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全地面轮式起重机的油气悬挂技术

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地面 轮式 起重机 油气 悬挂 技术
资源描述:
全 地 面 轮 式 起 至 机 的 油 气 悬 挂 技 术一 卜石 家 庄 铁 道 学 院 机 械 分 院 祖 炳 洁 郑 明 军 李 晓 军 一摘 要 本 文 对 日 全 地 面 轮 式 起 重 机 的 油 气 悬 挂 技 术 进 行 性 能 分 析 与 研 究 为 此 项 产 品 的 国 产 化 提 供 技术 参 考 。关 键 词 油 气 悬 挂 系 统 特 性 结 构 因 素德 国 日 日 公 司 全 地 面 轮 式 起 重 机 的 底 盘 悬 挂 ,采 用 了 一 种 先 进 的 油 气 悬 挂 技 术 , 以 其 优 越 的 非 线 性 特征 和 良 好 的 减 振 性 能 最 大 限 度 地 满 足 工 程 车 辆 的 要 求 。整 车 行 驶 时 具 有 很 高 的 行 驶 平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 所 有悬 挂 用 油 缸 在 打 支 腿 作 业 时 都 能 锁 紧 , 保 证 了 整 机 作 业的 稳 定 性 。油 气 愚 挂 的 工 作 原 理 与 系 统 结 构 形 式油 气 悬 挂 的 工 作 过 程 可 以 分 为 压 缩 行 程 和 复 原 行 程两 部 分 。 悬 挂 缸 的 结 构 如 图 所 示 其 工 作 过 程 是 , 当 车辆 行 驶 时 路 面 起 伏 引 起 活 塞 杆 在 缸 筒 内 上 、 下 运 动在 压 缩 行 程 即 活 塞 向 下 运 动 蓄 能 器 受 油 液 压 缩 ,储 存 能 量 而 蓄 能 器 中 氮 气 膨 胀 将 内 环 形 腔 中 的油 液 经 单 向 阀 和 阻 尼 孔 压 入 外 环 形 腔 在 复 原 行程 即 活 塞 杆 向 上 运 动 时 , 蓄 能 器 中 氮 气 膨 胀 , 而 外环 形 腔 中 的 油 液 受 压 缩 经 阻 尼 孔 进 入 内 环 形 腔压 缩 蓄 能 器 。 两 者 对 比 压 缩 行 程 有 单 向 阀 和 阻 尼 孔△刀 艺日作 为 油 流 通 道 而 复 原 行 程 只 有 阻 尼 孔 为 通 道 , 显 然压 缩 阻 尼 力 小 于 拉 伸 阻 尼 力 。 所 以 悬 挂 缸 在 压 缩 行 程 主要 起 弹 性 作 用 缓 和 冲 击 在 复 原 行 程 主 要 起 阻 尼 作 用衰 减 振 动 , 从 而 改 善 车 身 运 动 的 平 顺 性 。由 上 可 见 , 油 气 悬 挂 取 消 减 振 器 集 支 承 弹 簧 与减 振 器 为 一 体 使 得 连 接 简 单 结 构 紧 凑 同 时 减 轻了 非 悬 挂 质 量 用 于 重 型 车 辆 比 钢 板 弹 簧 悬 挂 轻 以上 提 高 了 缓 冲 能 力 。目 前 工 程 车 辆 上 应 用 的 油 气 悬 挂 有 独 立 式 和 连 通 式两 种 系 统 结 构 日 日 全 地 面 轮 式 起 重 机 采 用 连 通式 油 气 悬 挂 其 结 构 形 式 如 图 所 示 。 连 通 式 油 气 悬 挂在 车 桥 两 侧 载 荷 变 化 时 液 压 缸 的 油 液 相 互 补 偿 油 液在 压 差 的 作 用 下 往 复 地 通 过 阻 尼 孔 和 单 向 阀 孔 消 耗 能 量能 更 有 效 地 衰 减 振 动 , 使 车 身 很 快 趋 于 平 稳 。 另 外 车 辆转 弯 时 , 由 于 离 心 力 的 作 用 两 侧 车 轮 载 荷 发 生 变 化 ,破 坏 了 两 侧 液 压 缸 油 液 相 互 补 偿 的 平 衡 载 荷 差 值 作 用于 载 荷 较 大 的 油 气 悬 挂 上 使 大 腔 压 力 升 高 , 活 塞 向 下位 移 , 同 时 压 力 传 到 另 一 侧 液 压 缸 小 腔 使 该 缸 活 塞 也向 下 移 动 , 保 持 了 车 桥 两 端 悬 挂 油 缸 同 方 向 的 行 程 变 化从 而 减 小 了 车 辆 的 侧 倾 角 , 提 高 了 车 辆 的 侧 倾 刚 度 保 证了 车 辆 复 杂 路 面 及 较 高 车 速 行 驶 的 稳 定 性 。 如 果 桥 与 桥 之间 的 蓄 能 器 相 连 通 则 可 满 足 纵 向 行 驶 平 顺 性 及 抗 点 头 的要 求 。 可 见 , 全 地 面 起 重 机 采 用 连 通 式 油 气 悬 挂 在 平 顺 性和 稳 定 性 上 都 具 优 势 。液 压 缸 液 压 腔 单 向 阀 阻尼 孔 外 环 形 腔 内 环 形 腔 活圈 连 通 式 油 气 挂蓄 能 器 蓄 能 器油 气 挂 杠 原 理 圈油 气 悬 挂 特 性 分 析悬 挂 的 性 能 是 影 响 整 车 行 驶 性 能 的 关 键 悬 挂 的 性能 优 异 主 要 取 决 于 悬 挂 系 统 的 刚 度 特 性 和 阻 尼 特 性 。 刚度 特 性 是 指 活 塞 杆 上 所 受 的 弹 性 力 与 活 塞 相 对 于 液 压 缸的 行 程 关 系 , 阻 尼 特 性 是 指 活 塞 杆 上 所 受 的 阻 尼 力 与 活塞 相 对 于 液 压 缸 速 度 的 关 系 。塞建 设 机 械 技 术 与 管 理© 1994 、 图 所 示 。飞目门︺门诵伟 ﹃乙盆只裂歌一一一 一位 移一一一 ,“ 、式 中— 蓄 能 器 的 初 始 充 气 压 力— 蓄 能 器 的 初 始 容 积— 气 体 多 变 指 数— 油 气 悬 挂 单 缸 承 受 的 重从 式 中 可 以 看 出 载 荷 增 大 , 刚 度 增 加 蓄 能 器 的充 气 压 力 和 容 积 的 增 大 其 刚 度 减 小 。 对 油 气 悬 挂 系 统加 上 悬 挂 质 量 可 看 作 单 自 由 度 的 振 动 系 统 , 则 系 统 的固 有 频 率 为蛋只吧经一 人 压 二 人 匹 团疏 丫 疏 勺 峋速 度 一 ,圈 油 气 瓜 挂 弹 性 特 性 曲 钱 二 油 气 愚 挂 限 尼 特 性 曲 纷在 图 的 曲 线 中 位 移 表 示 压 缩 行 程 , 位 移表 示 复 原 行 程 。 随 着 车 架 与 车 桥 相 对 压 缩 行 程 的 增 大 弹性 力 呈 非 线 性 增 大 而 且 值 越 大 弹 性 力 上 升 越 快 表明 油 气 悬 挂 系 统 的 刚 度 增 大 得 越 多 , 而 在 平 衡 位 置附 近 , 系 统 的 刚 度 较 小 这 样 的 设 计 可 以 实 现 平 坦 路 面 上行 驶 时 , 动 行 程 小 油 气 悬 挂 刚 度 小 , 车 身 的 自 由 振 动 频率 低 行 驶 平 顺 性 好 在 起 伏 地 面 上 行 驶 时 , 动 行 程 大 , 悬挂 刚 度 大 能 吸 收 较 多 的 冲 击 能 量 避 免 刚 性 撞 击 。 而 在复 原 行 程 油 气 悬 挂 的 弹 性 力 比 较 小 而 且 变 化 较 缓 说 明油 气 悬 挂 的 变 刚 度 特 性 主 要 表 现 在 压 缩 行 程 对 拉 伸 行 程表 现 不 明 显 。在 图 的 曲 线 中 速 度 时 表 示 复 原 行 程 速 度时 表 示 压 缩 行 程 。 随 着 车 架 与 车 桥 复 原 行 程 相 对 拉 伸速 度 的 增 大 , 阻 尼 力 呈 非 线 性 增 大 值 越 大 阻 尼 力上 升 越 剧 烈 , 表 明 油 气 悬 挂 对 地 面 的 高 频 激 振 显 示 出 极大 的 衰 减 率 而 对 低 频 信 号 衰 减 作 用 不 大 , 说 明 油 气 悬挂 适 用 于 工 程 车 辆 在 不 平 坦 路 面 上 高 速 行 驶 。 而 在 压 缩行 程 , 油 气 悬 挂 的 阻 尼 力 小 而 且 变 化 平 缓 说 明 油 气 悬挂 的 变 阻 尼 特 性 主 要 表 现 在 拉 伸 行 程 对 压 缩 行 程 表 现不 明 显 。综 上 可 见 油 气 悬 挂 在 压 缩 行 程 和 复 原 行 程 表 现 出不 同 的 刚 度 特 性 和 不 同 的 阻 尼 特 性 两 者 配 合 可 以 实 现车 辆 良 好 的 行 驶 平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 。该 式 表 明 频 率 随 着 载 荷 的 增 加 而 增 大 , 同 时 蓄 能 器的 充 气 压 力 和 容 积 增 加 时 频 率 减 小 。〔 日 全 地 面 起 重 机 的 悬 挂 缸 缸 径 均 为 飞活 塞 杆 直 径 为 , 为 了 获 得 理 想 的 频 率 特 性 和 刚 度只 要 通 过 合 理 选 择 蓄 能 器 的 容 积 和 充 气 压 力 即 可 实 现 。如 公 司 的 和 全 地 面 起 重 机 桥负 荷 不 同 而 悬 挂 缸 和 蓄 能 器 除 预 充 气 压 力 随 着 桥 负 荷增 大 而 增 加 外 其 它 参 数 均 相 同 。影 响 油 气 悬 挂 阻 尼 特 性 的 因 素 主 要 有 单 向 阀 直径 和 阻 尼 孔 口 径 。 对 油 气 悬 挂 建 立 数 学 模 型 在 给 定 的路 面 激 励 条 件 下 求 解 其 振 动 响 应 , 结 果 表 明 增 大 单 向阀 开 口 量 , 可 使 压 缩 阻 尼 小 于 拉 伸 阻 尼 使 路 面 冲 击 传递 给 车 身 的 位 移 响 应 下 降 , 衰 减 了 振 幅 减 小 阻 尼 孔 径增 大 系 统 的 阻 尼 , 能 使 振 动 频 率 衰 减 , 使 车 身 很 快 趋 行平 稳 。 若 改 变 蓄 能 器 参 数 , 对 比 研 究 振 动 响 应 结 果 表明 增 大 蓄 能 器 充 气 压 力 和 初 始 体 积 使 路 面 冲 击 传 递 给车 身 的 位 移 响 应 、 频 率 响 应 均 有 明 显 下 降 , 可 见 减 小 系统 刚 度 可 有 效 地 衰 减 振 动 。综 上 所 析 , 对 悬 挂 系 统 的 结 构 参 数 进 行 调 整 与 优 化可 使 车 辆 的 振 动 响 应 达 到 较 为 理 想 的 状 态 。 除 了 根 据 桥 荷不 同 改 变 蓄 能 器 的 容 积 和 充 气 压 力 以 降 低 系 统 的 固 有 频率 夕 卜 根 据 油 气 悬 挂 变 刚 度 、 变 阻 尼 的 特 点 可 以 将 单 向阀 、 阻 尼 阀 设 在 悬 挂 缸 外 部 实 现 悬 挂 的 半 主 动 控 制 。 根据 路 面 不 平 度 可 以 随 时 调 整 阻 尼 孔 的 大 小 , 使 车 辆 的 平 顺性 、 操 纵 安 全 性 同 时 得 到 提 高 , 性 能 匹 配 最 佳 。形 响 油 气 愚 挂 特 性 的 结 构 因 续, 蓄 能 器 初 始 充 气 压 力 和 体 积 是 油 气 悬 挂 优 化 设计 的 重 要 参 数 直 接 影 响 到 车 辆 的 刚 度 特 性 进 而 影 响到 车 辆 的 固 有 频 率 和 行 驶 平 顺 性 。工 程 计 算 为 简 化 起 见 常 取 活 塞 位 于 平 衡 位 置 处一 的 刚 度 作 为 油 气 悬 挂 系 统 的 线 性 化 刚 度 , 即参 考 文 献余 志 生 汽 车 理 论 机 械 工 业 出 版 社 ,赵 春 明 屈 福 政 , 高 艳 明 油 气 悬 挂 系 统 特 性 分 析 及其 动 态 仿 真 研 究 机 床 与 液 压封 士 彩 工 程 车 辆 油 气 悬 挂 技 术 的 开 发 和 研 制 机 床与 液 压 ,收 稿 日 期 一 一© 1994
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