輪式推土機(jī)當(dāng)行駛速度超過40km/h尤其在達(dá)到60km/h以上時(shí),乘坐舒適性將會(huì)大大降低,同時(shí)年輛上的儀器設(shè)備也會(huì)因振動(dòng)而過早失效,必須采用懸架系統(tǒng),提高年輛平順性(乘坐舒適性)和操縱穩(wěn)定性。油氣懸架具有非線性剛度、非線性阻尼、單位儲(chǔ)能比大、剛性閉鎖等特點(diǎn),屬于被動(dòng)懸架,但又具有主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)型式,具有主動(dòng)懸架才能實(shí)現(xiàn)的部分功能和性能。通過對(duì)比分析,各類懸掛裝置中目前只有油氣懸掛裝置能最好地滿足使用要求,因此在高速推土機(jī)上應(yīng)采用油氣懸架技術(shù)。
在設(shè)計(jì)油氣懸架系統(tǒng)時(shí),目前國(guó)內(nèi)缺乏適用性較強(qiáng)的理論依據(jù),另外由于油氣懸架系統(tǒng)性能試驗(yàn)需要大量投資,故具體性能參數(shù)還未經(jīng)實(shí)踐的檢驗(yàn),試驗(yàn)研究、動(dòng)態(tài)分析、參數(shù)優(yōu)化都還沒有開展,因此油氣懸架技術(shù)成為解決高速行駛問題的核心關(guān)鍵技術(shù)。
1、油氣懸架系統(tǒng)分類
油氣懸架是以油液傳遞壓力、氣體作為彈性介質(zhì)的一種懸架系統(tǒng),其中油液除傳遞壓力外,還具有調(diào)節(jié)車體高度、車體減振、懸架剛度閉鎖、輔助密封氣體、潤(rùn)滑零件及調(diào)節(jié)氣室容積等多種功能,而起緩沖吸收振動(dòng)沖擊能量的則是作為彈性介質(zhì)的高壓氣體。
油氣懸架根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為獨(dú)立式油氣懸架系統(tǒng)和連通式由氣懸架系統(tǒng)。
1.1獨(dú)立式油氣懸架原理
獨(dú)立式油氣懸架系統(tǒng)指同一車橋上左右兩側(cè)的懸架缸之間互不連通,不同橋上的懸架缸之間也互不連通,即各個(gè)油氣懸架相互獨(dú)立、互不影響。獨(dú)立式油氣懸架可以實(shí)現(xiàn)車身高度的上下調(diào)整,在路面較差、坡度較大時(shí),伸長(zhǎng)懸架液壓缸,使車身高度提高,增大接近角和離去角,年輛涉水時(shí)也需要提高車架懸架高度。在平坦的路面上行駛時(shí),可以縮短懸架液壓缸,降低整車重心,便于高速行駛。車身高度的降低,對(duì)于車輛通過有高度限制的橋涵、隧道是極為有利的。當(dāng)車輛在橫向傾斜的路面上行駛時(shí),還可以控制一側(cè)液壓缸伸長(zhǎng),另一側(cè)液壓缸縮短,從而使整車仍保持水平。獨(dú)立式油氣懸架主要應(yīng)用在重型自卸車輛中。
1.2連通式油氣懸架原理
連通式油氣懸架系統(tǒng)指同一車橋上左右兩側(cè)的懸架缸之間相互連通,不同年橋上的懸架缸之間也相互連通。連通式油氣懸架不僅具有獨(dú)立式油氣懸架的優(yōu)點(diǎn),而且當(dāng)年輛在高低不平的路面上行駛時(shí),可以控制全部液壓缸組連通,其懸架依路面高低而伸長(zhǎng)或縮短,載荷在各車輪上均勻分布,整年仍保持水平狀態(tài)。連通式油氣懸架是近期發(fā)展起來的新型油氣懸架形式,主要應(yīng)用在多軸車輛上。
2、高速推土機(jī)油氣懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理
高速輪式推土機(jī)油氣懸架系統(tǒng)屬于獨(dú)立式油氣懸架系統(tǒng),它主要由彈性元件、減振裝置、懸掛桿系、控制電路組成。
其工作原理:當(dāng)車橋由于路面不平向上運(yùn)動(dòng)時(shí),載荷就會(huì)壓縮懸架油缸活塞桿,懸掛油缸內(nèi)的油一部分做迫壓入蓄能器,蓄能器氣室內(nèi)的氮?dú)馔瑫r(shí)被壓縮,體積減小,壓力相應(yīng)升高,當(dāng)壓力達(dá)到足以克服外載荷時(shí),懸架油缸不再壓縮,這樣就將一部分沖擊能量吸收到蓄能器中;當(dāng)車橋向下運(yùn)動(dòng)時(shí),懸架油缸活塞桿將會(huì)伸出,懸架油缸內(nèi)由的壓力降低,蓄能器中的一部分油進(jìn)入懸架油缸,蓄能器內(nèi)皮囊中的氮?dú)怏w積增大,壓力相應(yīng)降低,當(dāng)壓力與外載荷平衡時(shí),懸架油缸不再伸長(zhǎng),這樣蓄能器中一部分能量將釋放。在車輛行駛過程中,裝有油氣懸架減振機(jī)構(gòu)的2個(gè)后驅(qū)動(dòng)輪隨路面高低作上下運(yùn)動(dòng),后車架基本保持水平位置,同時(shí)減少了地面對(duì)后車架的沖擊,從而保證高速行駛的平穩(wěn)性,提高司機(jī)駕駛的舒適性。
3、油氣懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)
高速推土機(jī)主要有行駛和作業(yè)兩種工況,行駛時(shí)要求系統(tǒng)減振性能好,這時(shí)油氣懸架系統(tǒng)起作用;而作業(yè)時(shí),如果懸架系統(tǒng)起作用,將會(huì)影響推土機(jī)的牽引力,同時(shí)推土鏟受力的變化將使懸架高度發(fā)生變化,從而使推土鏟與地面的高度不斷改變,勢(shì)必造成作業(yè)面高低不平。因此推土機(jī)作業(yè)時(shí)需要使油氣懸架系統(tǒng)閉鎖。
油氣懸架系統(tǒng)的閉鎖是通過3個(gè)電磁換向閥實(shí)現(xiàn)的如圖3所示,懸掛起作用時(shí),電磁鐵斷電,電磁閥處于中位,接通油缸與蓄能器的油路,左右油缸斷開;閉鎖時(shí),電磁鐵通電,電磁閥換向,切斷油缸與蓄能器的油路。
輪式推土機(jī)的后驅(qū)動(dòng)橋都采用擺動(dòng)橋,因此懸掛閉鎖時(shí),不僅切斷了油缸與蓄能器的油路,同時(shí)也使左右油缸內(nèi)的油相通,懸架可以隨橋的擺動(dòng)而擺動(dòng)。
3.2充放油功能的實(shí)現(xiàn)
懸架系統(tǒng)安裝完成后,懸掛油缸內(nèi)并沒有液壓油,或油量很少。為保證懸架系統(tǒng)正常工作,必須向懸掛系統(tǒng)內(nèi)充油;在對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí),也要將系統(tǒng)內(nèi)的高壓油放出,才能進(jìn)行懸掛油缸及管路的拆查工作,因此懸架系統(tǒng)也要求有放油功能。
充油時(shí),通過操縱球閥,使工作裝置液壓系統(tǒng)的油進(jìn)入油氣懸架系統(tǒng),此時(shí)左右懸架油缸及管路內(nèi)同時(shí)充油。
放油時(shí),通過操縱球閥,使油氣懸架系統(tǒng)內(nèi)的油流回工作裝置液壓系統(tǒng),此時(shí)左右懸架油缸及管路內(nèi)同時(shí)放油。
左右懸掛油缸及管路同時(shí)充放油功能,也是通過電磁換向閥的通斷實(shí)現(xiàn)的。
3.3組合式減振閥的設(shè)計(jì)
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