關于梭車轉向系統的研究

摘?要：煤礦井下的電牽引梭車（以下簡稱梭車）是煤礦短臂機械化開采的重要設備之一，井下工作環境比較特殊，梭車需要實現較小的轉彎半徑在狹窄的巷道中轉向。四輪轉向在梭車上的應用，有效地提高了梭車的轉向靈活性和巷道通過性能，并在煤礦井下工況得到了實踐和驗證，對梭車的發展和研究起到了一定作用。

關鍵詞：梭車;轉向系統;轉彎半徑小

1.引言

在車輛的轉向形式中，偏轉四輪轉向和鉸接式轉向可實現較小的轉彎半徑。梭車外形尺寸和軸距均較大，且為整體式車體，為減小轉彎半徑，適應井下狹窄的巷道，故采用了偏轉四輪轉向。

2.梭車轉向系統的結構、工作原理和參數計算

2.1結構組成和布置

梭車四輪轉向結構組成如圖一所示，它包括車輪1、輪邊減速機2、轉向塊8和驅動油缸9等。左、右驅動油缸分別通過桿機構驅動斜對角的兩個車輪轉向，這兩個車輪再通過桿機構拉動另外兩個車輪轉向。左、右兩個轉向塊通過花鍵與聯動桿連接，以保證兩側車輪轉向同步。轉向前為使轉向塊在中間位置，在轉向塊上做有標記，裝配時，應注意標記與水平面垂直。

圖一

1-車輪;2-上轉向臂;3-輪邊減速機;4-橫拉桿;5-下轉向臂;6-聯動桿;7-鉸接球頭銷;8-轉向塊;9-驅動油缸;10-縱拉桿

2.2工作原理

梭車轉向系統的轉向動力由兩個轉向油缸產生，轉向油缸一端固定到車體上，另外一端與轉向塊鉸接，油缸頂桿的力作用于轉向塊上，使之圍繞聯動桿擺轉。轉向塊同時通過鉸接球頭銷與縱拉桿一端鉸接，帶動縱拉桿運動。

輪邊減速機為鉸接結構，固定端安裝到梭車車體上，轉動端與上轉向臂和下轉向臂連接，且車輪也安裝到輪邊減速機轉動端上。縱拉桿的另一端通過鉸接球頭銷與上轉向臂鉸接，縱拉桿再帶動上轉向臂及輪邊減速機的可轉動端偏轉，則車輪和下轉向臂隨之偏轉。

下轉向臂通過鉸接球頭銷與橫拉桿鉸接，橫拉桿帶動另一側輪邊減速機上的下轉向臂偏轉，則輪邊減速機轉動端偏轉，同時車輪隨之偏轉。

轉向時兩轉向油缸同時動作，推拉力共同作用，通過聯動桿保證兩個轉向塊擺轉同步，控制前后車輪同時發生偏轉，完成梭車四輪轉向動作。

2.3參數計算

2.3.1主要參數的確定

梭車四輪轉向如圖二所示：

L——軸距?L=L1+L2

O——轉向中心位置

R——轉向半徑

α1、α2——前后內輪偏轉角

β1、β2——前后外輪偏轉角

K1、K2——左右轉向臂間距

無側滑轉向使得轉向過程中輪胎偏角必須滿足下列條件：L1=L2，α1=α2，β1=β2，K1=K2且同側車輪的偏轉方向相反[1]，內側轉向角大于外側轉向角，以保證梭車正常行駛。

圖二

已知前后車輪內側偏轉角α和軸距L，可通過圖二確定梭車的轉向中心位置O、前后車輪外側偏轉角β和轉彎半徑R，從而再根據整車的外形尺寸確定梭車轉向時可適應的巷道寬度。通常內側車輪轉向角為22°，軸距為3m，車體長為9.3m，寬為3.2m，可載重15t煤的梭車，可在寬5m以內的巷道中靈活轉向。

2.3.2油缸驅動力F計算

設液壓系統轉向油壓為P，油缸無桿腔截面積為S1，油缸有桿腔有效作用面積為S2，油缸內徑為D，油缸頂桿外徑為d，則S1=πD2/4，S2=πD2/4-πd2/4，那么驅動油缸對轉向塊的驅動力為[2]，只要驅動力F大于轉向阻力即可實現梭車的轉向功能。

3.結論

四輪轉向在梭車上的應用有效地解決了井下工況對梭車轉向要求機動靈活的問題，保證了梭車的通過性能，這種轉向方式也可以在類似整體式車架的車輛上得到應用。

參考文獻：

[1]劉貴召.梭車轉向系及差速實現方法探討[D].黑龍江：煤礦機械，2009

[2]盛敬超.液壓流體力學[M].北京：機械工業出版社，1983.

作者簡介：

趙闖（1981—），女，遼寧沈陽人，機械工程師，中級職稱，遼寧工業大學汽車工程專業畢業，現在三一重型裝備有限公司從事礦用車輛的設計工作。