某重型卡车驾驶室液压翻转机构的改进.pdf

设计研究 汽车实用技术 AU T OM OBI L E A Pp LI E D T EC } ] NO LO G Y 2 0l 4 年 第4 期 20l 4 N0．4 某重型卡车驾驶室液压翻转机构的改进 徐金 志 安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 2 3 0 6 0 1 摘 要 本文在介绍某重型卡车驾驶室液压翻转机构原理的基础上，指出该机构存在着影响驾乘 舒适性的问题，并进行原因分析 ，提出两种对该机构的改进方案，经试验和理论分析，方案二 中 的铰链式液压缸满足使用要求 。 关键词 液压翻转机构 ；问题 ；改进；铰链式液压缸 中图分类号 U 4 6 9 ． 2 文献标识码 A文章编号 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 4 0 4 6 9 0 3 Th e i mpr o v e m e nt o f The He a v y Tr uc k Hy dr a ul i c Ca b Ti l t i n g De v i c e Xu J i n z h i J i a n g h u a i Au t o mo b i l e Co ． ， L t dAn h u i ， He f e i ， An h u i 2 3 0 6 01 Ab s t r a c t Ba s e o n t h e p rinc i pl e i n t r o d u c e o ft h e h e a v y t r u c k h y d r a ul i c c a b t i l t i n g d e vi c e ， t h e p a pe r p o i n t s o ut t h e p r o b l e m o f t h e d e v i c e f o r a ffe c t i n g c o mf o r t o f d riv i ng a n d r i d i ng i n c a b， a n d a n a l y s i s t h e r e a s o n， pr e s e n t s t wo i mp r o v e me n t wa y s for i t， a f t e r t e s t a nd t h e o r e t i c a l a n a l y s i s ，c o n c l u d i n g t h a t th e i r o n h i ng e s h yd r a u l i c c y l i n d e r i n s e c o n d me a n s me e t s t h e c h a l l e ng e ． Ke y wo r d s Hy dr a ul i c c a b t i l t i n g d e v i c e ； Pr o b l e m； I mp r o v e me n t ； I r o n h i ng e s hy d r a u l i c c y l i n de r C L C N O． U 4 6 9 ． 2 Do c u me n t C o d e A A r t i c l e I D 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 4 0 4 - 6 9 - 0 3 引言 驾驶室液压翻转机构 已广泛应用于重型载货汽 车 中⋯。本文介绍了某重型卡车的驾驶室液压翻转 机构，该机构采用一种柱塞泵驱动液压缸，通过集 成在柱塞泵总成中的换 向阀改变油缸进、 回油方 向， 使驾驶室绕前支撑的翻转中心点翻转上升或下降， 其在汽车中的布置形式如图 1 所示。本文通过对该 翻转机构影响驾驶室驾乘舒适性 的分析，提出两种 改进方案，经试验与理论分析，按方案二改进 的翻 转机构对驾乘舒适性的影响消失，满足使用要求 。 作者简介 徐金志，安徽江淮汽车股份有限公司工程师。 ⋯ L ⋯ ⋯ ‘ z f ／ 4 | 图 1 液压翻转机构在汽车中的布置简图 1 ． 驾驶室 2 ． 前悬置 3 ． 车架 4 ． 液压缸 5 ． 液压油管 6 ． 上支架 7 ． 后悬置 8 ． 柱塞泵总成 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 4期 徐金志某重型卡车驾驶室液压翻转机构的改进 7 0 1 、液压翻转机构原理 如图 2所示该液压翻转机构的原理图，图中虚 线框 内为集成 了换 向阀的柱塞泵总成 。该系统为手 动柱塞泵供油，差动传动液压缸施力 的液压系统。 手动泵在溢流阀调定压力下工作，输 出的压力油在 换 向阀处于图示 P 、O位置时 ，流经换 向阀上 B通 道 ，首先进入液压锁的锁紧缸 ，克服锁紧缸 中的组 合弹簧力，使锁紧缸活塞杆推 出，开启液压锁后， 系统压力进一步升高，继续流经液控单 向阀后进入 液压缸下腔，此时液压油经换向阀上 A通道同样进 入液压缸上腔，液压油缸上、下腔压力差作用使液 压缸活塞杆上升，驾驶室开始翻转；当转动换 向阀 处在另一功能位置时，手动泵输 出的压力油打开液 控单 向阀，使液压缸下腔 的压力油先后流经液控单 向阀、节流 阀、换 向转 阀通道 、背压 阀后回流至油 箱 ，液压缸 的活塞杆下降，驾驶室下落 。汽车行驶 时，液压缸活塞杆处于最底端 。 图 2 液压翻转机构的原理图 1 ． 柱塞泵 2 ． 换向阀 3 ． 节流阀 4 ． 液控单向阀 5 ． 液压油缸 6 ． 液压锁紧缸 7 ． 放气阀 8 ． 背压阀 9 ．溢流阀 2 、该机构的问题及原因分析 装有该液压翻转机构 的汽车在颠簸路试验 时， 驾驶室地板下方出现明显 的连续撞击声 ，影响了驾 乘舒适性。经排查 ，确认响声为液压缸顶撞驾驶室 地板引起 的。从图 1的布置图可 以看 出，该款重卡 的驾驶室悬 置为前后 螺旋弹簧 的全浮 式驾驶 室悬 置，液压油缸的上 、下端 以铰接的形式分别 与驾驶 室和车架连接 ，由图 2可 以看 出，液压缸活塞杆不 能上下 自由活动，即液压缸将驾驶室与车架 间的相 对位置约束住，当车辆行驶在路面上 ，由路面 的不 平度引起的冲击传递 到驾驶室，全浮式悬置使驾驶 室产生上下跳动及左右晃动 ， 因液压缸的约束作用， 驾驶室上下跳动及左右晃动受到限制，液压缸就会 顶住或拉住驾驶室，液压缸与地板连接处就会发出 撞击响声， 严重影响了驾驶室悬置减震功能的发挥， 且会增加驾驶室地板液压缸连接处的早期破坏，影 响了行驶 的安全性。 3 、改进方案及验证 为 了解决上述 问题，关键是要解除汽车行驶过 程中液压缸对驾驶室 的约束 ，为此提出以下两种方 案 图 3扩筒式液压缸结构 简图 1 ． 缸筒 2 ． 活塞 3 ． 活塞杆 方案一根据驾驶室悬置的最大上下跳动限位 值 ，将液压缸缸筒底部设计为扩筒式结构，如图 3 中虚线框内所示 。扩筒段内径 D大于活塞直径 ， 扩筒段 又称为空行程段长度 ￡应该大于驾驶室 最大跳动量，以确保驾驶室在跳动行程范围内，液 压缸活塞处于空行程范围内，这样汽车行驶中，液 压缸活塞可 以在缸筒底部 自由运动 ，驾驶室跳动不 受液压缸约束，理论上可以消除液压缸对驾驶室悬 置减震效果的影响。 图 4 液压缸结构简图 1 ． 驾驶室 2 ． 上支架 3 ． 铰链 4 ． 液压缸 5 ． 车架 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 1 汽车实用技术 2 0 1 4 年第 4期 方案二改变液压缸的上端与驾驶室的连接方 式，如图 4所示，在液压缸的上端与上支架之间增 加一个铰链连接 ，该机构的液压缸称为铰链式液压 缸，驾驶室锁止时，液压缸活塞下降缸筒降最底部， 这时铰链与上支架间的距离为 ，H 值应大于驾驶 室最大跳动量 。行车时，驾驶室跳动 ，铰链绕 A点 旋转，且铰链与上支架始终不接触 ；举升时，活塞 杆上升，铰链绕 A点旋转直至与上支架接触，并推 动驾驶室翻转。 方案一实施后 ，在对其验证中发现 ，路况相对 颠簸路面稍好时，驾驶室底安装液压缸处无异响发 生，改进效果较好 ；当在较颠簸路面超过 6 0 k m／ h速 度行驶，驾驶室底部又出现连续撞击异响。经测量 检查，并非是扩筒段长度 长度不足引起的。 图 5驾驶室跳动量示意图 对方案一进一步分析可知，如图 5所示，假设 液压缸中心线与水平方向的夹角为1 3 ， 液压缸上下安 装 点在跳动前的长度为 Ll ，驾驶室 向下跳动的高度 为 h后 ，其长度缩短为 L 2 ，可得出跳动后，液压缸 的长度 L 2 值 为 r _ _ _ L 2 4 L 1 一 2 L 1 s i n 卢 h h 1 则，活塞杆压缩量 为 A L L 1 一 L 2 L 1 一 √ 1 一 2 L 1 ． s in p ． h h 2 由 2 式可知，当跳动高度 h相同时，随B 值 增大， 增大，活塞在缸筒内移动的距离增大， 即活塞在空行程范围内运动引起液压流量的增大， 因活塞直径 d与缸简直径 D相差较小，可以通过小 孔流量公式【 2 】 进行说明 qC A 0 3 式中 一通过小孔 的液体流量 C 流量系数 一 液体流过截面积 △ 液体压力差 P液体密度 由 3 式可知，通过小孔液体 的流量越大，孔两 侧 的液体压力差也越大，结合 2 式可知，液压缸的 布置角度 值越大 ，汽车跳动中活塞的压缩量 越大 ，活塞运动引起的液体流量越大 ，活塞上、下 腔形成的压力差就越大，加上汽车在路况差的路面 行驶时，驾驶室振动加速度增加，活塞运动加剧 ， 当压力差较达到一定值时， 活塞 因液体阻力值较大， 无法 自由运动 ，此 时液压缸又会约束驾驶室跳动， 形成撞击声。该理论分析结果和试验结果一致 。 因该车车身结构的原因， 不易通过减小 值来达 到降低流量的目的，故方案一并不能满足使用要求。 方案二执行后 ，驾驶室翻转、下落正常，且在 任何路况下的试验 ，均没有上述异响发生，满足使 用要求。 4 、结论 经过试验和理论分析， 使用第二种改进方案后 ， 即铰链式液压缸，驾驶室翻转、下落正常，驾驶室 下落锁止后，液压缸活塞杆降到最底部，因铰链与 上支架间的距离 日大于驾驶室跳动极限值 ，铰链与 上支架始终不接触 ，所 以在任何路况下，均没有上 述异响发生， 液压翻转机构对驾驶室悬置影响消除， 驾乘舒适性改善 ，满足使用要求 。 参考文献 [ 1 ]潘习炎， 段奇德， 朱碧霞， 等． 汽车驾驶室液压翻转机构的设 计与制造 [ J ] ． 汽车科技，2 0 0 1 4 1 0 1 2 ． [ 2 ]章宏甲， 黄谊． 液压传动[ M] ． 北京机械工业出版社， 1 9 9 7 ． [ 3 ]代国营． 重型汽车驾驶室翻转机构设计 [ J ] _ 汽车实用技 术， 2 0 1 2 8 2 1 2 4 ． [ 4 ]王欣， 宋正和， 秦松祥．载重汽车驾驶室翻转机构分析[ J ] ． 重 型汽车， 2 0 0 7 ． 2 ． p ， ， Y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m