厲 超，李慶瀛

（徐州重型機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

多軸全地面起重機(jī)經(jīng)濟(jì)效益高，功率大，強(qiáng)度高，應(yīng)用范圍廣泛。其自身重量越大，軸數(shù)越多，車身也就越長(zhǎng)，在轉(zhuǎn)向方面的復(fù)雜性就更大，因此，對(duì)其穩(wěn)態(tài)特性加以分析和研究，具有非常重要的理論意義和工程意義。

1 多軸全面面起重機(jī)的特點(diǎn)

多軸全地面起重機(jī)是指二軸以上的車輛。從多軸全地面起重機(jī)來(lái)說(shuō)，它的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：一是車身長(zhǎng)（可達(dá)10m及以上）；二是軸數(shù)多（多為三至七軸甚至于達(dá)到九軸）；三是重量大。特別是它的轉(zhuǎn)向失真方面較為嚴(yán)重，甚至于在中速和低速條件下穩(wěn)定行駛，也有可能產(chǎn)生轉(zhuǎn)向失控的現(xiàn)象，造成十分嚴(yán)重的交通安全事故。

2 多軸全地面起重機(jī)的研究目的和現(xiàn)狀

研究全地面起重機(jī)的轉(zhuǎn)向特性，其好處是可以有利于進(jìn)一步提高這種設(shè)備在低速運(yùn)行時(shí)靈活性、高速運(yùn)行的穩(wěn)定性與高速運(yùn)行時(shí)的安全性。特別是軸數(shù)更多的九軸全地面起重機(jī)的研究文獻(xiàn)數(shù)量更少。然而，從二自由度所采用的模型來(lái)說(shuō)，它相對(duì)較為簡(jiǎn)單，因此，所取得的關(guān)于影響轉(zhuǎn)向方面的參數(shù)較少，難以對(duì)多軸車輛特有的轉(zhuǎn)向特性進(jìn)行全面體現(xiàn)。

3 多軸全地面起重機(jī)的轉(zhuǎn)向特性分析

由多軸全地面起重機(jī)其整體結(jié)構(gòu)可知，它的轉(zhuǎn)向特向分析是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。針對(duì)該起重機(jī)，以拉格朗日方程為依據(jù)，建立起全輪轉(zhuǎn)向方式的三自由度模型。該模型中，對(duì)車輛產(chǎn)生的側(cè)向運(yùn)動(dòng)、橫擺運(yùn)動(dòng)和側(cè)傾運(yùn)動(dòng)都納入考慮之中，主要針對(duì)其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向問(wèn)題進(jìn)行理論分析與理論研究。

根據(jù)該理想狀態(tài)，對(duì)車輛的坐標(biāo)系進(jìn)行定義。

車輛的質(zhì)心為確定的坐標(biāo)原點(diǎn)。x軸的正方向確定為車國(guó)內(nèi)行駛方向，z軸正向?yàn)榇怪甭访嫦蛳碌姆较?，以右手法確定y軸正向。按此坐標(biāo)，該九軸全地面起重機(jī)的車輛線性三自由度模型如圖1所示。

圖1

因該起重機(jī)沿x軸方向前進(jìn)，其速度被視為定值，故它只有三種運(yùn)動(dòng)方式。即沿y軸進(jìn)行的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，繞z軸進(jìn)行的橫擺運(yùn)動(dòng)和車身繞x軸進(jìn)行的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)以上模型，引入“三自由度”多軸轉(zhuǎn)向車輛微分方程，引入“穩(wěn)態(tài)圓周運(yùn)動(dòng)微分方程”進(jìn)行計(jì)算（該計(jì)算過(guò)程和結(jié)果由于其過(guò)程復(fù)雜，數(shù)據(jù)繁多，在此不再詳細(xì)敘述）。

在此基礎(chǔ)上，再以零質(zhì)心側(cè)偏角的控制策略，進(jìn)行全輪轉(zhuǎn)向特性分析，多軸全地面起重機(jī)其轉(zhuǎn)向特性與以下幾個(gè)方面密切相關(guān)：一是軸間距如何布置；二是各軸的車輪所具有的側(cè)偏剛度；三是各軸的質(zhì)量；四是整車的質(zhì)心所具位置。

根據(jù)這些結(jié)論，在進(jìn)行多軸全地面起重機(jī)的機(jī)構(gòu)布置時(shí)，要適當(dāng)前移質(zhì)心的位置，其目的是使其轉(zhuǎn)向不足方面的特性得以提升；以該機(jī)轉(zhuǎn)向中心的車身投影點(diǎn)為基準(zhǔn)，其后面參與轉(zhuǎn)向軸的數(shù)量越多，轉(zhuǎn)向特性不足的特點(diǎn)越為明顯。如果使轉(zhuǎn)向中心投影點(diǎn)位置后的各軸輪胎側(cè)偏剛度增大，同時(shí)使投影點(diǎn)位置之前的各軸的輪胎側(cè)偏剛度降低，對(duì)于增強(qiáng)轉(zhuǎn)向不足方面的特性有益。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析多軸地面起重機(jī)的特點(diǎn)、研究目的和現(xiàn)狀及對(duì)其特性進(jìn)行簡(jiǎn)要性分析可知，多軸地面起重機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜且科學(xué)性強(qiáng)的過(guò)程，需通過(guò)不斷摸索和深入研究才能實(shí)現(xiàn)。