重型组合式动力运输车液压悬挂系统设计

鲍远通

(承德石油高等专科学校汽车工程系，河北承德 067000)

重型组合式动力运输车液压悬挂系统设计

鲍远通

(承德石油高等专科学校汽车工程系，河北承德 067000)

重型组合式动力运输车由悬挂、驱动桥、从动桥、转向系统、动力、制动及液压系统等部分组成，其中悬挂部分采用先进的液压平衡独立悬挂，其结构特点是每一个轴线都包括两个液压悬挂，每个液压悬挂中的液压油缸都采用单作用式柱塞缸，最终通过该油缸的伸缩运动以达到适应凹凸不平路面及载货台面自由升降的效果。

运输车;液压悬挂;设计

1 整车简介

组合式动力运输车属于重型运输车的一种，多用于港口运输、船舶打造，以及一些大型物件的运输中。例如在船舶打造中，需要大型重载的动力平板车来完成船体分段和大型构件的陆上运输与平移工作［1］。由于工作空间相对狭窄，要求体积复杂的平板车在工作过程中保持车身平稳，能够灵活准确转向以及纵、横行驶，以接近各个工序现场或避让其它设备，对平板车的安全性和可靠性要求较高，以适应恶劣的现场环境。

该车是“机－电－液”相结合的高技术产品。采用液压驱动、液压悬挂、独立转向以及整车液压升降调平［2］。采用车载PLC来控制驱动、转向、升降和调平，同时能够实现直行、斜行、横行、八字转向、原地转向等多种运行模式。整车运行非常灵活，在较小的场合，可实现无滑移或少滑移转向。

本车主要结构由车架、悬挂、驱动桥、从动桥、转向系统、驾驶室及动力、气动、液压、电器、微电控制系统等部分组成［3－5］，如图1 所示。

2 主要结构

2.1 悬挂

采用刚性焊接式悬挂，液压油缸作为支撑和减震，高度可调范围±300 mm，油缸可以自动补偿或进行摆动，以适应路面状况。同时，在悬挂油缸进油口位置安装了双管路防爆阀，它用来避免连接悬挂油缸的管路突然破裂而使车辆发生倾覆的危险。

2.2 驱动桥

由直接安装在轮组上的液压马达通过轮边减速机驱动轮组运行，可以摆动以适应横坡状态。结构如图2所示。

2.3 从动桥

从动轮上的气动刹车系统为行车制动，提供紧急情况下的减速和制动，制动器由操作者通过刹车脚踏板操控。结构如图3所示。

2.4 转向系统

由液压油缸推动每个轮组上的转向杆系，由电液比例阀进行控制。每个回转机构上都安装了角位移传感器，以实时检测回转状况，为控制提供依据，以保证各个转向机构能够协调、精确地运动。结构如图4所示。

2.5 动力系统

该车动力全部源于一台柴油发动机，所有的动作由液压系统来实现，驱动、转向、液压悬挂各系统的液压泵通过联轴器联接在该发动机上。

2.6 制动系统

该车配有空气制动系统。制动器采用蹄式制动器，双腔弹簧蓄能制动气室利用弹簧能量和隔膜式制动气室工作，通过手动控制阀使弹簧气室放气，由弹簧的作用起到制动作用(驻车制动)，当空气压缩机发生故障，靠弹簧的动作就能起到制动作用。当脚踏制动时，压缩空气从储气罐通过控制阀直接供给隔膜式制动气室制动。如图5所示。

2.7 液压系统

整车的驱动、转向及升降系统全部采用液压传动。闭式系统主泵采用林德公司的HPV75泵。该泵采用电液比例控制，在泵的上方有两个比例电磁铁，通过调节输入到电磁铁的电流可改变泵的排量方向。该泵还具有压力切断功能(PCO):在系统压力达到设定值时自动将排量减小，这样仅有极少部分的油液经高压溢流阀溢流掉，最大限度的减少了系统的功率损失和发热。

3 悬挂系统设计

3.1 液压悬挂结构特点

液压平衡独立悬挂广泛应用于世界各国的重型挂车上，其主要结构如图6所示。每一轴线包括两个液压悬挂，则每一液压悬挂的满载负荷为12.5 t。液压悬挂中的液压油缸采用一个单作用式柱塞缸，该油缸承担了本组轮轴的全部负荷，通过油缸的伸缩运动以适应凹凸不平的路面及载货台面的自由伸降调节。

3.2 液压悬挂受力分析

对液压悬挂进行机构分析表明，满载时，在载货台最高状态，液压油缸受力最大。以转臂为研究对象，其受力如图7所示。G—液压悬挂满载负荷，G=125kN;F—液压油缸作用力(kN);N—铰链约束反力(kN)。

转臂是在三个不平行的力(转臂自重忽略)作用下处于平衡，由三力平衡定理可知，三力必交于一点。由正弦定理有:

则

3.3 确定液压悬挂工作压力

据液压手册，起重运输机械液压执行元件常用工作压力为20～32MPa。因此初选液压油缸的工作压力为20MPa。由

式中:p—液压油缸的工作压力(MPa);

D—液压油缸柱塞直径(mm);

则:

结合液压悬挂结构设计将液压油缸柱塞直径圆整为D=140 mm。则满载时液压油缸的工作压力为:

4 结 论

重型组合式动力运输车采用液压独立悬挂系统，货台升降由液压悬架完成，在液压力作用下柱塞缸往外伸长，悬臂与悬架之间夹角不断张大，货台可由最低伸至最高。在货台及货物自重作用下柱塞缸往回收，货台可降至最低。同时通过悬挂油缸的伸缩运动车辆还可以适应凹凸不平的路面。

［1］ 周天佑.汽车列车选型与设计［M］.北京:交通部公路科学研究所情报资料室，1991.

［2］ 日本油空压学会编.液压气动手册［M］.北京:机械工业出版社，1984.

［3］ 蒋崇贤.专用汽车设计［M］.武汉:武汉工业大学出版社，1994.

［4］ 徐达，蒋崇贤.专业汽车结构与设计［M］.北京:北京理工大学出版社，1998.

［5］ 张朝晖.ANSYS 8.0结构分析及实例解析［M］.北京:机械工业出版社，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

鲍远通(1973－)，男，河北隆化人，承德石油高等专科学校汽车工程系副教授，主要从事汽车工程学科的教学与科研工作。