：
活塞在离曲轴回转中心最远处时，与活塞顶最高点对应的气缸壁上的位置，称之为上止点。
（2）、活塞下止点：
活塞在离曲轴回转中心最近处时，与活塞顶最高点对应的气缸壁上的位置，称之为下止点。
（3）、活塞行程：
活塞由一个止点向另一个止点移动的距离，称之为活塞行程。
（4）、活塞冲程：
活塞由一个止点向另一个止点运动一次的过程称之为活塞的一个冲程。
（5）、曲柄半径：
曲轴上连杆轴颈轴线与曲轴主轴颈轴线之间的距离，称之为曲柄半径。
（6）、气缸工作容积：
活塞从上止点到下止点所扫过的容积，称为气缸工作容积或气缸排量。
多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机工作容积或发动机排量。
（7）、燃烧室容积：
活塞在上止点时，活塞上方的容积称为燃烧室容积。
（8）、气缸总容积：
活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积。
（9）、压缩比：
气缸总容积与燃烧室容积的比值，称为压缩比。
压缩比表示气缸内气体体积缩小的倍数。
压缩比越大，气体体积被压缩得越小，燃烧后产生的压力则越大。
汽车用柴油发动机的压缩比一般为14～22。
（10）、工作循环：
气缸内进行一次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程，称为一个工作循环。
活塞往复四个行程才完成一个工作循环的，称为四冲程发动机；活塞往复两个行程即完成一个工作循环的，称为二冲程发动机。
3、四冲程发动机工作原理
四冲程发动机每完成一个工作循环，需经过进气、压缩、膨胀（做功）和排气四个过程，对应着活塞上下的四个行程，相应地曲轴要旋转两周。
下面以单缸四冲程柴油机为例讲解发动机的工作过程和原理。
进气行程
开始时，排气门关闭，进气门开启，曲轴带动活塞从上止点向下止点移动，活塞上方空间逐渐增大，压力逐渐降低，直到产生真空度为止。
由于进气系统没有阻力，且进气时间很短，故进气结束时气缸内的气体压力低于大气压力。
压缩行程
进气结束时，进气门关闭，活塞开始向上移动，气缸的容积不断缩小，空气受到压缩，其温度和压力不断升高，当活塞接近上止点时，油压升高并通过喷油器喷入气缸，短时间内与高温空气形成可燃气体，被压缩到空间燃烧室中。
做功行程
由于柴油机压缩比高，喷入气缸的柴油与空气在很短时间内混合雾化，并自行发火燃烧。
在气缸内迅速产生高压高温气体，推动活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功。
直到活塞到达下止点时，膨胀做功行程结束。
排气行程
当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。
活塞到上止点附近时，排气行程结束，排气门关闭。
综上所述，四冲程柴油机的工作特点是：
A、在一个工作循环中，曲轴旋转两周。
每一个行程，即活塞在两止点间移动一次，对应曲轴旋转半周，进、排气门各开闭一次。
B、所有四个行程中，只有一个行程是做功行程，其余都是消耗功的辅助行程。
C、可燃混合气是被压缩而燃烧的。
D、发动机的运转，开始时必须有外力使曲轴转动，使气缸进行吸气及压缩行程。
做功行程后依靠曲轴和飞轮储存的能量，使以后的行程得以继续。
（二）、发动机的组成
两大机构：
曲柄连杆机构、配气机构。
五大系统：
冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系
1.曲柄连杆机构
作用：
将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
组成：
由气缸体和曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成
2.配气机构
作用：
使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。
组成：
它由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成
3.冷却系
作用：
把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
组成：
它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。
4.润滑系
作用：
润滑、冷却、清洗、密封等。
组成：
由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。
5.燃料供给系
作用：
按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧后排出废气。
组成：
化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进、排气管、滤清器等组成。
直喷式由燃油箱、电动汽油泵、油压调节器、喷油器、进、排气管、滤清器等组成。
6.点火系
作用：
按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。
组成：
由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。
7.起动系
作用：
使静止的发动机起动。
组成：
由起动机及附属装置组成。
二、传动系统
传动系统一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。
其基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶
三、行驶系统
矿用自卸汽车行驶系统组成与一般载重汽车行驶系统组成基本相同，一般由车架、车桥、车轮和悬挂等组成，其主要作用是：
将汽车构成一个整体，支撑汽车的总重量；将由传动系传来的转矩转化为汽车行驶的驱动力；承受并传递路面作用于车轮上的各种阻力及力矩；减少振动，缓和冲击，保证汽车平稳行驶。
车架的作用及要求
车架是整个汽车的基体。
发动机、变速箱、传动机构等总成和部件都装在车架上，并使它们保持正确的相对位置，车架通过悬架装置坐落在车轮上。
车架有边梁式和中梁式两种结构，矿用自卸汽车一般均采用边梁式车架。
车桥的作用及分类
车桥通过悬挂与车架或承载车身相连接，其两端安装车轮。
车桥的作用是传递车架与车轮之间的各向作用力及其所产生的弯矩和转矩。
根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。
矿用自卸车广泛采用的前桥为转向桥。
转向桥除了具有车桥的基本作用之外，还能使装在前桥两端的车轮偏转一定的角度，实现汽车转向。
矿用自卸汽车的转向桥结构基本相同，都是由前轴、转向节、主销和轮毂等四部分组成。
四、转向系统和举升系统
（一）、动力转向系统
转向系统：
是用来改变汽车的行驶方向和保持汽车直线行驶的。
一般由转向器和转向传动装置两部分组成。
矿用自卸汽车的动力转向系统一般转向器、分配阀、动力缸、油泵、油箱和管路等组成。
自卸汽车动力转向所用的高压油由发动机所驱动的油泵供给。
转向加力器由动力缸和分配阀组成。
动力缸内装有活塞，活塞的一端固定在车架上。
驾驶员通过方向盘和转向器，控制加力器的分配阀，使自油泵供来的高压油进入动力缸活塞的左方和右方，在油压作用下动力缸移动，通过纵拉杆及转向机构使转向轮向左或向右偏转。
转向装置
转向装置包括转向盘、转向轴、转向器等部分，其作用是增大转向盘传到转向垂臂的力和改变力的传递方向。
汽车行驶中司机施加的作用力可以由转向盘很容易的由转向器传到转向垂臂，而转向垂臂只有在受到路面较大的冲击力时才能由转向器传到转向盘，即正传动效率大于逆传动效率的转向器，称为极限可逆式转向器。
转向传动机构
转向传动机构一般包括转向垂臂、转向直拉杆、直拉杆臂以及由转向节臂、横拉杆和前轴组成的转向梯形机构。
它的作用是将转向器传递来的力传给转向车轮，以实现汽车转向。
（二）举升系统
矿用自卸汽车的举升机构一般倒置在车架两侧，多采用浮柱式举升缸。
其作用是举起箱斗倾卸货物。
倾斜角度在50°～70°之间。
一般由举升油泵、举升缸、举升油箱、操纵与控制阀、油管路和箱斗组成。
举升油泵
举升油泵是将发动机的机械能转换成油液压力能的转换装置，它为箱斗举升提供液压能。
举升缸
举升缸是一种液动机。
从油泵经液压操纵箱来的液压油通过举升缸的作用，将油液的压力能变为机械能，从而使箱斗举升。
举升控制阀
举升控制阀的作用是将油泵来的具有一定压力的油送到举升缸或油箱中去，当箱斗下降时，举升缸的油经控制阀回到油箱中去。
箱斗
箱斗是自卸汽车的重要组成部分，其重量大约占车自重的1／4，一般为‘V’形；箱斗底部有缓冲橡胶块和两支座通过销轴与车架相连，两侧两支座与举升缸上吊耳用球关节轴承相连。
五、制动系统
汽车制动系统的功用是视需要使汽车减速或在最短的距离内停车，并保证汽车停放可靠，不致自动滑溜。
一般汽车制动系统至少装有两套制动机构；一套是行车制动装置，主要用于汽车行驶时减速和停车；另一套是停车制动装置，主要用于停车后防止汽车滑溜。
制动系统主要由驻车制动阀、减压阀、快速卸载阀等元件组成。
车轮制动器
根据车轮制动器中旋转元件的不同，车轮制动器可分为鼓式制动器和盘式制动两大类。
1、鼓式制动器
鼓式制动器多为内张双蹄式，但是由于制动蹄张开装置的型式、张开力作用点和制动蹄支撑点的布置方式等不同，其工作性能也有所不同。
2、盘式制动器
盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面为工作表面的金属圆，称为制动盘。
其固定元件可分为钳盘式和全盘式。
由于矿用汽车要求制动力较大，多采用全盘式制动器。
六、附属装置
1、通风装置
自然通风、通风取暖装置、空气调节装置和冷气装置
2、雨刷器
3、门锁
第三节机械传动式自卸汽车构造
以中国重汽集团生产的斯达—斯太尔1491.28/K29/6*4车型为例进行介绍（略）
第四节液力机械传动式自卸汽车简介
以别拉斯—7532型矿用自卸车为例进行介绍（略）
第五节电传动式自卸汽车简介
电动轮自卸汽车是一种用于大型露天矿或大型水利工程的非公路自卸汽车，主要由动力总成、电传动系统、行驶系统、液压系统、制动系统、车厢及驾驶室等组成。
工作原理
电动轮自卸汽车的无级变速电传动系统与机械传动系统在原理上不同。
工作过程是用一台柴油机带动同步发电机运转，由励磁系统调控发电机的输出电流、电压，经整流柜整流后变成直流，在电控系统中电能被送到后桥电动轮内的直流牵引电动机中。
电机转子的旋转运动，经轮边减速器减速后带动车轮转动；当汽车需要制动时，车轮内的牵引电动机通过电气线路的转换作发电机运行，将车的动能转换为电能消耗在电阻栅上，使汽车获得所需的制动力。
以湖南湘潭电机厂生产的SF3012型108t电动轮自卸车为例进行介绍（略）
第四章矿用自卸汽车电气部分构造
教学要求：
1、了解机械式传动式、液力机械传动式电气部分构造
2、了解电传动式电气部分构造
第一节机械式传动式、液力机械传动式电气部分构造
一、蓄电池
靠内部的化学反应来储存电能和向外供电的。
二、发电机
由柴油机带动旋转而发电的
三、交流式发电机
矿用自卸汽车一般采用交流式发电机
四、启动电动机
主要由直流电动机、动力传动机构和单向离合器等组成
第二节电传动式电气部分构造
一、简介
1、直流发电机—直流发电机系统
2、交流发电机—直流发电机系统
3、交—直—交流电传动系统
4、交—交流传动系统
二、电传动工作控制原理
1、电气系统功用、性能、结构
2、电气系统工作原理
三、主回路
1、概述
2、主发电机和辅助发电机
3、牵引电动机
四、操纵回路
五、仪表和开关
1、仪表方面
气压表、电压表、工作小时表、车速表、转速表、油压表、油温表、电流表、水温表等
2、指示灯方面
远光指示灯、工作制动灯、机油压力灯、水温指示灯、接地指示灯、紧急转向灯、制动锁定指示灯等。
3、其他方面
灯开关、钥匙开关、加热器开关、停车制动开关、报警器、空气滤清器指示器等
4、操纵设备
选择器开关、制动踏板、加速踏板、举升手柄、气喇叭、变光器等。
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