高空作業(yè)平臺安全型車橋平衡控制系統(tǒng)研究

王軍華 南艷君 浙江愛知工程機(jī)械有限公司

要想提高運輸?shù)恼w效率，降低運輸過程的成本，重型商用車具有噸位大、車身長、軸數(shù)多等設(shè)計條件且應(yīng)用于工時長、軸荷偏頻改變大、速較高及道路復(fù)雜多變的工況條件。采用單軸懸架易造成某軸輪胎對地附著力極小或極大之現(xiàn)象。前者可以讓車輛操作的穩(wěn)定性受到影響，同時也會導(dǎo)致行駛的安全性，后者產(chǎn)生過重軸荷對懸架、車橋及車輪疲勞可靠性或使用壽命形成負(fù)向影響。平衡懸架主要由鋼板彈簧、鋼板彈簧支座、中后橋及推力桿組成，應(yīng)用于前述工況可提高重型商用車輪胎接地性，確保多種工況下兩橋或多橋間載荷的均衡性。進(jìn)一步的，平衡懸架亦為整車平順穩(wěn)定的關(guān)鍵部件，路面激勵通過車輪、車橋、懸架傳遞至車架及駕駛室等簧上結(jié)構(gòu)，作用于駕乘人員以及各系統(tǒng)零部件。良好的平衡懸架減振性能對乘員舒適性、貨物安全性及部件可靠性具有重要意義。

一、高空作業(yè)車調(diào)平控制技術(shù)分析

高空作業(yè)是一種舉升作業(yè)的裝置，工作斗調(diào)平系統(tǒng)安全可靠、快速穩(wěn)定是其核心需求。目前，典型的工作斗調(diào)平系統(tǒng)分為機(jī)械調(diào)平、靜液壓調(diào)平和電液控制調(diào)平三種。針對不同的作業(yè)高度、車型，三種調(diào)平方式各有優(yōu)缺點。機(jī)械調(diào)平和靜液壓調(diào)平是目前中小米數(shù)高空作業(yè)車經(jīng)常使用的技術(shù)方式，而作業(yè)高度在 28m以上的高空作業(yè)車須使用電液控制調(diào)平。大米數(shù)、快響應(yīng)、大幅度是高空作業(yè)車重要的發(fā)展方向，其中電液控制調(diào)平技術(shù)是高空作業(yè)車工程領(lǐng)域必須掌握的核心技術(shù)。1）機(jī)械調(diào)平系統(tǒng)機(jī)械調(diào)平一般采用拉桿機(jī)械調(diào)平或鏈條機(jī)構(gòu)調(diào)平，其機(jī)械調(diào)平結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于折疊臂類高空作業(yè)車或混合臂類高空作業(yè)車，其中拉桿機(jī)械調(diào)平成本低廉、較為可靠，但機(jī)構(gòu)制造較復(fù)雜、重量較大，影響舉高臂架的作業(yè)幅度范圍。2）靜壓調(diào)平系統(tǒng)靜液壓調(diào)平采用雙液壓缸等容積靜液壓驅(qū)動控制，多用于 28m 以下伸縮臂類或折疊伸縮混合式臂體高空作業(yè)車，受雙液壓缸之間液壓油可壓縮性和軟管彈性的限制，當(dāng)管道長度超過臨界值時，在臂架的舉升過程中難以滿足工作斗水平動態(tài)傾角小于 5°的標(biāo)準(zhǔn)要求。靜液壓調(diào)平技術(shù)一般應(yīng)用在伸縮臂高空作業(yè)車中，通常只采用單組雙缸組合等容積液壓缸方案。等容積雙液壓缸主要技術(shù)原理為與變幅機(jī)構(gòu)相連接的泵工作液壓缸通過變幅運動壓出液壓油，高壓油壓入調(diào)平工作缸。因調(diào)平工作缸的缸筒杠桿尺寸與泵工作液壓缸相同，故兩缸的伸出與回縮長度對等，通過工作斗運動機(jī)構(gòu)的仿形運動使工作斗變幅角度與臂體機(jī)構(gòu)變幅角度保持一致，繼而保證工作斗水平。

二、高空作業(yè)平臺安全型車橋平衡控制系統(tǒng)

（一）建立車橋耦合系統(tǒng)力學(xué)模型

橋梁模型的構(gòu)建，是車橋振動分析的主要研究方向，因為橋梁都是大跨度，為此，梁模型可以有效地提升橋梁結(jié)構(gòu)的特點，也能用在車橋的振動計算中。車輛模型是計算車橋振動以及分析的重點工作。汽車是十分復(fù)雜的一種系統(tǒng)，不僅有車身，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還涉及彈簧等裝置。其中還包含了各種線性以及非線性的彈簧裝置，這些眾多的因素都會讓車橋耦合系統(tǒng)增加。

（二）擺動油缸比例調(diào)速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)

如果荷電子比例閥在接受控制器信號過程中，具體的位置在右側(cè)，此時壓力油就會從工作斗調(diào)平閥組進(jìn)入。另一部分壓力油流經(jīng)卸荷電子比例閥至工作斗調(diào)平閥組回油口。擺動油缸負(fù)載較為穩(wěn)定，擺動速度取決于流經(jīng)卸荷電子比例閥至工作斗調(diào)平閥組回油口流量大小。因單向回油節(jié)流閥穩(wěn)定回油節(jié)流背壓使經(jīng)常在小流量下工作的擺動油缸運動更平穩(wěn)，從而實現(xiàn)擺動油缸比例調(diào)速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。

三、結(jié)語

綜合上述，本文分析了高空作業(yè)平臺車軸平衡控制系統(tǒng)，通過安全角度傳感器以及限位開關(guān)的方式，將高空作業(yè)平臺保持在良好的操作模式以及存儲模式下，其中安全控制器主要是用于邏輯判斷，或者是信號處理以及執(zhí)行。在存儲模式下，整機(jī)運行時將打開軸平衡功能。在操作模式下，軸平衡功能關(guān)閉。在軸平衡控制油回路中增加了一個主控制閥，并使用壓力傳感器檢測軸平衡閥和主控制閥的執(zhí)行狀態(tài)。與現(xiàn)有的液壓被動軸平衡控制技術(shù)和僅采用單軸平衡閥控制方法的普通電控軸平衡相比，本文設(shè)計的安全型車橋平衡控制系統(tǒng)硬件和軟件架構(gòu)符合PL=d的設(shè)計要求，能夠充分保證整車車橋平衡功能的操作安全性。