分析軍用越野汽車液壓翻轉(zhuǎn)備輪架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

楊曉楠 孟 鑫 張丹丹 王 晨 張建強(qiáng)

(1.北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所，山西 太原 030006；2.中國電子科技集團(tuán)第33研究所，山西 太原 030006)

1 液壓翻轉(zhuǎn)備輪架工程概況

液壓翻轉(zhuǎn)備輪架主要的任務(wù)就是安置備輪，不僅可以更換輪胎還可以讓輪胎隨意升降。由于不同客戶的需求不同，整車安裝方面的需求也會(huì)不同，不同的裝置都需要安裝在固定的備輪架之上，主要的要求就是操作的過程能夠更加方便并具有較高的安全系數(shù)。

備輪翻轉(zhuǎn)主要是因?yàn)椴倏v控制的過程中對總體的閥門進(jìn)行控制，能夠確保無桿腔充油和有桿腔充油之間能夠?qū)崿F(xiàn)互相切換，使得備輪可以隨意翻轉(zhuǎn)[1]。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以給備輪翻轉(zhuǎn)提供一定的動(dòng)力，連接備輪控制閥的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和控制閥總成油路。驅(qū)動(dòng)助力缸的過程中可以借助油泵中發(fā)揮的壓力對閥總成進(jìn)行控制，促使備輪可以自由地上下驅(qū)動(dòng)，使得輪胎的更換更加方便和快速。

2 液壓翻轉(zhuǎn)備輪架輕量化設(shè)計(jì)

輕量化設(shè)計(jì)最早是對尺寸進(jìn)行優(yōu)化，更是在汽車輕量化技術(shù)中最早展開應(yīng)用，仔細(xì)到零件尺寸的細(xì)節(jié)優(yōu)化。液壓翻轉(zhuǎn)備輪架輕量化設(shè)計(jì)就是將結(jié)構(gòu)中存在的空心型鋼改成規(guī)格與槽鋼比較接近的一種鋼材。對零部件的尺寸進(jìn)行更換，把握好壁厚的重要參數(shù)，將液壓翻轉(zhuǎn)備輪架上面的重量減輕，確保液壓翻轉(zhuǎn)備輪架的強(qiáng)度，加強(qiáng)其安全性能。當(dāng)翻轉(zhuǎn)不管以任何形式呈現(xiàn)時(shí)，能夠有效達(dá)到強(qiáng)度、剛度方面的要求。

分析液壓翻轉(zhuǎn)備輪架方面的現(xiàn)狀，在滿足客戶需求的基礎(chǔ)下，對整車實(shí)施布置，將一些重要的設(shè)備保留下來，保證總成安裝在位置上能夠保持不變，對備輪架分裝總成結(jié)構(gòu)加以分析，了解使用方面的相關(guān)條件。通過三維建模理論對備輪架分裝總成簡單進(jìn)行處理，運(yùn)用高科技軟件構(gòu)建三維模型。

3 液壓翻轉(zhuǎn)備輪架存在的問題

3.1 液壓翻轉(zhuǎn)備輪架功能

液壓翻轉(zhuǎn)備輪架主要的作用是對備輪進(jìn)行安置，特別是在輪胎進(jìn)行更換的過程中，需要對總閥進(jìn)行控制，并對液壓系統(tǒng)中存在的液壓油進(jìn)行改變，發(fā)揮出備輪的升降功能。但是，因?yàn)榭蛻舻男枨蟛煌托枰獙φ麄€(gè)車輛有效展開布置，這個(gè)時(shí)候就需要將更多的裝置固定在備輪架上面，并且對相關(guān)總成的要求較高，不僅要求其操作過程較為方便，還需要操作起來更加安全。備輪翻轉(zhuǎn)動(dòng)力都是出自于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的，這種系統(tǒng)中控制閥以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都是有機(jī)連接在一起，一般是通過油泵中的壓力油對閥總成進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)助力缸的驅(qū)動(dòng)，讓助力缸中無桿腔充油或者是有桿腔充油之間可以有效地轉(zhuǎn)換，有效推動(dòng)助力缸，或者是讓備輪能夠隨意地上升和下降，更換輪胎的過程中能夠更加方便和快速。

3.2 液壓翻轉(zhuǎn)備輪架存在的問題

對于液壓翻轉(zhuǎn)備輪架中存在的問題，通過對客戶的了解并實(shí)施相關(guān)研究可以得出，備輪架分裝總成的動(dòng)力源一般都是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的，備輪架分裝中助力油缸在安裝過程中位置對于轉(zhuǎn)向油灌來說要高很多。將整車備輪架總成安裝完成后做好調(diào)試，將液壓油在備輪架助力油缸中全部裝滿，這樣才能夠達(dá)到技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)。但是因?yàn)殚L期沒有使用液壓備輪架分裝總裝置，這就致使備輪架液油會(huì)出現(xiàn)泄漏，導(dǎo)致備輪架上液壓油缸中的油壓會(huì)持續(xù)下降，液壓油會(huì)通過轉(zhuǎn)向管路重新返回油灌中，讓油灌發(fā)生轉(zhuǎn)向，并從中溢出更多油。再次對備輪架分裝進(jìn)行使用時(shí)，因?yàn)橛透字杏土坎蛔悖瑐漭啎?huì)在較大的角度下快速下降，導(dǎo)致備用輪架總成梁總的位置出現(xiàn)彎曲甚至發(fā)生變形。

4 液壓翻轉(zhuǎn)備輪架存在問題的解決措施

對液壓翻轉(zhuǎn)備輪架中存在的問題進(jìn)行分析，就能夠更好地滿足客戶的需求，對整個(gè)車輛合理進(jìn)行布置，將空濾器以及工具箱保留下來。在上裝備位置發(fā)生不變的前提下，能夠解決一些油罐溢油的情況，還會(huì)對支撐梁發(fā)生的變形問題進(jìn)行解決，讓汽車整體的質(zhì)量能夠得到保證，對備輪架分裝總成結(jié)構(gòu)中不足的地方加以改進(jìn)，安裝備輪架分總成中助力油缸的位置時(shí)需要適當(dāng)降低，解決備輪架長期閑置的弊端，避免因?yàn)橛透仔孤┮疝D(zhuǎn)向油缸泄漏，避免出現(xiàn)支撐梁總成存在的變形問題。

5 液壓翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)備輪架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)與分析

5.1 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)整個(gè)車方面的要求以及備輪架分裝方面的狀態(tài)，將不同裝置的位置掌握到位，對于備輪架分裝總成來說需要降低助力油缸的位置，使得助力油缸的位置能夠低于油灌安裝，采用NX軟件構(gòu)建三維模型。

5.2 F-S分析

依據(jù)具體的備輪胎分裝對助力油缸的安裝位置合理把控，舉升備輪結(jié)構(gòu)讓其受力的過程中需要采用曲柄四連桿機(jī)構(gòu)原理，將助力油缸色行程和推力有效計(jì)算出來。

5.3 ANSYS分析

利用ANSYS軟件，掌握備輪架結(jié)構(gòu)的具體特征，對結(jié)構(gòu)中存在的危險(xiǎn)點(diǎn)或者是支撐梁承受的力進(jìn)行分析。

5.4 臺(tái)架實(shí)驗(yàn)

依據(jù)軍用裝備方面不同的需求，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對實(shí)際工況進(jìn)行模擬，并進(jìn)行多循環(huán)舉升動(dòng)作。對槽鋼結(jié)構(gòu)承載的液壓翻轉(zhuǎn)備輪架所受的耐沖力以及震動(dòng)情況進(jìn)行檢測。依據(jù)這種車型具體的情況對實(shí)驗(yàn)道路的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，確保其具有較強(qiáng)的可靠性。

5.5 分析計(jì)算結(jié)果

依據(jù)備輪架分裝總成預(yù)算油缸的安裝位置，分析安裝細(xì)節(jié)問題，以曲柄四連桿機(jī)構(gòu)方面大的原理對備輪舉升過程中系統(tǒng)受到的力進(jìn)行分析，并對助力油缸過程中產(chǎn)生的推力進(jìn)行計(jì)算，達(dá)到備輪翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)方面的要求。采用ANSYS軟件實(shí)施分析后就可以看到液壓翻轉(zhuǎn)備輪架和油缸備輪架分裝總成在相互作用下產(chǎn)生的最大應(yīng)力點(diǎn)，確保液壓翻轉(zhuǎn)在使用過程中具備較大的強(qiáng)度，并達(dá)到性能方面的要求。

6 結(jié)語

油缸低置結(jié)構(gòu)中的備輪架分裝總成，將其中存在的過濾器以及工具箱全部保留下來，保證固定的備輪架分裝位置不會(huì)發(fā)生變化，使得備輪架助力油缸中出現(xiàn)的油罐不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向溢油，減少翻轉(zhuǎn)備輪架翻轉(zhuǎn)的過程中支撐梁出現(xiàn)的變形情況。通過實(shí)驗(yàn)以及考核方面的驗(yàn)證，使得車輛的整體性能得到保證，從而更好地廣泛應(yīng)用。