特种车辆转向液压系统设计改进研究

特种车辆转向液压系统设计改进研究

王靖

国家能源集团神东煤炭集团生产服务中心 内蒙古鄂尔多斯 017209

摘    要：

随着我国经济的不断发展, 特种车辆的数量也在逐年增加, 保障了社会生产生活的正常运转。由于特种车辆数量的增加, 及其在生产和生活中发挥的作用越来越显著, 特种车辆的安全性成了社会共同关注的话题, 只有保障特种车辆的行驶安全, 才能够提升其应用价值。其中, 转向系统是特种车辆中的关键系统之一, 加强对于特种车辆转向液压系统的设计和改进, 是促进特种车辆性能提升的关键环节。文章将通过分析转向系统的原理, 对特种车辆的摆尾现象进行研究, 探索特种车辆转向液压系统设计改进策略。

关键词：

特种车辆; 转向液压系统; 设计改进;

导言：

特种车辆的规格设计超过了车辆的界限, 并且用途也比较特殊。有的特种车辆也有固定装置设备或者特种牌照, 比如消防车、军事监理车、救护车和运钞车等等。在特殊车辆的行驶过程中, 转向系统的设计质量直接关系到车辆的行驶安全, 对于特种车辆行驶的灵活性、安全性与操纵稳定性, 转向系统能够发挥巨大作用。尤其是随着我国经济和科技的不断进步, 特种车辆的应用更加广泛, 是现代化建设中必不可少的组成部分。但是, 增加特种车辆的重量和长度, 会增加其转弯半径, 降低了特种车辆的灵活性。采用多轴专项技术, 能够有效提升特种车辆的转向性能, 对于特种车辆的机动性提升有一定的作用。但是, 特种车辆在空载情况下, 高速行驶过程中如果进行转向, 会存在一定的摆尾现象, 存在一定的安全威胁。

1 特种车辆转向液压系统的组成及原理

六轴自行式车辆是某特种车辆的主要形式, 转向系统为液压助力转向系统, 一、二、五、六桥转向, 三、四桥非转向, 是此六轴自行式特种车辆的主要结构形式。前后贯通式是其主要的转向杆系构成方式, 一、二、五、六桥转向摆臂连接靠机械连杆来完成。对于转向桥的转角关系, 转向杆系能够提供有效保障, 存在一个自由度。转向液压系统来实现转向杆系的推动, 在保障车辆正常转向的过程中, 转向杆系能够在转向液压系统的推动下, 将车轮转向一定的角度。

将转向油缸设置在一、二、五、六桥中, 能够保障转向杆系受力时的均匀性, 内部串通是转向油缸工作油路的主要特点, 转向油缸的一端与转向杆系相连, 另一端与车架相连, 油缸长度在液压力的作用下能够发生改变, 从而促使转向杆系产生动作, 完成转向功能。反馈拉杆、方向盘连接转向器, 那么方向盘在驾驶员的操控下就能够对车辆实现转向功能。转向器由于是与方向盘相连的, 当驾驶员转动方向盘左转时, 也会带动转向器, 阀口的打开是由于转向器动作使阀芯向上运动导致的。各桥转向油缸中会有转向油源中的高压油流入, 在此过程中依赖于阀口的打开。油缸的长度发生一定的变化, 此时油缸缩短的情况发生在一桥和五桥油缸, 油缸伸长的情况发生在二桥和六桥, 一桥、二桥车轮的左转和五桥、六桥车轮的右转, 能够由于油缸长度变化驱动转向杆系动作而实现。当转向到一定的角度之后, 转向器会被转向杆系中的反馈拉杆推动, 实现阀口的关闭[1]。

特种车辆的多轴转向功能, 能够通过液压助力和机械连接的方式来实现, 其结构具有简洁方便的特点, 能够提升特种车辆的可靠性与机动性。在满载状态下, 车辆的转向能够正常进行, 但是在空载状况下高速行驶, 转向会出现一定的摆尾现象, 这是在特种车辆转向液压系统设计改进中需要注意的主要问题。

2 特种车辆摆尾现象的原因

在满载状态下, 特种车辆的转向系统能够正常运转, 驾驶员也能够在行驶的过程中正常完成转向。但是, 在空载状态下, 如果特种车辆要完成转向, 就会出现一定的问题, 影响特种车辆的转向, 造成安全威胁。在特种车辆行驶的过程中, 如果驾驶员操作方向盘, 车辆尾部会跟随此次操作动作, 摆尾现象就会由于后桥动作先于前桥而产生, 严重影响驾驶员的驾驶安全。而在特种车辆行驶的过程中, 难免要根据路面状况进行方向盘的操作, 保障车辆的正常行驶, 如果摆尾现象非常严重, 那么就会导致车辆的失控。因此, 摆尾现象的存在不但会给特种车辆的驾驶带来一定的困难, 也会存在一定的安全威胁, 不利于特种车辆性能的发挥[2]。

后桥动作先于前桥动作, 是导致特种车辆出现摆尾现象的主要原因。前后贯通式是其主要的转向杆系构成方式, 一、二、五、六桥转向摆臂连接靠机械连杆来完成。对于各转向桥的转角关系, 转向杆系在一般情况下能够发挥控制作用, 但是如果特种车辆的长度过长, 转向杆系也会比较长, 转向杆系的刚度就不能够得到有效保证, 这就会导致后桥动作先于前桥动作, 出现摆尾现象。转向杆系的刚度不能够满足要求, 是导致特种车辆产生摆尾现象的重要原因。

液压系统的运行状况也会导致特种车辆出现摆尾现象。由于在设计液压系统的过程中, 主要是根据特种车辆的满载状态进行设计的, 转向油缸之间存在着连通, 具有相同的系统压力, 转向桥轴荷在特种车辆转向时也保持一致, 具有相同的转向桥阻力, 各转向桥的转向动作, 能够由于系统压力的升高而同时产生。荷载分布的改变会出现在特种车辆空载运行时, 五、六桥轴荷会小于一、二桥轴荷, 这就会使得五、六桥转向阻力小于一、二桥转向阻力。因此, 五、六桥转向压力会由于系统压力的升高, 而导致五、六桥动作推动杆系变形。只有当系统压力升高到一、二桥转向压力时, 其动作才会发生, 这就导致后桥动作先于前桥动作, 出现摆尾现象。

3 特种车辆转向液压系统设计改进策略

后桥动作先于前桥动作, 是导致特种车辆出现摆尾现象的直接原因, 为了避免在特种车辆空载行驶时出现摆尾现象, 可以采取一定的措施, 让前桥动作先于后桥动作, 那么就能够有效改善特种车辆的转向问题, 提升驾驶安全和机动性。在对特种车辆转向液压系统进行改进的过程中, 重点就是让前桥动作先于后桥动作。后桥转向阻力小于前桥转向阻力的状况, 发生在特种车辆空载运行的过程中, 为了实现后桥转向压力的提升, 需要将液压元件设置在后桥液压回路中, 保障后桥转向压力比前桥转向压力大, 能够促使前桥动作先于后桥动作, 避免在特种车辆空载行驶转向时出现摆尾现象[3]。

在改进特种车辆转向液压系统时, 将防偏摆阀设置于六桥油缸前, 能够实现后桥转向压力的提升, 从而避免特种车辆出现摆尾现象。为了提升后桥的转向压力, 需要将开启压力设置在两个调压阀中[4]。系统的压力会在特种车辆转向时上升, 如果上升的压力比调压阀设置的压力低, 那么前桥发生动作, 但是后桥不会因为压力的上升而动作, 能够有效避免特种车辆在转向时的摆尾。在油缸前安装防偏摆阀, 如果调压阀不能够开启, 憋压现象就会由于油缸的被动运动而产生。将安全阀设置在防偏摆阀中, 对于被动运动前的最高压力进行限定, 避免出现憋压现象, 能够有效提升特种车辆转向液压系统的安全性, 提升特种车辆的行驶可靠性。

4 试验验证过程

对于防偏摆阀进行转向试验, 能够不断完善特种车辆转向液压系统的性能, 保障改进方案的合理性。对于一、五、六桥左侧车轮转角变化状况进行测试, 应该在高速行驶转向状态下完成, 通过车轮动作顺序的对比, 能够对特种车辆转向液压系统进行有效改进和完善。在分析试验结果的过程中, 发现在未对特种车辆转向液压系统进行改进, 车辆空载行驶转向时, 六桥转向动作会先于一桥, 这就会造成特种车辆严重的摆尾现象。而在满载行驶转向时, 一桥转向动作会先于六桥转向动作。通过对比能够看出后桥动作先于前桥动作, 是造成特种车辆摆尾的主要原因, 这与上述分析结论一致[5]。

对特种车辆转向液压系统进行改进, 车辆空载行驶转向时, 一桥转向动作会先于六桥, 这就不会造成特种车辆的摆尾现象。而在满载行驶转向时, 一桥转向动作会先于六桥转向动作, 也不会出现摆尾现象。通过对比能够看出, 在改进特种车辆转向液压系统时, 将防偏摆阀设置于六桥油缸前的措施能够起到显著效果, 解决特种车辆的摆尾现象。

5 结束语

在特种车辆的空载行驶转向过程中, 出现的摆尾现象会降低特种车辆的机动性, 存在一定的安全隐患, 威胁驾驶员的行驶安全。当转向杆系刚度不够, 特种车辆转向时后桥动作先于前桥动作, 就会导致特种车辆出现摆尾现象。解决措施是将防偏摆阀设置于六桥油缸前, 能够提升后桥转向压力, 从而解决特种车辆的摆尾问题, 试验验证能够有效说明此方案具有很强的可行性。特种车辆转向液压系统设计改进, 提升了特种车辆的操作机动性与安全性。

参考文献

[1]何寥, 陈建有, 郭建伟, 等.特种车辆转向液压系统设计改进[J].液压气动与密封, 2017, 37 (07) :44-47.

[2]虞军胜, 段培勇.自行式多轴特种车辆电控液压助力转向系统研究[J].液压与气动, 2013 (04) :36-39.

[3]吉强.井下重型特种车辆液压转向系统的优化设计[J].煤矿机械, 2012, 33 (07) :23-24.

[4]曹明伦.某特种运输车辆液压系统仿真研究[D].南京理工大学, 2011.

[5]王云超.多轴转向车辆转向性能研究[D].吉林大学, 2007.