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        緊湊型掃路機轉(zhuǎn)向橋設(shè)計及仿真分析*

        2015-08-25 03:17:38福建龍馬環(huán)衛(wèi)裝備股份有限公司李小冰
        海峽科學 2015年2期
        關(guān)鍵詞:掃路全液壓液壓泵

        福建龍馬環(huán)衛(wèi)裝備股份有限公司 李小冰

        緊湊型掃路機轉(zhuǎn)向橋設(shè)計及仿真分析*

        福建龍馬環(huán)衛(wèi)裝備股份有限公司 李小冰

        該文介紹了一種緊湊型液壓驅(qū)動掃路機轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計,應(yīng)用AMESim軟件對該轉(zhuǎn)向橋進行建模仿真,得出了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各參數(shù)特性曲線,并對仿真結(jié)果進行分析,對進一步提高自行走機械全液壓轉(zhuǎn)向橋的性能提供參考。

        液壓驅(qū)動 掃路機 轉(zhuǎn)向橋

        隨著我國城市建設(shè)的不斷發(fā)展,對城市道路清掃工作也提出了更高的要求。雖然目前國內(nèi)大部分城市基本實現(xiàn)了城市主干道清掃的機械化,但是占城市清掃面積將近一半的街巷、慢行道、便道仍然靠人力使用大掃帚完成清掃保潔工作[1]。為了改變這一狀況,發(fā)展、使用緊湊型全液壓驅(qū)動掃路機勢在必行。緊湊型全液壓驅(qū)動掃路機最高行駛速度約為35km/h,采用全液壓轉(zhuǎn)向橋設(shè)計能滿足其結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)向靈活的要求。應(yīng)用AMESim軟件對全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行仿真,分析其轉(zhuǎn)向特性,對于提高掃路機在工作過程中的可靠性及高效性具有重要意義。

        1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計

        緊湊型全液壓掃路機轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向機構(gòu)裝置及轉(zhuǎn)向液壓裝置兩大部分組成,轉(zhuǎn)向機構(gòu)裝置由轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫拉桿、轉(zhuǎn)向油缸桿、轉(zhuǎn)向油缸筒、前橋等構(gòu)成,如圖1所示。轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓轉(zhuǎn)向器、液壓油箱、轉(zhuǎn)向油缸等組成,其中轉(zhuǎn)向油缸既是轉(zhuǎn)向機構(gòu)裝置的一部分,又是轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的一部分。

        圖1 轉(zhuǎn)向橋總成

        圖2 是轉(zhuǎn)向機構(gòu)幾何模型,該轉(zhuǎn)向機構(gòu)轉(zhuǎn)向力矩(單位:Nm)為[2]:

        圖2 轉(zhuǎn)向機構(gòu)幾何模型

        在眾多仿真軟件中,AMESim作為一款成熟且優(yōu)秀的仿真軟件,已成為流體、機械、熱分析等復(fù)雜系統(tǒng)建模和仿真的優(yōu)先選擇平臺。為了盡可能真實地反映系統(tǒng)特性,在應(yīng)用AMESim仿真軟件建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部分元件的仿真模型前,先建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各元件的數(shù)學模型。從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部件的工作原理和系統(tǒng)工作原理出發(fā),對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件建立較為準確的子模型,并假設(shè)系統(tǒng)各元件的壓力、流量、泄漏等參數(shù)在理想條件下[3]。圖3為轉(zhuǎn)向橋仿真模型,圖4為轉(zhuǎn)向器子模型。仿真參數(shù)設(shè)置見表1。

        2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真及分析

        圖3 轉(zhuǎn)向橋仿真模型

        圖4 轉(zhuǎn)向器子模型

        表1 仿真參數(shù)設(shè)置

        仿真開始2s后,方向盤輸入30°的轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)壓力、液壓泵扭矩等開始上升,在時間大約達到2.8s時,液壓泵扭矩達到約14Nm,如圖5所示。液壓系統(tǒng)壓力達到80bar左右,如圖6所示。轉(zhuǎn)向阻力均值約為4kN,如圖7所示,與計算結(jié)果接近。轉(zhuǎn)向阻力在3kN~4.5kN之間振蕩,液壓系統(tǒng)壓力在60bar~95bar之間振蕩,對該壓力曲線數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換(FFT),得出其振蕩頻率約為23Hz,其振蕩頻率與發(fā)動機固有頻率接近。由此可知,液壓系統(tǒng)振蕩主要是由發(fā)動機固有振蕩頻率引起的。

        圖5 液壓泵扭矩特性曲線

        圖6 液壓泵壓力曲線

        圖7 轉(zhuǎn)向阻力曲線

        3 結(jié)論

        本文介紹了緊湊型全液壓驅(qū)動掃路機轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計,給出了轉(zhuǎn)向力矩計算式。通過AMESim軟件對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行建模仿真,得出了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各參數(shù)特性曲線,并對仿真結(jié)果進行了相應(yīng)的分析。通過試驗,驗證了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真模型的準確性,對進一步提高自行走機械全液壓轉(zhuǎn)向橋的性能提供參考。

        [1] 羅立炎,于今,李源.我國道路清掃車的發(fā)展趨勢[A]//2010年重慶市機械工程學會學術(shù)年會論文集[C],2010.

        [2] 博世力士樂中國.博世力士樂行走液壓樣本RC 14 365/01.98.

        [3] 李永堂, 雷步芳, 高雨茁.液壓系統(tǒng)建模與仿真[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.

        * 注:福建省區(qū)域重大項目(項目編號:2012H4016)。

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