工程车辆全液压转向系统管路特性分析

　　工程车辆因载重较大，转向系统普遍采用全液压式转向系统，管路是液压转向系统的重要组成部分，影响着整车的转向动态性能。目前研究人员对于铰接车辆液压转向系统的动态特性已经做了大量的研究[1 -5]，但对于影响液压系统动态特性的液压管路参数的研究不多，在对整车转向系统研究的过程中往往忽略了液压管路参数对转向系统动态特性的影响，而液压管路本身是有容性、阻性和感性的，管路的特性在某些情况下同样会对整个转向系统的动态特性带来影响。本文采用功率键合图方法建立工程车辆全液压转向系统的数学模型，并基于 20sim 软件[6 -7]重点对转向器至动力油缸之间压力油管路的动态特性以及该段管路参数对液压转向系统动态特性的影响进行了研究。研究结果为液压系统管路的优化设计和动态特性分析提供了理论依据。

　　1 数学模型

　　工程车辆要实现转向运动，就必须使车轮偏转某一角度。在偏转过程中，由于轮胎与地面有相对运动，地面必然给轮胎施加阻力矩。阻力矩的大小与桥荷分布、驱动状况、地面状况以及轮胎参数等有关，作用方向与轮胎偏转趋势的方向相反。轮胎的变形在一定范围内可以认为是弹性的，此时车轮和轮胎可以被简化为质量、阻尼和弹性元件组成的等效动力学模型，其等效弹性元件和阻尼的一端就是轮胎的接地点; 对称布置的两个动力缸简化成一双出轴液压缸，且活塞两边的有效面积相等。基于以上所述，本文所研究的工程车辆全液压转向系统数学模型可简化为如图 1 所示，由转向器( 简化成零开口四边滑阀) 、胶管、动力缸和负载组成，其中负载是指车架和轮胎等，在此简化为质量、阻尼和弹性元件[8 -10]。

　　将图1 所示转向系统分为三个子系统，即控制阀子系统、液压管路子系统及缸-负载子系统，采用功率键合图分别建立各子系统的键图模型，进而建立起转向系统的键图模型。

　　1. 1 转向控制阀子系统键图模型

　　转向控制阀子系统键图模型如图2 所示。

　　供油流量是引向油箱还是流向出口A 或出口B，取决于可变液阻R_a1、R_a2、R_a3、R_a4的四个控制节流口的调制情况。随着阀芯的移动，节流口成对的开闭。Ra1与 Ra2控制出口A 的流量，R_a3与R_a4控制出口B 的流量。

　　其中: R_a1，R_a2，R_a3，R_a4———控制阀口液阻，N·s / m; Ps———输入压力，MPa; S_a1———势源( 系统背压) ，MPa; Pai，qai( i =1 ～13) ———功率键势变量，流变量，MPa，L/min。