機械差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究

吳三耀　王彥

摘 要：本文的撰寫目的主要是針對履帶型號的車輛在進行方向盤控制的時候，有關車輛的差速轉(zhuǎn)向問題的研究。這項研究的主要是為了更為精準的使得司機在駕駛過程中自由實現(xiàn)自我意圖。文章基于整個系統(tǒng)的運行原理，同時加上動力、模塊等理論研究成果的分析運用，創(chuàng)設了屬于這個系統(tǒng)的專有方程式以及模板。我們在做這項研究的同時，一定要依據(jù)原有的安全行駛常識要求，設置出的系統(tǒng)可以實現(xiàn)控制模塊和排液泵控制單位的雙重轉(zhuǎn)換。經(jīng)過理論與實踐的結合研究，我們可以得出這樣的結論：最后設置出的系統(tǒng)可以保證司機在安全駕駛的同時順利實現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作。

我們所說的液壓式實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)設備主要是一種應用在大型車輛上的必備安全系統(tǒng)。比如說一些專用的軍事車輛或者生活中不太常見的超大號的重型拖拉機。對于這些對安全性能要求極高的車輛來說，這個系統(tǒng)具備了以下優(yōu)點：組成部分簡單不復雜，實際使用的效率很高，與一般系統(tǒng)相比之下更能實現(xiàn)自由安全的轉(zhuǎn)向操作。目前我國有關這項研究的現(xiàn)狀主要是缺乏針對驅(qū)動這一系統(tǒng)對于車輛內(nèi)在的調(diào)轉(zhuǎn)方向控制的作用，而且驅(qū)動這一系統(tǒng)本身也具有一定的動態(tài)功能，但是我們以往在研究的時候往往會忽略這個部分。

在本文中，主要是敘述了機械差速轉(zhuǎn)向這一系統(tǒng)的完善策略，在這個系統(tǒng)的定律原理的基礎上，再加上對于司機駕駛車輛和自由轉(zhuǎn)向時安全性能的充分考慮，最后提出可以全方位控制差速轉(zhuǎn)向問題的計劃策略，同時還可以使得司機駕駛的安全性能大大提高。

一，基本原理定律

駕駛員在駕駛車輛時，車輛內(nèi)部的差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開始工作有：從發(fā)動機開始，在通過中間的分流系統(tǒng)時開始進行分流行動，其中一支進入液壓泵，另外一支通過離合器進入變速箱。

二，系統(tǒng)設計

通過上面的結構圖，我們可以發(fā)現(xiàn)作為車輛最主要的驅(qū)動源泉——發(fā)動機，它占據(jù)著十分重要的位置。我們在操控轉(zhuǎn)向裝置的時候一定要充分考慮到車輛的行駛安全，尤其是這輛車如果是處于一種高速行駛的狀況下，它的地面離心力就會迅速加大，一旦發(fā)現(xiàn)履帶和地面整體的粘著力低于這個離心力，那么很有可能導致整輛車向一邊滑到，最后釀成悲劇。所以，要想保證車子在行駛時進行轉(zhuǎn)向操作的安全性，我們應該盡量參考真實的路面情況以及司機進行轉(zhuǎn)向操作的意圖，控制器以此為基礎，最后計算出車輛行駛時在安全范圍內(nèi)可以達到的最大速度。如果出現(xiàn)安全范圍內(nèi)可以達到的最大速度低于真實的車輛速度，這個時候，我們的差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就會發(fā)揮作用，自動進行速度的調(diào)節(jié)，降低車輛在進行轉(zhuǎn)向時候的危險率。

三，模仿真實情況的效果研究

有關整個控制系統(tǒng)實用性和嚴謹性是否能夠達到我們的目標，我們做了一次模仿真實情況的效果研究，以此來檢驗這個系統(tǒng)是否具有預想的控制效果。為了模仿真實情況，我們選取了車輛裝箱半徑大小不同的兩個對象，假設這輛車的速度是每小時36千米，車輛在前進的過程中在每一秒鐘的時刻操作轉(zhuǎn)向命令，主要的實驗結果數(shù)據(jù)如下圖顯示：

由上圖我們得知，正在行駛中的車輛開始進行轉(zhuǎn)向操作的時候，整個轉(zhuǎn)向裝置中的控制器就會開始運行：它會對這個駕駛員也就是司機的真正意圖進行一定的自我解答，即開始進行數(shù)值的輸入，也就是內(nèi)外兩側(cè)的那些履帶輪的本來預期的對于車輪轉(zhuǎn)速的數(shù)值全部進到整個液壓泵中，此時，液壓泵中的控制中心會對這個預想中的期望數(shù)值進行計算：依照原先設想的期望值和實際情況的車輪轉(zhuǎn)速值進行對比，然后根據(jù)這個差異化程度進行一定的車輪速度的自動調(diào)節(jié)，以此來實現(xiàn)安全的轉(zhuǎn)向操作。下圖就是我們此次模仿真實情況的車輛速度的數(shù)據(jù)顯示圖。

我們從上圖得知，如果想要順利實現(xiàn)預先設想的目標值，就需要保證車輛在整個轉(zhuǎn)向的過程中不會出現(xiàn)向兩側(cè)傾斜滑到的現(xiàn)象，從上圖中，我們可以看到車輛的內(nèi)外兩側(cè)的整個履帶的轉(zhuǎn)動速度明顯呈現(xiàn)出不均勻的現(xiàn)象。車輛在行駛過程中進行轉(zhuǎn)向操作室，他的整個半徑就開始發(fā)生變化：最初的時候是前進無阻式的行駛，緊接著在很短的時間內(nèi)就開始進行調(diào)整，接著也用了很短的時間就達到了我們的目標。與此同時，整個系統(tǒng)的油壓也隨之發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)向時油壓很不穩(wěn)定，并且在很短的時間內(nèi)升高了很多。這大多是因為液壓泵在傾斜的時候忽然就發(fā)生了一定的變化，這種變化導致了整個流量與以前大有不同，隨之而來的是流速的改變。隨著轉(zhuǎn)向動作的開始，整個系統(tǒng)內(nèi)部的壓強也開始發(fā)生變化：最初是以一個很快的速度大大增加，接著又開始往下降，直到結束的時候又恢復到一個不變的數(shù)值。

我們還可以從圖表中發(fā)現(xiàn)另外一個現(xiàn)象：當車輛目的轉(zhuǎn)向的半徑變小，那么整個系統(tǒng)就會需要更多更大的油壓，因為這個油壓不僅可以香影真?zhèn)€變化曲線，而且在初期發(fā)生上升的時候，也能保證此次試驗當中并沒有十分顯眼的超標。從這里我們可以看出，這個系統(tǒng)的策略設計是可以有效控制我們車輛在行駛過程中的大小半徑自由安全的轉(zhuǎn)向行為的。

四，結語

轉(zhuǎn)向結構式車輛構造中占據(jù)著極其重要的位置，尤其是我們生活中見到的履帶車輛，他的結構好壞意味著車輛在進行轉(zhuǎn)向操作的安全與否，性能越好，車輛進行轉(zhuǎn)向的安全性就越高，正是由于它的重要性，所以我們才要加強這方面的研究，提高大型車輛的轉(zhuǎn)向結構的功能，以此來提高車輛行駛的安全性，同時還能有效減輕司機也就是駕駛員的疲勞操作。

履帶車輛的轉(zhuǎn)向性能直接影響到我們的日常工作效率和經(jīng)濟效應?？梢哉f有關轉(zhuǎn)向性能的研究一直都是這個行業(yè)的熱點和難點。這篇文章主要是通過我們所了解的動力系統(tǒng)學的原理，以及模塊式的設計方法，以此來創(chuàng)設這個系統(tǒng)的控制模板。這個差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制模板主要使用了數(shù)學上的模型設計，同時也兼顧了大型履帶的車輛在行駛過程中進行轉(zhuǎn)向操作的安全考慮，由此來實現(xiàn)整個系統(tǒng)控制的完善和升級優(yōu)化。