FW-6型地下工程服务车全液压转向系统仿真分析

　　0 引言

　　FW-6 型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 2 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 2 个车体组成，其间采用铰接折腰式转向，其转向系统采用全液压转向形式，其动态性能的好坏直接决定车辆转向的响应情况。 本文在对该车的转向液压系统进行详细分析的基础上建立了相应的动态仿真模型，对其动态特性进行了仿真分析，并讨论了转向负载、油液弹性模量及方向盘转速对转向系统动态性能的影响； 为该车的改进设计提供了理论基础。

　　1 转向液压系统工作原理

　　FW-6 型地下工程服务车转向系统采用中间铰接折腰式转向，通过 2 个转向油缸推拉动作使前后车体相对运动，从而车辆实现转向。 本系统采用负荷传感式全液压转向系统，其工作原理图如图 1 所示。 齿轮泵排出的油液经过单向阀、优先阀和转向器到达转向油缸，推动油缸动作从而实现整车的转向；转向油缸排出的油液经过转向器回油口以及截止阀和回油过滤器回至油箱。 齿轮泵为转向系统供油，保证车辆行驶时转向流量的需求。 优先阀和转向器配套使用，通过 LS 口与转向器连接，实时感应转向负载，从而保证车辆在行车转向时系统流量优先供应于转向系统。 转向器控制着转向的方向、角度及转向速度。 单向阀用于保护齿轮泵，防止系统过载时，油液倒流冲击液压泵。

　　2 全液压转向系统的动态仿真模型的建立

　　（1）数学模型的建立

　　转向系统采用铰接式转向模式，将该转向液压系统简化为由优先阀、阀控计量马达、转向液压缸组成的系统，其动态物理模型如图 2 所示。

　　图 2 中 A₁为优先阀 CF 节流口面积；A₂为优先阀 EF 节流口面积，A₃为转向器主节流口的配流口面积。 通过对系统内的优先阀，转向器及转向油缸等关键部件进行流量及力学分析，建立液压转向系统的动态数学模型，并对其进行拉氏变换，结果得

　　式中 Q_L1———转向器输入流量，；

　　d———转向器转阀阀芯直径，；

　　K_q———转向器转阀的流量增益；

　　θ———方向盘转角；

　　θ_m———转向器计量马达的输出转角；

　　p_L1———计量马达压差；

　　C_tm———转向器总泄露系数；