特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)研究

朱寧

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，特種車(chē)輛的數(shù)量也在逐年增加，保障了社會(huì)生產(chǎn)生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于特種車(chē)輛數(shù)量的增加，及其在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮的作用越來(lái)越顯著，特種車(chē)輛的安全性成了社會(huì)共同關(guān)注的話(huà)題，只有保障特種車(chē)輛的行駛安全，才能夠提升其應(yīng)用價(jià)值。其中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是特種車(chē)輛中的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，加強(qiáng)對(duì)于特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，是促進(jìn)特種車(chē)輛性能提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章將通過(guò)分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理，對(duì)特種車(chē)輛的擺尾現(xiàn)象進(jìn)行研究，探索特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：特種車(chē)輛；轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)；設(shè)計(jì)改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）36-0086-02

Abstract： With the continuous development of China's economy， the number of special vehicles is increasing year by year， thus ensuring the normal operation of social production and life. Because of the increase in the number of special vehicles， and their role in production and life is more and more significant， the safety of special vehicles has become a common concern of the society. Only by ensuring the driving safety of special vehicles can we enhance its application value. Among them， the steering system is one of the key systems in the special vehicle， strengthening the design and improvement of the steering hydraulic system for the special vehicle is the key link to promote the performance improvement of the special vehicle. In this paper， the principle of steering system will be analyzed， the phenomenon of wagging tail of special vehicles will be studied， and the design improvement strategy of steering hydraulic system of special vehicles will be explored.

Keywords： special vehicle； steering hydraulic system； design improvement

特種車(chē)輛的規(guī)格設(shè)計(jì)超過(guò)了車(chē)輛的界限，并且用途也比較特殊。有的特種車(chē)輛也有固定裝置設(shè)備或者特種牌照，比如消防車(chē)、軍事監(jiān)理車(chē)、救護(hù)車(chē)和運(yùn)鈔車(chē)等等。在特殊車(chē)輛的行駛過(guò)程中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到車(chē)輛的行駛安全，對(duì)于特種車(chē)輛行駛的靈活性、安全性與操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠發(fā)揮巨大作用。尤其是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的不斷進(jìn)步，特種車(chē)輛的應(yīng)用更加廣泛，是現(xiàn)代化建設(shè)中必不可少的組成部分。但是，增加特種車(chē)輛的重量和長(zhǎng)度，會(huì)增加其轉(zhuǎn)彎半徑，降低了特種車(chē)輛的靈活性。采用多軸專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)，能夠有效提升特種車(chē)輛的轉(zhuǎn)向性能，對(duì)于特種車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性提升有一定的作用。但是，特種車(chē)輛在空載情況下，高速行駛過(guò)程中如果進(jìn)行轉(zhuǎn)向，會(huì)存在一定的擺尾現(xiàn)象，存在一定的安全威脅。

1 特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的組成及原理

六軸自行式車(chē)輛是某特種車(chē)輛的主要形式，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一、二、五、六橋轉(zhuǎn)向，三、四橋非轉(zhuǎn)向，是此六軸自行式特種車(chē)輛的主要結(jié)構(gòu)形式。前后貫通式是其主要的轉(zhuǎn)向桿系構(gòu)成方式，一、二、五、六橋轉(zhuǎn)向擺臂連接靠機(jī)械連桿來(lái)完成。對(duì)于轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)角關(guān)系，轉(zhuǎn)向桿系能夠提供有效保障，存在一個(gè)自由度。轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向桿系的推動(dòng)，在保障車(chē)輛正常轉(zhuǎn)向的過(guò)程中，轉(zhuǎn)向桿系能夠在轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的推動(dòng)下，將車(chē)輪轉(zhuǎn)向一定的角度。

將轉(zhuǎn)向油缸設(shè)置在一、二、五、六橋中，能夠保障轉(zhuǎn)向桿系受力時(shí)的均勻性，內(nèi)部串通是轉(zhuǎn)向油缸工作油路的主要特點(diǎn)，轉(zhuǎn)向油缸的一端與轉(zhuǎn)向桿系相連，另一端與車(chē)架相連，油缸長(zhǎng)度在液壓力的作用下能夠發(fā)生改變，從而促使轉(zhuǎn)向桿系產(chǎn)生動(dòng)作，完成轉(zhuǎn)向功能。反饋拉桿、方向盤(pán)連接轉(zhuǎn)向器，那么方向盤(pán)在駕駛員的操控下就能夠?qū)?chē)輛實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。轉(zhuǎn)向器由于是與方向盤(pán)相連的，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)左轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器，閥口的打開(kāi)是由于轉(zhuǎn)向器動(dòng)作使閥芯向上運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。各橋轉(zhuǎn)向油缸中會(huì)有轉(zhuǎn)向油源中的高壓油流入，在此過(guò)程中依賴(lài)于閥口的打開(kāi)。油缸的長(zhǎng)度發(fā)生一定的變化，此時(shí)油缸縮短的情況發(fā)生在一橋和五橋油缸，油缸伸長(zhǎng)的情況發(fā)生在二橋和六橋，一橋、二橋車(chē)輪的左轉(zhuǎn)和五橋、六橋車(chē)輪的右轉(zhuǎn)，能夠由于油缸長(zhǎng)度變化驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向桿系動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)向到一定的角度之后，轉(zhuǎn)向器會(huì)被轉(zhuǎn)向桿系中的反饋拉桿推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥口的關(guān)閉[1]。

特種車(chē)輛的多軸轉(zhuǎn)向功能，能夠通過(guò)液壓助力和機(jī)械連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)潔方便的特點(diǎn)，能夠提升特種車(chē)輛的可靠性與機(jī)動(dòng)性。在滿(mǎn)載狀態(tài)下，車(chē)輛的轉(zhuǎn)向能夠正常進(jìn)行，但是在空載狀況下高速行駛，轉(zhuǎn)向會(huì)出現(xiàn)一定的擺尾現(xiàn)象，這是在特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)中需要注意的主要問(wèn)題。

2 特種車(chē)輛擺尾現(xiàn)象的原因

在滿(mǎn)載狀態(tài)下，特種車(chē)輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，駕駛員也能夠在行駛的過(guò)程中正常完成轉(zhuǎn)向。但是，在空載狀態(tài)下，如果特種車(chē)輛要完成轉(zhuǎn)向，就會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題，影響特種車(chē)輛的轉(zhuǎn)向，造成安全威脅。在特種車(chē)輛行駛的過(guò)程中，如果駕駛員操作方向盤(pán)，車(chē)輛尾部會(huì)跟隨此次操作動(dòng)作，擺尾現(xiàn)象就會(huì)由于后橋動(dòng)作先于前橋而產(chǎn)生，嚴(yán)重影響駕駛員的駕駛安全。而在特種車(chē)輛行駛的過(guò)程中，難免要根據(jù)路面狀況進(jìn)行方向盤(pán)的操作，保障車(chē)輛的正常行駛，如果擺尾現(xiàn)象非常嚴(yán)重，那么就會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛的失控。因此，擺尾現(xiàn)象的存在不但會(huì)給特種車(chē)輛的駕駛帶來(lái)一定的困難，也會(huì)存在一定的安全威脅，不利于特種車(chē)輛性能的發(fā)揮[2]。

后橋動(dòng)作先于前橋動(dòng)作，是導(dǎo)致特種車(chē)輛出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象的主要原因。前后貫通式是其主要的轉(zhuǎn)向桿系構(gòu)成方式，一、二、五、六橋轉(zhuǎn)向擺臂連接靠機(jī)械連桿來(lái)完成。對(duì)于各轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)角關(guān)系，轉(zhuǎn)向桿系在一般情況下能夠發(fā)揮控制作用，但是如果特種車(chē)輛的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，轉(zhuǎn)向桿系也會(huì)比較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)向桿系的剛度就不能夠得到有效保證，這就會(huì)導(dǎo)致后橋動(dòng)作先于前橋動(dòng)作，出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向桿系的剛度不能夠滿(mǎn)足要求，是導(dǎo)致特種車(chē)輛產(chǎn)生擺尾現(xiàn)象的重要原因。

液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀況也會(huì)導(dǎo)致特種車(chē)輛出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象。由于在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的過(guò)程中，主要是根據(jù)特種車(chē)輛的滿(mǎn)載狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，轉(zhuǎn)向油缸之間存在著連通，具有相同的系統(tǒng)壓力，轉(zhuǎn)向橋軸荷在特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)也保持一致，具有相同的轉(zhuǎn)向橋阻力，各轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向動(dòng)作，能夠由于系統(tǒng)壓力的升高而同時(shí)產(chǎn)生。荷載分布的改變會(huì)出現(xiàn)在特種車(chē)輛空載運(yùn)行時(shí)，五、六橋軸荷會(huì)小于一、二橋軸荷，這就會(huì)使得五、六橋轉(zhuǎn)向阻力小于一、二橋轉(zhuǎn)向阻力。因此，五、六橋轉(zhuǎn)向壓力會(huì)由于系統(tǒng)壓力的升高，而導(dǎo)致五、六橋動(dòng)作推動(dòng)桿系變形。只有當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到一、二橋轉(zhuǎn)向壓力時(shí)，其動(dòng)作才會(huì)發(fā)生，這就導(dǎo)致后橋動(dòng)作先于前橋動(dòng)作，出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象。

3 特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)策略

后橋動(dòng)作先于前橋動(dòng)作，是導(dǎo)致特種車(chē)輛出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象的直接原因，為了避免在特種車(chē)輛空載行駛時(shí)出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象，可以采取一定的措施，讓前橋動(dòng)作先于后橋動(dòng)作，那么就能夠有效改善特種車(chē)輛的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，提升駕駛安全和機(jī)動(dòng)性。在對(duì)特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的過(guò)程中，重點(diǎn)就是讓前橋動(dòng)作先于后橋動(dòng)作。后橋轉(zhuǎn)向阻力小于前橋轉(zhuǎn)向阻力的狀況，發(fā)生在特種車(chē)輛空載運(yùn)行的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)后橋轉(zhuǎn)向壓力的提升，需要將液壓元件設(shè)置在后橋液壓回路中，保障后橋轉(zhuǎn)向壓力比前橋轉(zhuǎn)向壓力大，能夠促使前橋動(dòng)作先于后橋動(dòng)作，避免在特種車(chē)輛空載行駛轉(zhuǎn)向時(shí)出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象[3]。

在改進(jìn)特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)時(shí)，將防偏擺閥設(shè)置于六橋油缸前，能夠?qū)崿F(xiàn)后橋轉(zhuǎn)向壓力的提升，從而避免特種車(chē)輛出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象。為了提升后橋的轉(zhuǎn)向壓力，需要將開(kāi)啟壓力設(shè)置在兩個(gè)調(diào)壓閥中[4]。系統(tǒng)的壓力會(huì)在特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)上升，如果上升的壓力比調(diào)壓閥設(shè)置的壓力低，那么前橋發(fā)生動(dòng)作，但是后橋不會(huì)因?yàn)閴毫Φ纳仙鴦?dòng)作，能夠有效避免特種車(chē)輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的擺尾。在油缸前安裝防偏擺閥，如果調(diào)壓閥不能夠開(kāi)啟，憋壓現(xiàn)象就會(huì)由于油缸的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。將安全閥設(shè)置在防偏擺閥中，對(duì)于被動(dòng)運(yùn)動(dòng)前的最高壓力進(jìn)行限定，避免出現(xiàn)憋壓現(xiàn)象，能夠有效提升特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的安全性，提升特種車(chē)輛的行駛可靠性。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程

對(duì)于防偏擺閥進(jìn)行轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，能夠不斷完善特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的性能，保障改進(jìn)方案的合理性。對(duì)于一、五、六橋左側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)角變化狀況進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)該在高速行駛轉(zhuǎn)向狀態(tài)下完成，通過(guò)車(chē)輪動(dòng)作順序的對(duì)比，能夠?qū)μ胤N車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)進(jìn)行有效改進(jìn)和完善。在分析試驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在未對(duì)特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，車(chē)輛空載行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，六橋轉(zhuǎn)向動(dòng)作會(huì)先于一橋，這就會(huì)造成特種車(chē)輛嚴(yán)重的擺尾現(xiàn)象。而在滿(mǎn)載行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，一橋轉(zhuǎn)向動(dòng)作會(huì)先于六橋轉(zhuǎn)向動(dòng)作。通過(guò)對(duì)比能夠看出后橋動(dòng)作先于前橋動(dòng)作，是造成特種車(chē)輛擺尾的主要原因，這與上述分析結(jié)論一致[5]。

對(duì)特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，車(chē)輛空載行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，一橋轉(zhuǎn)向動(dòng)作會(huì)先于六橋，這就不會(huì)造成特種車(chē)輛的擺尾現(xiàn)象。而在滿(mǎn)載行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，一橋轉(zhuǎn)向動(dòng)作會(huì)先于六橋轉(zhuǎn)向動(dòng)作，也不會(huì)出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)比能夠看出，在改進(jìn)特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)時(shí)，將防偏擺閥設(shè)置于六橋油缸前的措施能夠起到顯著效果，解決特種車(chē)輛的擺尾現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

在特種車(chē)輛的空載行駛轉(zhuǎn)向過(guò)程中，出現(xiàn)的擺尾現(xiàn)象會(huì)降低特種車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性，存在一定的安全隱患，威脅駕駛員的行駛安全。當(dāng)轉(zhuǎn)向桿系剛度不夠，特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)后橋動(dòng)作先于前橋動(dòng)作，就會(huì)導(dǎo)致特種車(chē)輛出現(xiàn)擺尾現(xiàn)象。解決措施是將防偏擺閥設(shè)置于六橋油缸前，能夠提升后橋轉(zhuǎn)向壓力，從而解決特種車(chē)輛的擺尾問(wèn)題，試驗(yàn)驗(yàn)證能夠有效說(shuō)明此方案具有很強(qiáng)的可行性。特種車(chē)輛轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)，提升了特種車(chē)輛的操作機(jī)動(dòng)性與安全性。

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