自行式液压载重车多种独立转向系统研究-.pdf

返回 相似 举报
自行式液压载重车多种独立转向系统研究-.pdf_第1页
第1页 / 共4页
自行式液压载重车多种独立转向系统研究-.pdf_第2页
第2页 / 共4页
自行式液压载重车多种独立转向系统研究-.pdf_第3页
第3页 / 共4页
自行式液压载重车多种独立转向系统研究-.pdf_第4页
第4页 / 共4页
亲,该文档总共4页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述:
第 9卷第 4期 2 0 1 1 年 1 2月 中国工程机械学报 C HI NES E J OURNAL OF CONS TRUCTI ON MAC HI NER Y VoI . 9 No . 4 De c .2 01 1 自行式液压载重车多种独立转向系统研究 周爱斌 , 张建福 , 赵静一 , 程 斐 2 1 . 江苏海鹏特种车辆有 限公司 , 江苏 江 阴2 1 4 5 2 1 ; 2 . 燕 山大学机械工程学 院, 河北 秦皇岛0 6 6 0 0 4 摘要 详细阐述了自行式液压载重车目前采用的液压缸四连杆式、 齿轮齿条式和蜗轮蜗杆式以及马达减速机齿 轮式转向系统的工作原理, 通过重点分析比较这些转向系统的优缺点以及使用范围, 为今后液压载重车以及同 类重型运输车辆的转向系统的设计和选择提供了依据. 关键词自行式液压载重车; 液压缸四连杆式转向系统; 齿轮齿条式转向系统 ; 蜗轮蜗杆式转向系统 ; 马达减 速机齿轮式转向系统 中图分类号U 4 6 3 . 4 文献标识码 A 文章编号1 6 7 2 5 5 8 1 2 0 1 1 0 4 0 4 3 4 0 4 I nd e p e nd e nt s t e e r i ng s ys t e m s f or s e l f - pr o pe l l e d hydr a ul i c c a r r i e r s Z HOUAi b i n , Z H AN G J i a n - f u , Z H AO J i n g - y i 。 C H E NG F e i 1 J i a n g s u H a i p e n g S p e c i a l V e h ic l e s C o .L t d . , J i a n g y i n 2 1 4 5 2 1 , C h i n a ; 2 . Me c h a n i c a l E n g i n e e r in g Co l l e g e Y a n s h a n U n i v e r s i t y , Qi n h u a n g d a o 0 6 6 0 0 4 , C h i n a Ab s t r a c t P e r t a i n i n g t o s e l f - p r o p e l l e d h y d r a u l i c c a r r i e r s , t h e wo r k i n g p r i n c i p l e s o f s t e e r i n g s y s t e ms a r e s u mma r i z e d u p o n c u r r e n t l y a p p l i e d t y p e s o f h y d r a u l i c c y l i n d e r f o u r . 1 i n k a g e, g e a r r a c k a n d g e a r wo r m , a n d mo t o r r e d u c e r ge a r . By e mp h a s i z i n g o n a n a l y s i s a n d c o mp a r i s o n o n a d va nt a g e s a nd d i s a d v a nt a g e s o f b e . s p o k e s t e e r i n g s y s t e ms a n d t h e i r u t i l i z a t i o n r a n g e s , t h i s a p p r o a c h p r o v i d e s a r e f e r e n c e t o t h e s t e e r i n g s y s 。 t e rn d e s i g n a n d s e l e c t i o n f o r h y d r a u l i c c a r r i e r s a n d r e l e v a n t h e a v y t r a n s p o r t v e h i c l e s . Ke y wo r d s s e l f p r o p e l l e d h y d r a u l i c c a r r i e r ;h y d r a u l i c c y l i n d e r f o u r . 1 i n k a g e s t e e r i n g s y s t e mg e a r a n d r a c k s t e e r i n g s y s t e m;g e a r a n d wo r m s t e e r i n g s y s t e m ;g e a r mo t o r r e d u c e r s t e e r i n g s y s t e m 自行式液压载重车 也称液压平板车 是运输大型零部件及产品的常用运载工具 , 适用于港 口、 船厂、 施工建设等场合Ⅲ. 为了实现全方位转向, 完成复杂的现场作业任务 , 液压载重车的转 向系统采用独立转 向方式 . 液压载重车的独立转向主要是指每个悬挂都有 1 个单独 的转向驱动, 通过控制这些驱动实现整车 的 不同转向模式, 根据转向驱动方式的不同目前主要包括液压缸四连杆式、 齿轮齿条式和蜗轮蜗杆式以及马 达减速机齿轮式等 4类独立转 向系统. 1 液压缸四连杆式转 向系统 转向液压缸驱动双摇杆铰接四连杆转向系统如图 1 所示, 主要是由轮胎和车桥、 转向轴、 转向臂、 推 杆、 悬挂支承、 转向液压缸、 回转支承组成, 该系统工作原理是 转向液压系统控制转向液压缸伸缩, 带动转 向臂转动, 再由推杆 3 带动回转支承5 转动, 安装在回转支承上的悬挂支承和轮胎也随之转动, 实现了车 作者简介 周爱斌 1 9 7 7 ~ , 男, 助理工程师. E - m a i l z h a n g j i a n f u 8 1 s i n a . c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 周爱斌 , 等 自行式液压载重车多种独立转 向系统研究 轮转向 J . 这种转 向系统被广泛用于 国内 自行式液压载重车 , 主要 因为它成本相对较低 , 结构简单 , 方便制造安装 , 转 向轮组实 现 1 0 0 。 ~ 一1 0 0 。 的转向, 并且通过 电液控制 实现多种简单 的转向模式, 能满足不同环境的转向要求. 但 由于本身的结构原 因, 这种转 向系统也存在着许多缺 点 , 如 由于结构 限制 , 转 向角度不能超过 1 0 0 。 , 这就限制 了 转 向角度范 围, 导致转向模式很有限 ; 由于这类转 向系统含有 液压油缸和回转支承两部分 , 安装时所 占用空间较大 , 不利于 整车体积和质量 的简化 ; 转向机构 电液控制系统复杂 , 不利于 驾驶人员简单操作. 1 . 轮胎; 2 . 转 向轴; 3 . 推杆; 4 .悬挂支承; 5 . 回转支承; 6 .转向臂 7 .转向液压缸 图 1 液压缸四连杆式转向系统结构图 Fi g . 1 S t r u c t u r e c h a r t o f c y l i n d e r f o u r - l i n k 基于液压缸四连杆式转 向系统的优缺点 , 该转 向系统适 s t e e r i n g s y s t e m 用于那些成本要求较低 、 转向角度范围要求不是很大的液压载重车. 2 齿轮齿条式转向系统 齿轮齿条摆动油缸转 向系统主要有单齿条齿轮式和双齿条齿轮式两类 , 液压载重车一般额定载重量 在 1 0 0 t 以上 , 转 向时尤其是原地转 向需要很 大转 向力矩 , 双齿条齿轮式转 向系统输 出力矩大 , 在工程液 压载重车中被应用. 这种转 向系统的工作原理如图 2 所示 P 1和 P 2分别为摆动液压油缸的进油 口和出油 口, 液压系统通 过 P 1口向油缸提供高压油, 推动液压缸内齿条沿着图中箭头指示方 向运动来 推动与之相啮合 的齿轮轴 做逆时针的旋转运动 反方向时原理相同 , 通过出油 口 P 2 进行 回油, 同时将液压缸内齿条的推力转化为 齿轮轴的输出扭矩, 从而推动悬挂架总成和轮胎进行转动. 整个转向系统一方面提供了转向扭矩, 另一方 面承受了来 自车身和所载货物的载荷_ 3] , 该系统整体结构见图3 . \ / I l I n l ⋯ £ ⋯ 、 、e 全 ⋯f fl 、 n, _1 n l ⋯, ⋯ , ,,~,,, ,,⋯⋯1 ‘_/ l . \ 图 2 双齿条齿轮式转向系统原理图 Fi g . 2 Th e o r y c h a r t o f d o u b l e r a c k a n d pi ni o n s t ee r i n g s y s t e m 4 5 1 .转 向齿轮; 2 . 转向齿 条; 3 . 车桥 总成; 4 .摆动液压缸; 5 . 悬挂架总成 图3 齿轮齿条式转向系统整体结构 Fi g . 3 S t ru c t u r e g r a p h o f r a c k a n d p i ni o n s t eer i n g s y s t e m 齿轮齿条式转向系统具有的主要优点为 ①转向器结构一体化, 省去了原有的回转支撑, 能大大简化 整车结构; ②转向角度根据齿条的长度, 可以达到1 2 0 。 ; ③全行程内无死点, 且移动速度恒定、 推力恒定; ④承载能力及转向扭矩较大; ⑤采用了液压传动及齿轮齿条传动, 技术相对成熟, 安全可靠性高. 齿轮齿条式转向系统也存在着不足, 主要体现在 ①相对于液压缸四连杆转向系统而言, 成本较高; ② 由于摆动液压缸的安装轴向尺寸较大, 不利于降低整车高度。 所以齿轮齿条式转向系统在那些要求承载能 力高 、 输出扭矩大 、 转向过程平稳且对整车高度限制不大的液压载重车中得到了广泛应用. 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 中国工程机械学报 第 9卷 3 蜗轮蜗杆式转向系统 蜗轮蜗杆式转 向系统是原有的液压缸连杆式转 向系统的更新换代产 品, 是 目前 国际上液压重型运输 车广泛采用的转向系统. 有单蜗杆式和双蜗杆式之分 , 双蜗杆式输出的转 向力矩相对较大 , 更适用于 自行 式液压载重车转向系统. 如图 4所示其转向原理为 来 自液压系统的高压油同时进入 2 个转向马达的人 口, 使转 向马达进行旋 转 , 通过马达旋转带动与之相连的蜗杆转动, 蜗杆再将动力传给和它相配合的蜗轮 , 蜗轮驱动 回转支承转 动, 带动悬挂支承转动 , 从而使车轮转向, 在液压马达和蜗杆之问还可以增加减速机来增加输 出扭矩 . 通过图 5蜗轮蜗杆式转向系统整体结构 , 可以看 出该转向系统结合了蜗轮蜗杆传动与回转支承旋转 , 从而解决了长期以来液压载重车转 向系统角度受 限制的问题 , 实现了正反 2个方 向连续旋转 , 真正达到 3 6 0 。 转 向. 除此之外该系统还具有成本适 中、 体积小、 质量轻 、 结构紧凑 ; 承载能力高转向扭矩大 , 特别是能 降低整车体积和整车高度; 运转平稳、 噪声小 、 抗冲击和振动能力强等优点 . 蜗轮蜗杆 回转支承 转向马达 图4 蜗轮蜗杆式转向系统原理图 Fi g . 4 Th e o r y c ha r t o f wo r m g e a r wo r m 4 5 6 1 2 3 1 . 传动蜗轮; 2 .悬挂支承; 3 . 传动蜗杆; 4 . 安装壳体; 5 车桥总成 6 . 转向液压马达 图 5 蜗轮蜗杆式转向系统 整体 结构 Fi g. 5 S t r u c t u r e g r a p h o f wo r m g e a r wo r m s t e e r i n g s y s t e m s t e e r i n g s y s t e m 但是由于液压载重车所需转向扭转较大 , 转向扭矩集中到蜗轮蜗杆传动副上 , 使蜗轮蜗杆受力较大, 容易破坏 , 这是该转向系统的缺点 . 所 以蜗轮蜗杆式转 向系统 主要应用在那些转 向角度要求实现 3 6 0 。 回转 , 同时对整车高度体积有 限 制, 成本又不能太高的液压载重车中. 4 马达减速机齿轮式转向系统 在蜗轮蜗杆式转 向系统发展的基础上 , 马达减速机齿轮式转向系统应运而生. 主要有 单马达驱动齿 轮外啮合式、 单马达驱动双联齿轮内啮合式, 以及双马达双齿轮内啮合式 3种类型, 在自行式液压载重车 中应用最为广泛的是双马达双齿轮内啮合式转向系统. 该系统如图 6所示主要由悬挂支承、 转 向液压马达、 减速机、 驱动齿轮、 回转支承、 悬挂缸和车桥总成 等部分组成. 系统工作原理为 来自液压系统的液压油同时进入由比例多路电磁阀控制的2 个转向马达, 高速旋转 的马达通过减速机减速带动驱动齿轮转动 , 回转支承采用内齿式和驱动齿轮相啮合, 驱动齿轮通 过驱动回转支承的内齿, 从而带动悬挂支承旋转, 实现 3 6 0 。 任意角度的转向. 马达减速机齿轮式转向系统具有的优点主要在于 液压马达、 减速机和驱动齿轮都安装在悬挂 内部 , 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 周爱斌 , 等 自行式液压载重车多种独立转向系统研究 使转向系统结构更加紧凑且安装方便; 较为可靠准确地实现任意角度的转向, 而且可以单独控制转向马 达 , 实现多种复杂的转 向模式 ; 通过调节减速机和齿轮齿数获得范围较宽的传动 比, 有效降低液压马达的 功率. 除此之外 , 马达减速机齿轮式转 向系统具有蜗轮蜗杆式 转向系统 的大多数优点 , 所 以马达减速机齿轮式转 向系统被 越来越多地应用在 自行式液压载重车和同类运输车辆上 5 结语 全文针对 自行式液压载重车 目前采用 的 4种独立转向系 统的原理和优缺点进行 了分析比较 , 指出了液压缸 四连杆式 、 齿轮齿条式转 向系统由于存在转 向角度受限制 、 安装空间较 大等缺点而逐步淡出市场 , 蜗轮蜗杆式和马达减速机齿轮式 转 向系统因其具有能实现任意角度转 向、 多种复杂转 向模式 等优点更加适应多变的作业环境 , 代表 了液压载重车转 向系 统 的发展趋势 , 对以后液压载重车转 向系统的设计具有参考 价值. 参考文献 1 . 转 向马达; 2 . 驱动齿轮; 3 . 悬挂液压缸; 4 . 减速机; 5 . 回转支承; 6 . 悬挂支承; 7 . 车桥总成 图6 马达减速机齿轮式转向系统整体结构 Fi g. 6 St r u c t ur e g r a p h o f g e a r r e d u c e r mo t o r s t e e r i ng s y s t e m [ 1 ] 曾辉, 赵静一, 李建松. 自行走全液压载重车转向系统仿真与实验研究口] . 燕山大学学报, 2 0 0 9 , 3 3 2 1 0 3 1 0 7 . Z E N G Hu i , Z H A O J i n g y i , L I J i a n s o n g . S i mu l a t i o n a n d e x p e r ime n t a l a n a l y s e s o f s t e e r i n g s y s t e m f o r s e l f . p r o p e l l e d h y d r a u l i c t r a n s p o r t e r [ J ] . J o u r n a l o f Y a n s h a nU n i v e r s i t y , 2 0 0 9 , 3 3 2 1 0 31 0 7 . [ 2 ] 赵静一 , 安 四元 , 孙炳玉 . 基于 M AT L A B与 A N S Y S的 1 5 0 t 重载车转 向机构 的优化设计 _ J ] . 液压与气动 , 2 0 1 0 2 1 3 . Z H A 0 J i n g y i , A N S i y u a n, S U N B i n g y u . Op t i mi z a t i o n d e s i g n o f t h e s t e e r i n g me c h a n i s m f o r t h e 1 5 0 t h e a v y . d u t y t r a n s por t e r b a s e d o n MA TL A J 3 a n dA N S Y S [ J ] . C h i n e s eH y d r a u l i c sP n e u ma t i c s , 2 0 1 0 2 1 3 . [ 3 ] 王枭, 郝映非, 陈睿夫. 一种齿轮齿条摆动液压缸 中国, 2 0 0 9 2 0 2 4 7 5 7 0 . 5 [ P _ . 2 0 1 0 1 0 2 0 . WAN G X i a o , HA O Y i n g f e i , C H E N R u i f u . A g e a r r a c k s wi n g in g h y d r a u l i c c y l i n d e r C h i n a 2 0 0 9 2 0 2 4 7 5 7 0 . 5 [ P _ . 2 0 1 01 02 0 . [ 4 3 徐代友, 郭剑锋, 王志国. 一种马达驱动独立转向系统 中国, 2 0 0 8 2 0 3 0 3 3 3 2 . 7 [ P ] . 2 0 0 8 1 2 ~l 1 . X UD a i y o u , G U O J i a n f e n g , WA N GZ h i g u o . O n e k i n d o f m o t o r d r i v ei n d e pen d e n t s t e e r i n g s y s t e m C h i n a , 2 0 0 8 2 0 3 0 3 3 3 2 . 7 [ P ] . 2 0 0 8 1 2 一 】 ]. 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
展开阅读全文

资源标签

最新标签

长按识别或保存二维码,关注学链未来公众号

copyright@ 2019-2020“矿业文库”网

矿业文库合伙人QQ群 30735420