FW-6型地下工程服务车全液压转向系统设计与仿真

　　FW-6 地下工程服务车是一种井下用铰接式车辆，其由通用底盘和工作机构两大部分组成。底盘部分负责车辆的前后行驶、转向及制动，同时为工作机构提供支撑和动力。通用底盘由前、后两个车体组成，其间采用铰接折腰式转向，因此 FW-6 地下工程服务车对转弯半径小的井下环境具有良好的机动性和通过性。同时，该车通过配装不同的工作装置及工作机构，例如搭载液压吊臂、液压升降平台、乘员车厢或油罐等装置，可实现相应的各种功能。因此，这种服务车具有一机多用、设备使用率高等优点，是一种具有良好发展前景的矿山车辆［1］。作者对该车的转向液压系统进行了设计计算，并建立了仿真模型，对其动态特性进行了仿真分析。

　　1 转向液压系统设计

　　FW-6 地下工程服务车转向系统采用中间铰接折腰式转向，通过两个转向油缸推拉动作使前后车体相对运动，从而实现车辆转向。采用负荷传感式全液压转向系统，其工作原理如图 1 所示: 齿轮泵 2 排出的油液经过单向阀 4、优先阀 5 和转向器 6 到达转向油缸 7实现整车的转向; 转向油缸排出的油液经过转向器回油口以及截止阀 3 和回油过滤器 1 回至油箱。齿泵 2 为转向系统供油，保证车辆行驶时转向流量的需求; 优先阀 5 和转向器 6 配套使用。优先阀作用在于行车转向时系统流量优先供应转向，而且通过LS 口与转向器 6 连接，实时感应转向负载。转向器 6控制着转向的方向、速度和角度。转向器 6 上集成有组合阀块，阀块上的溢流阀能限定转向器的最大工作压力，从而保护系统，阀块上的单向阀在车辆转向时，能自动为转向油缸补油，防止液压系统吸空，当液压缸一侧的压力大于系统供油压力时，能够防止油液倒流，从而保证方向盘不会抖动; 单向阀 4 用于保护齿轮泵，防止系统过载时，油液倒流冲击泵。

　　1. 1 转向系统压力 p 的确定

　　根据液压手册［2］，小型工程机械液压系统的工作压力一般为 10 ～ 18 MPa，再参照类比国内外同类型井下工程车液压系统压力，初选转向油缸的工作压力为: p =12 MPa。

　　1. 2 最大转向阻力矩的确定

　　铰接式车辆转向时，最大转向阻力矩是原地静态转向时的转向阻力矩，行走时的转向阻力矩比静态时的阻力矩小 2 ～3 倍。铰接车辆的转向阻力矩不仅与车桥负荷的大小有关，而且与转角 θ 有关，转向阻力矩随着 θ 角的增大而增大。根据经验公式进行估算，原地转向阻力矩［3］为:

　　式中: G₁为前桥上负荷，为 49 000 N; θ 为偏转角，为 0. 7 rad; f 为驱动轮上的滚动阻力系数，取 0. 06;L 为车辆的轴距，为 3. 4 m; η 为效率，一般取 0. 9( 考虑转向机构和差速器的摩擦) 。将相关数据代入式 ( 1) ，计算得出 M_阻= 11 462 N·m。