井下胶轮车油气悬架系统改进设计与分析.docx

—35—

学兔兔www.xuetut

第43卷2012年2月工程机械DosignandCaloulation

设

设计·计算

井下胶轮车油气悬架系统改进设计与分析

刘杰

(中国煤炭科工集团太原研究院)

摘要：根据某型井下胶轮车油气悬架系统的结构特点和工作原理，阐述其在减振和调节车高两方面存在的问题和不足，提出新的油气悬架系统方案。详细分析新方案的工作原理，采用多体系统动力学的方法，在ADAMS中建立胶轮车油气悬架系统二自由度动力学振动模型，通过仿真分析，表明新油气悬架系统能够有效发挥阻尼阀的作用，对胶轮车振动的衰减更为显著,有利于改善胶轮车的行驶平顺性。

关键词：胶轮车；油气悬架；阻尼阀；振动

井下胶轮车是一种经常在煤矿井下长时间行驶作业的工程车辆，主要用于运输设备、材料和人员等。由于井下道路起伏不平，路面狭窄，还时常伴有积水和煤泥，路况异常恶劣，要求胶轮车具有良好的行驶平顺性，以衰减来自路面的冲击。油气悬架技术是一种先进的车辆悬架技术，它融合了液压传动控制技术与悬架技术，具有一般悬架无法比拟的优良性能，能最大程度衰减由路面激励造成的整车振动，满足车辆在各种恶劣的路面上正常行驶的需要，使车辆行驶平顺性得到很大的提高2。近年来，油气悬架技术也逐渐应用到井下胶轮车上，但是，尚处于起步尝试阶段，存在诸多问题，减振效果并不理想，需要更加深入的研究，为此，笔者以某型井下胶轮车油气悬架系统为研究对象，对其结构和工作原理进行分析，指出其中的问题，提出改进方案，并验证了新方案的减振效果。

1某井下胶轮车油气悬架系统存在的问题

图1为某型井下胶轮车油气悬架液压系统原理简图，主要由主蓄能器、截止阀、蓄能器及悬架液压缸组成。左、右悬架采用并联结构，相互独立，互不影响，悬架液压缸无杆腔通过油管与蓄能器相连，有杆腔通过通气塞与大气相通。截止阀的作用是控制主蓄能器向悬架液压缸无杆腔内充、放油液，调节悬架液压缸的连接长度，从而改变整车的高度，提高车辆通过性。悬架液压缸一端与簧载质

1

1

又

2

,3

4

1.主蓄能器2.截止阀3.蓄能器4.悬架液压缸

图1井下胶轮车油气悬架液压系统原理简图

量铰接，另一端与非簧载质量铰接，在车辆受到不平路面激励时，悬架液压缸不停地做伸缩运动，液压缸内部的油液受到挤压，循环运动于蓄能器与悬架液压缸无杆腔之间。当悬架液压缸受压缩时，无杆腔油液进入蓄能器，压缩其中的氮气，对冲击起到缓冲作用；当悬架液压缸受拉伸时，蓄能器中的油液流回无杆腔，依靠管路的阻尼作用来阻止液压缸拉伸。但是，管路的阻尼力毕竟有限，无法有效抑制液压缸的拉伸运动，对整车的减振效果不太明显。可见，该油气悬架系统仅仅利用了氮气的弹性作用，而缺乏减振元件，无法发挥减振功能，因此，在实际使用过程中，悬架的总体减振性能不理想。

作者简介：刘杰(1981—),男，山西太原人，工程师，硕士，研究方向：井下防爆无轨胶轮车的设计研发。

—36—

学兔兔wietut

DeslgnandCaloulation工程机械第43卷2012年2月

设计·

设计·计算

2新设计的油气悬架系统

根据井下作业的需要，胶轮车的整车重心通常比较低，以满足井下较矮巷道的行驶条件，同时便于工人装卸物料和机器设备。一般来说，悬架液压缸竖立布置在车桥与底盘或车身之间，所以，如果在胶轮车上布置悬架液压缸，就要求在满足减振性能的情况下，应尽可能缩短悬架液压缸的连接尺寸。而传统的悬架液压缸大多用在地面车辆上，对悬架液压缸的连接尺寸没有太多限制，用于减振的单向阀、节流阀及储气装置大多布置在悬架液压缸内部3,造成悬架液压缸连接尺寸过大，不利于在胶轮车上布置。因此，传统的悬架液压缸结构已不能满足胶轮车的使用要求，需要针对胶轮车开发专门的油气悬架系统。

设计时，不同于传统单气室油气悬架系统，最好将阻尼阀部分集成单向阀和节流阀于一体布置在悬架液压缸的外面，同时，用蓄能器作为专用气室。这种结构的优点是，气室不在缸筒内部，缸筒变短，减小了液压缸的连接尺寸；而且，由于阻尼阀布置在缸筒外面而不在活塞杆组件上，因此既减少了液压缸的加工难度，又可以将阻尼阀设计成可调阻尼式，便于更换，以满足不同路面行驶的需要。

新设计的油气悬架液压系统原理简图如图2所示，主要由主蓄能器1、蓄能器3、悬架液压缸4、阻尼阀5、截止阀2、7及气控换向阀6、8组成。该系统充分利用原油气悬架系统的结构优点，保留了原来的蓄能器和悬架液压缸，增加了阻尼阀、气控换向阀