運煤車液壓轉向系統分析的論文

運煤車液壓轉向系統分析的論文

1運煤車轉向工作原理及控制系統組成

運煤車採用獨特的全液壓動力轉向系統，其轉向單元完全由液壓力驅動．在轉向拉桿和轉向輪之間用液壓管路和閥替代機械連接，當轉向輪轉動時，轉向拉桿控制閥輸出與轉向輪轉速成比例的油流體積，油流輸入與轉向方向相應的轉向油缸驅動腔內．採用全液壓轉向系統可以得到非常好的轉向性能，能夠實現多個計算轉彎半徑，適應性強，能夠滿足不同轉向工況的要求．該型運煤車轉向隨動控制結構．駕駛員操縱轉向拉桿1，使轉向閥組1開啟，轉向閥與轉向油缸相連，從而達到控制車輪轉向的目的．

運煤車動力轉向液壓系統原理圖．為使轉向拉桿輸入位移與輪胎轉向角位移形成一定的比例關係，設置了“隨動”反饋裝置，在轉向結構中，通過一根鋼絲軟軸４使控制機構與轉向機構相連．反饋拉桿２通過鋼絲軟軸與轉向機構中的轉向塊5相連，這樣轉向機構的運動將會反饋迴轉向控制機構，反饋拉桿通過反饋機構迴轉點可以使轉向閥閉合，從而實現隨動反饋的.目的．在設計此結構時，反饋拉桿與轉向拉桿的長度以及2個迴轉點的位置都需要精確計算．運煤車轉向控制系統為典型的機械液壓位置隨動系統．液壓動力系統的動態分析與設計一般都是以穩定性為要求進行的．運煤車轉向閥組在閥口打開後，執行環節不能在瞬時完成動作，而需要有一定的滯後時間，導致轉向控制系統有可能出現不穩定狀態，所以，必須對該控制系統進行穩定性校核和響應特性分析．

2隨動控制系統穩定性分析

液壓動力系統的參數在工作過程中經常發生變化，因此用頻率特性法來分析穩定性是比較有效的．對於低階系統來説，用勞斯判據來判斷系統的穩定性也很方便為使系統穩定，必須使相位裕量和增益裕量均為正值．相位裕量是增益穿越頻率ωｈ處的相角與180°之和；增益裕量是相位穿越頻率處的增益倒數．對所討論的系統而言，因為穿越頻率處的斜率為-20ｄＢ／（ｒａｄ／ｓ），所以相位裕量為正值，不需要再分析，只要使增益裕量為正即可．系統響應的快速性可用頻帶寬度表示，系統幅頻寬是幅值比下降到-3ｄＢ，即下降到低幅值的0.707時所對應的頻率範圍，相位頻寬是相位滯後90°時所對應的頻率範圍．可得系統截止頻率為108.7Ｈｚ，所以該系統反映輸入信號的快速性較好．但頻帶越寬，高頻噪聲信號的抑制能力越不好，所以有必要分析一下系統對負載力干擾的響應．

3結論

1）運煤車作為礦用特種車輛，其轉向系統有其獨特的結構和特點，特殊工況決定了它不能參照其它工程車輛的設計方法．運煤車採用鋼絲軟軸反饋結構，將液壓轉向控制系統與空間連桿機構連接，實現了礦用車輛轉向控制機構與執行機構的機液隨動控制．

2）依據機械工程控制系統理論，建立運煤車全液壓動力轉向隨動系統的控制模型，對系統進行了穩定性分析和響應特性分析，得到了12.5ｄＢ的幅值裕量和86.2°的相位裕量，以及峯值時間為0.03ｓ和最大超調量為52%等瞬態響應性能指標，該系統響應快速性較好．

3）運煤車行駛轉向系統涉及多學科交叉耦合．筆者在計算分析時，模型的建立與參數的取值較為理想，與實際系統會有所差異．由分析結果可知，運煤車轉向控制系統相位裕量過大，系統阻尼較小，如何合理地匹配機械系統與液壓系統需要今後進一步深入研究．