四轮转向挂装车液压系统的设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i C S S e a l s ／ No ． 0 7 ． 2 01 6 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 7 ． 0 0 9 四轮转向挂装车液压系统的设计 洪 曼， 王 志， 陈文科， 温 琦， 杨 力 中国农业机械化科学研究院， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 该文主要介绍了四轮驱动挂装车液压系统的设计原理， 简要介绍了挂装车的结构设计。该挂装车采用后轮驱动、 四轮转向的 方式 ， 其工作装置可以在 6 个 自由度上进行调整 ， 并在驻车制动、 工作装置液压系统中设置应急系统 ， 确保挂装车的作业安全。样机 的研制成功证明了该挂装车液压系统的设计是合理、 适用的。 关键词 挂装车； 四轮转向； 液压系统； 设计 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 7 0 0 2 5 0 3 Th e De s i g n o f Hy d r a ul i c S ys t e m o f a Fo u r - wh e e l s t e e r i ng Lo a d i n g T r u c k f o r E q u i p me n t Ha n g i n g o n Ai r c r a ft HO NG Ma t t , W A NG Z h i , C H E N W e n k e , WE Nai , Y A NGL i C h i n e s e Ac a d e my o f Ag r i c u l t u r a l Me c h a n i z a t i o n S c i e n c e s ， Be i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r d e s c ri b e s t h e d e s i g n o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f the l o a d i n g t r u c k f o r e q u i p me n t h a n g i n g o n a i r c r a ft wi t h fou r wh e e l s s t e e ri n g ． An d t h e p a p e r d e s c r i b e s t h e d e s i gn o f t h e t r u c k’ S s t r u c t u r e ． T h e t r u c k wh i c h wi th r e a r - wh e e l d r i v e a n d f o u r - wh e e l - s t e e r i n g h a s a h an g i n g s t r u c t ure wh i c h wi th 6 - f r e e d o m． F o r the s a f e t y o f t h e t r u c k d u r i n g h a n g i n g e q u i p me n t o n a i r c r a ft， t h e r e i s an e me r g e n c y h y d r a u l i c - c i r c u i t c o n n e c t i n g t o th e p a r k i n g h y dr a u l i c - c i r c u i t an d t h e h an g i n g h y dra u l i c -c i r c u i t ． T h e s u c c e s s o f d e s i g n i n g a n d p r o d u c i n g t h e fi r s t t r u c k p r o v e s tha t t h e d e s i gn o f h y d r a u l i c s y s t e m o f t h e t r u c k i s l o g i c a l a n d u s e f u 1 ． Ke y wo r d s l o a d i n g t r u c k f o r e q u i p me n t h a n g i n g o n a i r c r a ft； f o u r wh e e l s s t e e rin g； h y dra u l i c s y s t e m ； d e s i g n O 引言 为 了空战的要求 ， 在军用飞机上需要挂装 多种 外 挂物， 有导弹、 炸弹、 吊舱、 副油箱等。外挂物的种类繁 杂 、 各不相同 、 尺寸各异 、 重量不一【 ” 。在众多外挂物 中 只有一小部分质量、 体积较小的可以靠人力挂装 ， 而大 部分外挂物需要借助于机械设备来进行挂装1 。飞机 挂装车就是针对飞机某特定悬挂物挂装要求研制设 计的特种车辆 ， 其主要的功能是将飞机悬挂物快速、 准确地送到飞机的悬挂点下方 ， 便于被挂物悬挂在 飞机上嘲 。由于大多数飞机的挂架都设在机身和机翼 下部， 附近密布着起落架、 舱门盖等许多外露物， 所以 挂装车的结构和功能必须适应这种狭小、 低矮的作业 环境和满足不同外挂物和飞机机型的要求； 同时还需 要解决挂装作业时底盘稳定性和转场运输时的机动性 之间的矛盾 因此 ， 挂装车不仅要有挂装悬挂物的能力 ， 还要求在有限的空 间内灵活地进行移动 。 收稿 日期 2 0 1 6 0 4 2 7 作者简介 洪曼 1 9 8 4 一 ， 女， 广西南宁人， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事液压 系统 的设 计与控制 的研 究。 1 总体设计方案 在对飞机挂装车工况 的全 面分 析的基 础上 ， 确定 了该 车行走系统采用全液压后轮驱动 、 四轮转 向的设 计方案， 其工作装置能通过升降 、 横移、 纵移 、 俯仰、 滚 摆、 回转的工作实现6 个 自由度的调整。 如图 1 所示， 该挂装车工作装置 1 在前部， 驾驶位3 放置在后部 ； 工作装置 1 两侧为两个前转向轮2 ， 驾驶 位 3 下方为后转向驱动轮 4 。 l 2 3 4 卜工作装置2 一 前转向轮3 一 驾驶位4 一 后转向驱动轮 图1整车结构图 此挂装车采用 的是方 向盘操纵转 向 ， 即在运动过 程中用方向盘控制轮位的转向。四轮转向的设计能让 驾驶员可以根据实际工况选择前轮转向或四轮转向， 可 以提高挂装车的机动性。前轮与后轮采用逆向位转 向的方式 ， 不仅 提高 了车辆 在 中 、 低 速行驶 时的操纵 性 ， 又提高了快速转向性 叫。 25 液 压 气 动 与 密 封 ／2 0 1 6年 第0 7期 2 液压系统 的设计 2 ． 1行走驱动系统 的设计 行走驱动系统为变量泵一 变量马达组成 的闭式 回 路 ， 由于泵 和马达 的排量都 可 以改 变 ， 扩大 了调速范 围， 也扩大了对液压马达转矩和功率输出特性的选择 。该挂装车行走驱动 系统主要 由柱塞泵 、 冲洗阀 、 滑 行阀、 两个变量马达、 换挡阀构成。柱塞泵为挂装车的 行走提供动力源 ， 采用 了 自动控制的方式 ， 利用发动机 转速变 化 自动控制排量 ， 实现发动机功率 与挂装 车速 度和牵引力之间的合理匹配。两个变量马达是挂装车 驱动 系统的主要组成元件 ， 通过换挡 阀对变量 马达排 量进行 的控制 ， 实现挂 装车高低档 的切换 。在两个 变 量马达之间设置了滑行阀， 其作用在于当挂装车根据 不 同的工况进行作业时 ， 车轮处于 自由滑行状态 ， 随着 工 作装 置 的需 要 而整 车进 行微 动 ， 增加 作 业 的灵 活 性 。闭式液压 回路效率高 ， 噪声低 ， 但必须解决系统的 散热问题 ， 冲洗阀将闭式系统回路中的液压油与油箱 的进行热 交换 ， 降低 闭式系统 中执行元件 和管道 的热 量 ， 以及更新其液压油 ， 通过散热器对油箱 中的油液进 行冷却I 6 1 。 2 ． 2 行车制动 系统的设计 挂装车 的闭式行走 系统 回路 ， 在减速 的过程 中随 着发动机转速的下降直至怠速 ， 变量泵的斜盘摆角也 随着减 小或归 中位 ， 变量马达减速或停止转动r s ， 此系 统 已具有制动能力 。但是 ， 为确保挂装车 的行走安全 ， 还设置了独立的行车制动液压系统。该系统由齿轮泵 供油 ， 液压 油通过制动 阀作用在变量 马达的鼓 式制动 器上 ， 实现行车制动。 2 ． 3 转 向系统 的设计 如 图2 所示 ， 后 轮转 向油缸 l 为双 活塞杆液压缸 ， 其 同时控制左 、 右后轮 的转 向 ； 而 2 个前轮转 向油 缸 3 则分别控制左、 右前轮的转向。 卜后轮转向油缸2 一 升降油缸3 一 前轮转向油缸 4 一 横移油缸5 一 回转马达6 一 俯仰油缸 7 一 纵 移油缸8 一 滚摆油缸 图 2 液压 元件布置 图 转 向系统 由齿轮 泵 、 优先 阀 、 转 向器 、 转 向方式切 换 阀 、 后 轮转 向油缸和前轮转 向油缸组成 。齿轮泵为 转 向系统提供压力油 ， 液压油通过优先 阀进入转 向器 ， 最后进人后轮转 向油缸或前轮转 向油缸实现挂装车 的 转向。转向方式切换阀的作用在于可实现前轮转向与 四轮转 向的切换 ， 又可实现后轮 的左转与右转 的切换。 2 ． 4 驻车制动及应急解脱 为 了实 现挂装 车驻车制动 的功能 ， 变量马达上配 置了多片式制动器 ， 多片制动器的解脱压力油路与转 向系统油路连接。 驻车制动加压时放松、 失压时制动的特性 ， 使挂装 车具有发动机熄火 、 主液压驱动 系统失 压后 自动完成 驻车制动的功能。但是 ， 当发动机发生故障无法启动 或液压驱动 系统故 障无 法运行时 ， 制动器处于驻车制 动状态 ， 则无法移动挂装车。因此 ， 系统设有手动泵 和 截止 阀， 在液压系统失效 时提供应 急解 脱驻车制动 的 液压动力。 2 ． 5 工作装置液压系统的设计 由于挂装车具有六个 自由度 的调整功能 ， 如图 2 所 示此系统设置了升降油缸 2 、 横移油缸4 、 回转马达5 、 俯仰油缸 6 、 纵移油缸 7 和滚摆油缸 8 ， 分别实现挂装车 升降臂 的升降 、 托物盘的横移 、 旋转 、 俯 仰 、 纵移 、 滚摆 的动作 。 挂装 车工作装置液压 系统与行走液压 系统并 立 ， 均由同一发动机进行驱动， 但 由不同的液压泵提供压 力油 。工作装置液压 系统 由齿轮泵供油 ， 通过多路 阀 分别控制 回转 马达 、 2 个俯 仰油缸 、 2 个滚摆 油缸 、 2 个 横移油缸 、 纵移油缸和升 降油缸 ， 即可实 现单 独工作 ， 又可实现 同时工作 。为了保证挂装车在承载状态下升 降臂能平稳 的下降 ， 对被挂物不造成冲击 ， 在升降油缸 的控制回路上设置了缓冲装置。缓冲装置的主要部件 为蓄能器 和安全 阀组 。在升降油缸 的柱 塞杆 缩 回、 升 降臂下降的过程中， 蓄能器能吸收回路中的冲击压力 ， 使被挂物随着升降臂平稳下降 ； 安全阀组可防止管路 或管接头破裂造成升降油缸失控运动的发生 。 为 了避免在挂装 车作业时发生故障无法继续工作 而发生意外 ， 在 系统 中设置了手 动泵和截止阀 ， 实现 了 在应急状态 下能手动操控工作装置 ， 进行 短暂的继续 作业或卸载被挂物 。 3 结论 目前 ， 此挂装车已完成样机的试制 ， 对其进行了全 面 的测试 。结果表明 ， 各项技术指标 达到 了设计要求 ， 满足 了各 种工况下 的作业要求 。此挂装车调速方便 、 Hy d r a u l i c s P n e u m a t i C S S e a l s ／ No ． 0 7 ． 2 0 1 6 d o i l O ． 3 9 6 9 ． is s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ．2 0 1 6 ． 0 7 ． 0 1 0 伸缩臂叉车行走驱动能力改进的研究 王 品， 徐云辉 ， 卢绍伟 北京航天发射技术研究所 ， 北京 1 0 0 0 7 6 摘要 该文介绍了HC Z 3 5 7 2 伸缩臂叉车行走 回路的原理， 并通过对液压泵与发动机的匹配分析 ， 马达与牵引力性能的关系分析， 找 出了提高整车行走驱动能力的方法。 关键词 伸缩臂叉车 ； 行走驱动 ； 研究 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 7 0 0 2 7 0 3 Re s e a r c h o n T r a n s f o r ma t i o n o f t h e W a l k i n g Dr i v i n g Ab i l i t y o f t h e T e l e s c o p i c Ha n d l e r WANG Pi n， XU Y u n h u i ， LUS h a o we i B e i j i n g I n s t i t u t e o f S p a c e L a u n c h T e c h n o l o g y , B e i j i n g 1 0 0 0 7 6 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s a t h e o r y f o r wa l k i n g c i r c u i t o f HCZ3 5 7 2 T e l e s c o p i c Ha n d l e r , Ma t c h i n g a n a l y s i s b e t we e n h y dra u l i c p u mp a n d e n g i n e ， r e l a t i o n an a l y s i s o n mo t o r a n d t r a c t i o n p e r f o r ma n c e ， l o o k i n g for a me t h o d t o e n h an c e t h e wa l k i n g d r i v i n g a b i l i t y ． Ke y wo r d s t e l e s c o p i c h a n d l e r ； wa l k i n g d r i v i n g； r e s e a r c h U 刖 舌 伸缩臂叉 车是用来搬运物料 的车辆 ， 其使用 工况 比较 复杂 ， 既有 平坦 的公 路路 面 ， 又有 凹凸不平 的稻 田。当路况 比较恶劣 时 ， 驱动能力 的优 劣将极 大地 影 响着作业效率的高低， H C Z 3 5 7 2 伸缩臂叉车曾与进 口 同规格 C L AS S 伸缩臂叉 车进行 比较 ， 在水稻 田中插 稻 草， 其作业速度仅为后者的1 ／ 3 ， 本文经分析找出了提 高驱动性能的方法。 1 H C Z 3 5 7 2 伸缩臂叉车驱动原理 伸缩臂叉车传动原理见图1 ， 液压原理图见图2 ， 元 件型号见表 1 。 收稿 日期 2 o 1 6 0 5 1 1 作者简介 王品 1 9 8 2 一 ， 男， 陕西西安人 ， 硕士研究生， 现从事机械电子 液压学科设计生产的研究工作。 转向灵活、 微动性能及制动性能 良好 ， 人员操作简单 ， 作业安 全可靠 。事实证 明此液压系统设计是合理 、 适 用的。 参考文 献 【 1 】 王志 ， 种洋． 飞机外挂物挂装设备综述[ J 】 ． 农业装备与车辆 工程 ， 1 9 9 7 ， 1 1 3 5 ． 【 2 】 王志 ， 刘清林 ， 等． 飞机悬挂物挂装车液压系统设计 [ J J _ 液 压与气动， 2 0 0 5 ， 9 1 6 1 7 ． 【 3 ] 张祝新 ， 王华． 工程车液压四轮转向系统的研究与实践[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 2 ， 4 1 3 ～ 1 4 ． 【 4 】 童钦． 高地隙 自走式喷药机液压控制系统研究[ D 】 ． 青岛 青 岛理工大学， 2 0 1 4 ． 原理 发 动机启动后 ， 带动液压泵转动 ， 在发动机 传动轴上安装有转速传感器， 当发动机转速达到一定 值后 ， 控制器控制液压泵从零排量逐渐增大， 进而向马 达输送液压油。马达安装在分动箱上带动分动箱转 发幼 图1伸缩臂叉车传动原理 ， 退 分 牵 iE『 桥 [ 5 ] 杜来林． 液压与气动技术[ M】 ． 北京 北京大学出版社， 2 0 0 6 ， 9 1 5 5 ． [ 6 】 洪曼 ， 方宪法 ， 等． 无杆飞机牵引器液压行走系统的试验分 析『 J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 3 1 6 1 8 ． [ 7 】 沙莎 ， 钱伟春 ， 等． 变排量容积控制方式在堆取料机液压系 统上的应用研究f J 1 ． 液压气动与密封 ， 2 0 1 5 ， 4 1 5 1 9 ． [ 8 ] 李建科． 全液压平 地机行车制动液压 系统『 J ] ． 建筑机械 ， 2 0 0 8 ， 3 8 1 ． 【 9 】 刘忠． 液压传动与控制实用技术【 M】 ． 北京 北京大学出版 社， 2 0 0 9 ． [ 1 0 】王志 ， 种洋， 刘清林． 臂式挂装车工作装置液压系统试验分 析l J 1 ． 流体传动与控制 ， 2 0 0 8 ， 5 1 7 2 0 ．