重型組合式動力運輸車液壓懸掛系統設計

鮑遠通

(承德石油高等專科學校汽車工程系，河北承德 067000)

重型組合式動力運輸車液壓懸掛系統設計

鮑遠通

(承德石油高等專科學校汽車工程系，河北承德 067000)

重型組合式動力運輸車由懸掛、驅動橋、從動橋、轉向系統、動力、制動及液壓系統等部分組成，其中懸掛部分采用先進的液壓平衡獨立懸掛，其結構特點是每一個軸線都包括兩個液壓懸掛，每個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動以達到適應凹凸不平路面及載貨臺面自由升降的效果。

運輸車;液壓懸掛;設計

1 整車簡介

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

該車是“機－電－液”相結合的高技術產品。采用液壓驅動、液壓懸掛、獨立轉向以及整車液壓升降調平［2］。采用車載PLC來控制驅動、轉向、升降和調平，同時能夠實現直行、斜行、橫行、八字轉向、原地轉向等多種運行模式。整車運行非常靈活，在較小的場合，可實現無滑移或少滑移轉向。

本車主要結構由車架、懸掛、驅動橋、從動橋、轉向系統、駕駛室及動力、氣動、液壓、電器、微電控制系統等部分組成［3－5］，如圖1 所示。

2 主要結構

2.1 懸掛

采用剛性焊接式懸掛，液壓油缸作為支撐和減震，高度可調范圍±300 mm，油缸可以自動補償或進行擺動，以適應路面狀況。同時，在懸掛油缸進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生傾覆的危險。

2.2 驅動橋

由直接安裝在輪組上的液壓馬達通過輪邊減速機驅動輪組運行，可以擺動以適應橫坡狀態。結構如圖2所示。

2.3 從動橋

從動輪上的氣動剎車系統為行車制動，提供緊急情況下的減速和制動，制動器由操作者通過剎車腳踏板操控。結構如圖3所示。

2.4 轉向系統

由液壓油缸推動每個輪組上的轉向桿系，由電液比例閥進行控制。每個回轉機構上都安裝了角位移傳感器，以實時檢測回轉狀況，為控制提供依據，以保證各個轉向機構能夠協調、精確地運動。結構如圖4所示。

2.5 動力系統

該車動力全部源于一臺柴油發動機，所有的動作由液壓系統來實現，驅動、轉向、液壓懸掛各系統的液壓泵通過聯軸器聯接在該發動機上。

2.6 制動系統

該車配有空氣制動系統。制動器采用蹄式制動器，雙腔彈簧蓄能制動氣室利用彈簧能量和隔膜式制動氣室工作，通過手動控制閥使彈簧氣室放氣，由彈簧的作用起到制動作用(駐車制動)，當空氣壓縮機發生故障，靠彈簧的動作就能起到制動作用。當腳踏制動時，壓縮空氣從儲氣罐通過控制閥直接供給隔膜式制動氣室制動。如圖5所示。

2.7 液壓系統

整車的驅動、轉向及升降系統全部采用液壓傳動。閉式系統主泵采用林德公司的HPV75泵。該泵采用電液比例控制，在泵的上方有兩個比例電磁鐵，通過調節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):在系統壓力達到設定值時自動將排量減小，這樣僅有極少部分的油液經高壓溢流閥溢流掉，最大限度的減少了系統的功率損失和發熱。

3 懸掛系統設計

3.1 液壓懸掛結構特點

液壓平衡獨立懸掛廣泛應用于世界各國的重型掛車上，其主要結構如圖6所示。每一軸線包括兩個液壓懸掛，則每一液壓懸掛的滿載負荷為12.5 t。液壓懸掛中的液壓油缸采用一個單作用式柱塞缸，該油缸承擔了本組輪軸的全部負荷，通過油缸的伸縮運動以適應凹凸不平的路面及載貨臺面的自由伸降調節。

3.2 液壓懸掛受力分析

對液壓懸掛進行機構分析表明，滿載時，在載貨臺最高狀態，液壓油缸受力最大。以轉臂為研究對象，其受力如圖7所示。G—液壓懸掛滿載負荷，G=125kN;F—液壓油缸作用力(kN);N—鉸鏈約束反力(kN)。

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

則

3.3 確定液壓懸掛工作壓力

據液壓手冊，起重運輸機械液壓執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:

結合液壓懸掛結構設計將液壓油缸柱塞直徑圓整為D=140 mm。則滿載時液壓油缸的工作壓力為:

4 結 論

重型組合式動力運輸車采用液壓獨立懸掛系統，貨臺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，貨臺可由最低伸至最高。在貨臺及貨物自重作用下柱塞缸往回收，貨臺可降至最低。同時通過懸掛油缸的伸縮運動車輛還可以適應凹凸不平的路面。

［1］ 周天佑.汽車列車選型與設計［M］.北京:交通部公路科學研究所情報資料室，1991.

［2］ 日本油空壓學會編.液壓氣動手冊［M］.北京:機械工業出版社，1984.

［3］ 蔣崇賢.專用汽車設計［M］.武漢:武漢工業大學出版社，1994.

［4］ 徐達，蔣崇賢.專業汽車結構與設計［M］.北京:北京理工大學出版社，1998.

［5］ 張朝暉.ANSYS 8.0結構分析及實例解析［M］.北京:機械工業出版社，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

鮑遠通(1973－)，男，河北隆化人，承德石油高等專科學校汽車工程系副教授，主要從事汽車工程學科的教學與科研工作。