鮑遠(yuǎn)通

(承德石油高等專科學(xué)校汽車工程系，河北承德 067000)

重型組合式動(dòng)力運(yùn)輸車液壓懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鮑遠(yuǎn)通

(承德石油高等?？茖W(xué)校汽車工程系，河北承德 067000)

重型組合式動(dòng)力運(yùn)輸車由懸掛、驅(qū)動(dòng)橋、從動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動(dòng)力、制動(dòng)及液壓系統(tǒng)等部分組成，其中懸掛部分采用先進(jìn)的液壓平衡獨(dú)立懸掛，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是每一個(gè)軸線都包括兩個(gè)液壓懸掛，每個(gè)液壓懸掛中的液壓油缸都采用單作用式柱塞缸，最終通過該油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)以達(dá)到適應(yīng)凹凸不平路面及載貨臺(tái)面自由升降的效果。

運(yùn)輸車;液壓懸掛;設(shè)計(jì)

1 整車簡介

組合式動(dòng)力運(yùn)輸車屬于重型運(yùn)輸車的一種，多用于港口運(yùn)輸、船舶打造，以及一些大型物件的運(yùn)輸中。例如在船舶打造中，需要大型重載的動(dòng)力平板車來完成船體分段和大型構(gòu)件的陸上運(yùn)輸與平移工作［1］。由于工作空間相對(duì)狹窄，要求體積復(fù)雜的平板車在工作過程中保持車身平穩(wěn)，能夠靈活準(zhǔn)確轉(zhuǎn)向以及縱、橫行駛，以接近各個(gè)工序現(xiàn)場或避讓其它設(shè)備，對(duì)平板車的安全性和可靠性要求較高，以適應(yīng)惡劣的現(xiàn)場環(huán)境。

該車是“機(jī)－電－液”相結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)品。采用液壓驅(qū)動(dòng)、液壓懸掛、獨(dú)立轉(zhuǎn)向以及整車液壓升降調(diào)平［2］。采用車載PLC來控制驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、升降和調(diào)平，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)直行、斜行、橫行、八字轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向等多種運(yùn)行模式。整車運(yùn)行非常靈活，在較小的場合，可實(shí)現(xiàn)無滑移或少滑移轉(zhuǎn)向。

本車主要結(jié)構(gòu)由車架、懸掛、驅(qū)動(dòng)橋、從動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室及動(dòng)力、氣動(dòng)、液壓、電器、微電控制系統(tǒng)等部分組成［3－5］，如圖1 所示。

2 主要結(jié)構(gòu)

2.1 懸掛

采用剛性焊接式懸掛，液壓油缸作為支撐和減震，高度可調(diào)范圍±300 mm，油缸可以自動(dòng)補(bǔ)償或進(jìn)行擺動(dòng)，以適應(yīng)路面狀況。同時(shí)，在懸掛油缸進(jìn)油口位置安裝了雙管路防爆閥，它用來避免連接懸掛油缸的管路突然破裂而使車輛發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)。

2.2 驅(qū)動(dòng)橋

由直接安裝在輪組上的液壓馬達(dá)通過輪邊減速機(jī)驅(qū)動(dòng)輪組運(yùn)行，可以擺動(dòng)以適應(yīng)橫坡狀態(tài)。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 從動(dòng)橋

從動(dòng)輪上的氣動(dòng)剎車系統(tǒng)為行車制動(dòng)，提供緊急情況下的減速和制動(dòng)，制動(dòng)器由操作者通過剎車腳踏板操控。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

由液壓油缸推動(dòng)每個(gè)輪組上的轉(zhuǎn)向桿系，由電液比例閥進(jìn)行控制。每個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上都安裝了角位移傳感器，以實(shí)時(shí)檢測回轉(zhuǎn)狀況，為控制提供依據(jù)，以保證各個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)、精確地運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.5 動(dòng)力系統(tǒng)

該車動(dòng)力全部源于一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所有的動(dòng)作由液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、液壓懸掛各系統(tǒng)的液壓泵通過聯(lián)軸器聯(lián)接在該發(fā)動(dòng)機(jī)上。

2.6 制動(dòng)系統(tǒng)

該車配有空氣制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)器采用蹄式制動(dòng)器，雙腔彈簧蓄能制動(dòng)氣室利用彈簧能量和隔膜式制動(dòng)氣室工作，通過手動(dòng)控制閥使彈簧氣室放氣，由彈簧的作用起到制動(dòng)作用(駐車制動(dòng))，當(dāng)空氣壓縮機(jī)發(fā)生故障，靠彈簧的動(dòng)作就能起到制動(dòng)作用。當(dāng)腳踏制動(dòng)時(shí)，壓縮空氣從儲(chǔ)氣罐通過控制閥直接供給隔膜式制動(dòng)氣室制動(dòng)。如圖5所示。

2.7 液壓系統(tǒng)

整車的驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向及升降系統(tǒng)全部采用液壓傳動(dòng)。閉式系統(tǒng)主泵采用林德公司的HPV75泵。該泵采用電液比例控制，在泵的上方有兩個(gè)比例電磁鐵，通過調(diào)節(jié)輸入到電磁鐵的電流可改變泵的排量方向。該泵還具有壓力切斷功能(PCO):在系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)將排量減小，這樣僅有極少部分的油液經(jīng)高壓溢流閥溢流掉，最大限度的減少了系統(tǒng)的功率損失和發(fā)熱。

3 懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 液壓懸掛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

液壓平衡獨(dú)立懸掛廣泛應(yīng)用于世界各國的重型掛車上，其主要結(jié)構(gòu)如圖6所示。每一軸線包括兩個(gè)液壓懸掛，則每一液壓懸掛的滿載負(fù)荷為12.5 t。液壓懸掛中的液壓油缸采用一個(gè)單作用式柱塞缸，該油缸承擔(dān)了本組輪軸的全部負(fù)荷，通過油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)以適應(yīng)凹凸不平的路面及載貨臺(tái)面的自由伸降調(diào)節(jié)。

3.2 液壓懸掛受力分析

對(duì)液壓懸掛進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析表明，滿載時(shí)，在載貨臺(tái)最高狀態(tài)，液壓油缸受力最大。以轉(zhuǎn)臂為研究對(duì)象，其受力如圖7所示。G—液壓懸掛滿載負(fù)荷，G=125kN;F—液壓油缸作用力(kN);N—鉸鏈約束反力(kN)。

轉(zhuǎn)臂是在三個(gè)不平行的力(轉(zhuǎn)臂自重忽略)作用下處于平衡，由三力平衡定理可知，三力必交于一點(diǎn)。由正弦定理有:

則

3.3 確定液壓懸掛工作壓力

據(jù)液壓手冊(cè)，起重運(yùn)輸機(jī)械液壓執(zhí)行元件常用工作壓力為20～32MPa。因此初選液壓油缸的工作壓力為20MPa。由

式中:p—液壓油缸的工作壓力(MPa);

D—液壓油缸柱塞直徑(mm);

則:

結(jié)合液壓懸掛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將液壓油缸柱塞直徑圓整為D=140 mm。則滿載時(shí)液壓油缸的工作壓力為:

4 結(jié) 論

重型組合式動(dòng)力運(yùn)輸車采用液壓獨(dú)立懸掛系統(tǒng)，貨臺(tái)升降由液壓懸架完成，在液壓力作用下柱塞缸往外伸長，懸臂與懸架之間夾角不斷張大，貨臺(tái)可由最低伸至最高。在貨臺(tái)及貨物自重作用下柱塞缸往回收，貨臺(tái)可降至最低。同時(shí)通過懸掛油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)車輛還可以適應(yīng)凹凸不平的路面。

［1］ 周天佑.汽車列車選型與設(shè)計(jì)［M］.北京:交通部公路科學(xué)研究所情報(bào)資料室，1991.

［2］ 日本油空壓學(xué)會(huì)編.液壓氣動(dòng)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984.

［3］ 蔣崇賢.專用汽車設(shè)計(jì)［M］.武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

［4］ 徐達(dá)，蔣崇賢.專業(yè)汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，1998.

［5］ 張朝暉.ANSYS 8.0結(jié)構(gòu)分析及實(shí)例解析［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

Design of Heavy Combinable Trailers Hydraulic System

BAO Yuan-tong
(Department of Electrical and Electronic Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 067000，Hebei，China)

Heavy combinable trailer is composed of suspension，drive axle，driven axle，steering system，power，brake and hydraulic system.The hydraulic system adopts advanced hydraulic balance suspension，whose structure is characterized in each axis including two hydraulic suspensions.Each cylinder uses the single acting plunger cylinder.The telescopic movement of oil cylinder can help achieve the effect of adapting to uneven pavement and the free lifting of cargo table.

heavy combinable trailer;hydraulic system;design

U469

B

1008-9446(2012)01-0025-05

2012-01-16

鮑遠(yuǎn)通(1973－)，男，河北隆化人，承德石油高等?？茖W(xué)校汽車工程系副教授，主要從事汽車工程學(xué)科的教學(xué)與科研工作。