特種車輛轉向液壓系統設計改進研究

朱寧

摘 要：隨著我國經濟的不斷發展，特種車輛的數量也在逐年增加，保障了社會生產生活的正常運轉。由于特種車輛數量的增加，及其在生產和生活中發揮的作用越來越顯著，特種車輛的安全性成了社會共同關注的話題，只有保障特種車輛的行駛安全，才能夠提升其應用價值。其中，轉向系統是特種車輛中的關鍵系統之一，加強對于特種車輛轉向液壓系統的設計和改進，是促進特種車輛性能提升的關鍵環節。文章將通過分析轉向系統的原理，對特種車輛的擺尾現象進行研究，探索特種車輛轉向液壓系統設計改進策略。

關鍵詞：特種車輛；轉向液壓系統；設計改進

中圖分類號：U463.4 文獻標志碼：A 文章編號：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

特種車輛的規格設計超過了車輛的界限，并且用途也比較特殊。有的特種車輛也有固定裝置設備或者特種牌照，比如消防車、軍事監理車、救護車和運鈔車等等。在特殊車輛的行駛過程中，轉向系統的設計質量直接關系到車輛的行駛安全，對于特種車輛行駛的靈活性、安全性與操縱穩定性，轉向系統能夠發揮巨大作用。尤其是隨著我國經濟和科技的不斷進步，特種車輛的應用更加廣泛，是現代化建設中必不可少的組成部分。但是，增加特種車輛的重量和長度，會增加其轉彎半徑，降低了特種車輛的靈活性。采用多軸專項技術，能夠有效提升特種車輛的轉向性能，對于特種車輛的機動性提升有一定的作用。但是，特種車輛在空載情況下，高速行駛過程中如果進行轉向，會存在一定的擺尾現象，存在一定的安全威脅。

1 特種車輛轉向液壓系統的組成及原理

六軸自行式車輛是某特種車輛的主要形式，轉向系統為液壓助力轉向系統，一、二、五、六橋轉向，三、四橋非轉向，是此六軸自行式特種車輛的主要結構形式。前后貫通式是其主要的轉向桿系構成方式，一、二、五、六橋轉向擺臂連接靠機械連桿來完成。對于轉向橋的轉角關系，轉向桿系能夠提供有效保障，存在一個自由度。轉向液壓系統來實現轉向桿系的推動，在保障車輛正常轉向的過程中，轉向桿系能夠在轉向液壓系統的推動下，將車輪轉向一定的角度。

將轉向油缸設置在一、二、五、六橋中，能夠保障轉向桿系受力時的均勻性，內部串通是轉向油缸工作油路的主要特點，轉向油缸的一端與轉向桿系相連，另一端與車架相連，油缸長度在液壓力的作用下能夠發生改變，從而促使轉向桿系產生動作，完成轉向功能。反饋拉桿、方向盤連接轉向器，那么方向盤在駕駛員的操控下就能夠對車輛實現轉向功能。轉向器由于是與方向盤相連的，當駕駛員轉動方向盤左轉時，也會帶動轉向器，閥口的打開是由于轉向器動作使閥芯向上運動導致的。各橋轉向油缸中會有轉向油源中的高壓油流入，在此過程中依賴于閥口的打開。油缸的長度發生一定的變化，此時油缸縮短的情況發生在一橋和五橋油缸，油缸伸長的情況發生在二橋和六橋，一橋、二橋車輪的左轉和五橋、六橋車輪的右轉，能夠由于油缸長度變化驅動轉向桿系動作而實現。當轉向到一定的角度之后，轉向器會被轉向桿系中的反饋拉桿推動，實現閥口的關閉[1]。

特種車輛的多軸轉向功能，能夠通過液壓助力和機械連接的方式來實現，其結構具有簡潔方便的特點，能夠提升特種車輛的可靠性與機動性。在滿載狀態下，車輛的轉向能夠正常進行，但是在空載狀況下高速行駛，轉向會出現一定的擺尾現象，這是在特種車輛轉向液壓系統設計改進中需要注意的主要問題。

2 特種車輛擺尾現象的原因

在滿載狀態下，特種車輛的轉向系統能夠正常運轉，駕駛員也能夠在行駛的過程中正常完成轉向。但是，在空載狀態下，如果特種車輛要完成轉向，就會出現一定的問題，影響特種車輛的轉向，造成安全威脅。在特種車輛行駛的過程中，如果駕駛員操作方向盤，車輛尾部會跟隨此次操作動作，擺尾現象就會由于后橋動作先于前橋而產生，嚴重影響駕駛員的駕駛安全。而在特種車輛行駛的過程中，難免要根據路面狀況進行方向盤的操作，保障車輛的正常行駛，如果擺尾現象非常嚴重，那么就會導致車輛的失控。因此，擺尾現象的存在不但會給特種車輛的駕駛帶來一定的困難，也會存在一定的安全威脅，不利于特種車輛性能的發揮[2]。

后橋動作先于前橋動作，是導致特種車輛出現擺尾現象的主要原因。前后貫通式是其主要的轉向桿系構成方式，一、二、五、六橋轉向擺臂連接靠機械連桿來完成。對于各轉向橋的轉角關系，轉向桿系在一般情況下能夠發揮控制作用，但是如果特種車輛的長度過長，轉向桿系也會比較長，轉向桿系的剛度就不能夠得到有效保證，這就會導致后橋動作先于前橋動作，出現擺尾現象。轉向桿系的剛度不能夠滿足要求，是導致特種車輛產生擺尾現象的重要原因。

液壓系統的運行狀況也會導致特種車輛出現擺尾現象。由于在設計液壓系統的過程中，主要是根據特種車輛的滿載狀態進行設計的，轉向油缸之間存在著連通，具有相同的系統壓力，轉向橋軸荷在特種車輛轉向時也保持一致，具有相同的轉向橋阻力，各轉向橋的轉向動作，能夠由于系統壓力的升高而同時產生。荷載分布的改變會出現在特種車輛空載運行時，五、六橋軸荷會小于一、二橋軸荷，這就會使得五、六橋轉向阻力小于一、二橋轉向阻力。因此，五、六橋轉向壓力會由于系統壓力的升高，而導致五、六橋動作推動桿系變形。只有當系統壓力升高到一、二橋轉向壓力時，其動作才會發生，這就導致后橋動作先于前橋動作，出現擺尾現象。

3 特種車輛轉向液壓系統設計改進策略

后橋動作先于前橋動作，是導致特種車輛出現擺尾現象的直接原因，為了避免在特種車輛空載行駛時出現擺尾現象，可以采取一定的措施，讓前橋動作先于后橋動作，那么就能夠有效改善特種車輛的轉向問題，提升駕駛安全和機動性。在對特種車輛轉向液壓系統進行改進的過程中，重點就是讓前橋動作先于后橋動作。后橋轉向阻力小于前橋轉向阻力的狀況，發生在特種車輛空載運行的過程中，為了實現后橋轉向壓力的提升，需要將液壓元件設置在后橋液壓回路中，保障后橋轉向壓力比前橋轉向壓力大，能夠促使前橋動作先于后橋動作，避免在特種車輛空載行駛轉向時出現擺尾現象[3]。

在改進特種車輛轉向液壓系統時，將防偏擺閥設置于六橋油缸前，能夠實現后橋轉向壓力的提升，從而避免特種車輛出現擺尾現象。為了提升后橋的轉向壓力，需要將開啟壓力設置在兩個調壓閥中[4]。系統的壓力會在特種車輛轉向時上升，如果上升的壓力比調壓閥設置的壓力低，那么前橋發生動作，但是后橋不會因為壓力的上升而動作，能夠有效避免特種車輛在轉向時的擺尾。在油缸前安裝防偏擺閥，如果調壓閥不能夠開啟，憋壓現象就會由于油缸的被動運動而產生。將安全閥設置在防偏擺閥中，對于被動運動前的最高壓力進行限定，避免出現憋壓現象，能夠有效提升特種車輛轉向液壓系統的安全性，提升特種車輛的行駛可靠性。

4 試驗驗證過程

對于防偏擺閥進行轉向試驗，能夠不斷完善特種車輛轉向液壓系統的性能，保障改進方案的合理性。對于一、五、六橋左側車輪轉角變化狀況進行測試，應該在高速行駛轉向狀態下完成，通過車輪動作順序的對比，能夠對特種車輛轉向液壓系統進行有效改進和完善。在分析試驗結果的過程中，發現在未對特種車輛轉向液壓系統進行改進，車輛空載行駛轉向時，六橋轉向動作會先于一橋，這就會造成特種車輛嚴重的擺尾現象。而在滿載行駛轉向時，一橋轉向動作會先于六橋轉向動作。通過對比能夠看出后橋動作先于前橋動作，是造成特種車輛擺尾的主要原因，這與上述分析結論一致[5]。

對特種車輛轉向液壓系統進行改進，車輛空載行駛轉向時，一橋轉向動作會先于六橋，這就不會造成特種車輛的擺尾現象。而在滿載行駛轉向時，一橋轉向動作會先于六橋轉向動作，也不會出現擺尾現象。通過對比能夠看出，在改進特種車輛轉向液壓系統時，將防偏擺閥設置于六橋油缸前的措施能夠起到顯著效果，解決特種車輛的擺尾現象。

5 結束語

在特種車輛的空載行駛轉向過程中，出現的擺尾現象會降低特種車輛的機動性，存在一定的安全隱患，威脅駕駛員的行駛安全。當轉向桿系剛度不夠，特種車輛轉向時后橋動作先于前橋動作，就會導致特種車輛出現擺尾現象。解決措施是將防偏擺閥設置于六橋油缸前，能夠提升后橋轉向壓力，從而解決特種車輛的擺尾問題，試驗驗證能夠有效說明此方案具有很強的可行性。特種車輛轉向液壓系統設計改進，提升了特種車輛的操作機動性與安全性。

參考文獻：

[1]何寥，陳建有，郭建偉，等.特種車輛轉向液壓系統設計改進[J].液壓氣動與密封，2017，37（07）：44-47.

[2]虞軍勝，段培勇.自行式多軸特種車輛電控液壓助力轉向系統研究[J].液壓與氣動，2013（04）：36-39.

[3]吉強.井下重型特種車輛液壓轉向系統的優化設計[J].煤礦機械，2012，33（07）：23-24.

[4]曹明倫.某特種運輸車輛液壓系統仿真研究[D].南京理工大學，2011.

[5]王云超.多軸轉向車輛轉向性能研究[D].吉林大學，2007.