装载机应急转向系统设计与计算
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装载机 正 常工作 时 ，液压 泵输 出来 的液 压油 通过优
１ “Ｅ Ｃ ”认 证 对 于 应 急转 向 的要 求
１ １ 转 向试 验轨 迹 ．
机 器应 能通过 直径 为 ２ ｍ 的 圆形 轨 迹 ，如 图 １ ４
所示 。
先 阀进 入转 向器 ，优 先 阀优先 提供 转 向系统 需要 的 流量 ，多余 流量 去 工作液 压 系统 。动力 单元 由电动 机和定 量液 压泵 组成 ，由控制 开关 控制 ，当装 载机 熄 火拖 车 时 ，可 打开 控制 开关 ，启 动 电动机带 动液 压泵 ，使液 压油 通过 单 向阀接 入主 管路来 实 现装载
。 。
＿
。
一
设计计算
ＤＥＳｌ Ｇ
一
ＣＡ ＧＵＬＡ ＯＮ Ｌ ＴＩ
。
∞
装 载 机应 急转 向系统设 计 与计 算
朱 博 ，董立 队
临沂 ２ ６２ ） ７ ０ ３ （ 山东临 工工程机 械有 限公 司 ，山东
［ 要］ 介绍 了装载 机应 急转 向液压 系统 的原理 ，提 出装 载 机 在试 验 轨迹 下 的数 学 模 型 ，列 出水 平通 摘 过半 径 、转 向角度 和装 载机相 关结构 参数 的计 算 公式 ，计 算 出转 向角度 、转 向阻 力距 及 液压 转 向 系统 的相 关参 数 。
１ ２ 应 急转 向系统试 验 ．
Ｏ９ —— 铰接 中心至转 向中心距 离 ，ｒｍ； １ ａ
［ 收稿 日期］２ １ —０ —２ ００ ７ ９ ［ 通讯地址］ 朱博 ，山东省临沂市经济开发区临工工业 园
应 急转 向系统 应该 有足够 的转 向动 力 、转 向速
度 和灵 敏度 ，使 机器 在 ６ ｓ内从 直 行 位 置 转 到符 合 图１ 试验 轨 迹 转 向角 的 位 置 ，前 进 速度 应 保 持 在
格 为可 变单元 格 ，点击 确定后 ａ对应 的数 值单 元格 显示 的数 值 即为所 求 的转 向角度 。
３ ２ 装 载机 转 向阻力矩 的计 算 ． 铰接 式转 向 机 构 的转 向分 原 地 转 向和 行 驶 转 向 ，原 地 转 向时轮胎 与地 面 的转 向力矩一 般是 行驶 时 的 ２ 倍 。原地转 向力矩计 算公 式如 下 ～３
机转 向功 能 。
３ 应 急转 向液 据试验 轨迹 做 出转 向角度 的几 何 模型 如 图 ３
所示 。
图中 ＤＥ—— 铲斗 宽度 ，ｍｍ；
图 １ 转 向 试 验轨 迹
０１
铰接 中心至斗 齿前 沿距 离 ，ｍｍ；
建冠 机械 ２ １．２（ ００ １ 上半月刊）
０１ ＝ Ｄ
ｒ ／ ０ 。 １ 一２ ０ ０１ ｏ ＋ｄ） ＝￣０ １ ＋０ Ｄ ０ １・ Ｄｃ ｓ（ １
可 以看 出 ，求 出 即 可求 出 ａ的数 值 ，但 由 于 与 ｒ之 间存 在 复 杂 的数 学 关 系 ，用 常 规方 法
向阀
６ ．优先阀
７ ．转向器
８ ．转向缸
图 ２ 带 应 急 转 向装 载 机 的 转 向 系 统原 理 图
０１ Ａ—— 铰接 中心 至后 桥距 离 ，ｍｍ； ０１ — —铰 接 中心 至前桥 距离 ，ｍｍ； Ｂ ｒ 一
ａ— —
水 平通 过半 径 ，ｍｍ； 装 载机 转 向到试 验轨 迹 时的角 度 ，ｒｄ ａ；
［ 关键 词］ 装 载机 ；应 急转 向系统 ；设计 计算
［ 中图分类 号］Ｔ ４ Ｈ２３
［ 文献 标识码 ］Ｂ
［ 文章 编号 ］１０—５ Ｘ ２ １）２ １２０ ０ １５４ （００ １— ０—２ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｅ ｇ ｎｃ ｔ ｅ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｄ ｒ ｓｇ ｎ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆｅ ｒ ｅ ｙ ｓ ｅ ｒ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆ ｒ ｌ ａ ｅ
型 ，输 入到 ｅ ｃｌ 格 中 ，利 用数 据 工具 中 的的单 ｘｅ表
变 量求 解功 能来计 算 。设定 ｒ 应 的数值 单元 格 为 对 目标 单元 格 ， 目标 值 为 １００ ２ ０ ，ａ对 应 的 数值 单 元
１ ．动 力 单 兀 ２ ．单 向阀 ３ ．油 箱 ４ ．液 压 泵 ５ 单 ．
求解 比较 困难 ，对 此 可 以借 助 办公 软 件 ｅ ｃｌ ｘｅ 的单 变量 求解 功能来 求 解 。单 变量 求解 是对某 一 问题按
公式计 算所 得结 果做 出假 设 ，推测 公式 中形成 结果 的一 系 列 变 量 可 能 发 生 的 变 化 ， 是 由 “ ” 求 果
“ 因” 的逆 运算 。求解 步骤 如 下 ：首先 根 据 图 中几 何 量 的关 系 列 出公 式 ，作 出 ｅｃｌ的计 算 数 学 模 ｘｅ
（０±２ ｍ／ ，且 转 向操纵力 不 超过 ３ ０ １ ）ｋ ｈ ５ Ｎ，进行
左转 和右 转试 验 。
２ 带 应 急 转 向装 载机 的转 向 系统 工 作 原理
系统 由正 常工 作状态 下 的转 向系统 和发 动机熄 火状 态下 的应 急转 向系统组成 ，主要 由液压 泵 、动 力单元 、负荷传 感转 向器 、优 先 阀 、转 向油 缸等元 件组成 ，系统原 理 图如 图 ２所 示 。工作 原理 如 下 ：
ＺＨｕ ３ ｔｏ。ＤＯＮＧ － ｕ Ｌｉｄ ｉ
为达 到 欧 盟 “ Ｅ “ 全认 证 要 求 ，满 足 出 口 Ｃ 安
欧洲 市场 的条件 ，需 要在装 载机 上增 加应 急转 向系 统 。应急 转 向系统是 在正 常转 向动力 源 出故 障 或发 动机停 止 工作 的情 况 下进行 转 向的系 统 。
√ 专 ＋
式 中 一 原地 转 向阻力距 ，Ｎｍ； ／。 合摩 擦 系数 ，一般取 ｆ＝０ １ ； 。。 。。 组 ． ５
一
轮距 ，ｍ；
轮胎 宽度 ，ｍ； Ｇ 一 桥 载荷 中大者 ，Ｎ。 取装 载机 原地 转 向阻力距 之半 作为行 驶速 度为 （ ０±２ ｍ／ 态下 的转 向阻力 矩 ，即 １ ）ｋ ｈ状
通讯地址朱博山东省临沂市经济开发区临工工业园铰接中心至后桥距离ll铰接中心至前桥距离ll水平通过半径ll装载机转向到试验轨迹时的角度8i辅助计算变量8i转向角计算模型根据几何模型可得出以下计算公式之间存在复杂的数学关系用常规方法求解比较困难对此可以借助办公软件3bg3n变量求解功能来求解单变量求解是对某一问题按公式计算所得结果做出假设推测公式中形成结果的一系列变量可能发生的变化是由因的逆运算求解步骤如下首先根据图中几何量的关系列出公式作出3bg3n的计算数学模型输入到3bg3n表格中利用数据工具中的的单变量求解功能来计算设定对应的数值单元格为目标单元格目标值为对应的数值单元格为可变单元格点击确定后对应的数值单元格显示的数值即为所求的转向角度654
１ “Ｅ Ｃ ”认 证 对 于 应 急转 向 的要 求
１ １ 转 向试 验轨 迹 ．
机 器应 能通过 直径 为 ２ ｍ 的 圆形 轨 迹 ，如 图 １ ４
所示 。
先 阀进 入转 向器 ，优 先 阀优先 提供 转 向系统 需要 的 流量 ，多余 流量 去 工作液 压 系统 。动力 单元 由电动 机和定 量液 压泵 组成 ，由控制 开关 控制 ，当装 载机 熄 火拖 车 时 ，可 打开 控制 开关 ，启 动 电动机带 动液 压泵 ，使液 压油 通过 单 向阀接 入主 管路来 实 现装载
。 。
＿
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一
设计计算
ＤＥＳｌ Ｇ
一
ＣＡ ＧＵＬＡ ＯＮ Ｌ ＴＩ
。
∞
装 载 机应 急转 向系统设 计 与计 算
朱 博 ，董立 队
临沂 ２ ６２ ） ７ ０ ３ （ 山东临 工工程机 械有 限公 司 ，山东
［ 要］ 介绍 了装载 机应 急转 向液压 系统 的原理 ，提 出装 载 机 在试 验 轨迹 下 的数 学 模 型 ，列 出水 平通 摘 过半 径 、转 向角度 和装 载机相 关结构 参数 的计 算 公式 ，计 算 出转 向角度 、转 向阻 力距 及 液压 转 向 系统 的相 关参 数 。
１ ２ 应 急转 向系统试 验 ．
Ｏ９ —— 铰接 中心至转 向中心距 离 ，ｒｍ； １ ａ
［ 收稿 日期］２ １ —０ —２ ００ ７ ９ ［ 通讯地址］ 朱博 ，山东省临沂市经济开发区临工工业 园
应 急转 向系统 应该 有足够 的转 向动 力 、转 向速
度 和灵 敏度 ，使 机器 在 ６ ｓ内从 直 行 位 置 转 到符 合 图１ 试验 轨 迹 转 向角 的 位 置 ，前 进 速度 应 保 持 在
格 为可 变单元 格 ，点击 确定后 ａ对应 的数 值单 元格 显示 的数 值 即为所 求 的转 向角度 。
３ ２ 装 载机 转 向阻力矩 的计 算 ． 铰接 式转 向 机 构 的转 向分 原 地 转 向和 行 驶 转 向 ，原 地 转 向时轮胎 与地 面 的转 向力矩一 般是 行驶 时 的 ２ 倍 。原地转 向力矩计 算公 式如 下 ～３
机转 向功 能 。
３ 应 急转 向液 据试验 轨迹 做 出转 向角度 的几 何 模型 如 图 ３
所示 。
图中 ＤＥ—— 铲斗 宽度 ，ｍｍ；
图 １ 转 向 试 验轨 迹
０１
铰接 中心至斗 齿前 沿距 离 ，ｍｍ；
建冠 机械 ２ １．２（ ００ １ 上半月刊）
０１ ＝ Ｄ
ｒ ／ ０ 。 １ 一２ ０ ０１ ｏ ＋ｄ） ＝￣０ １ ＋０ Ｄ ０ １・ Ｄｃ ｓ（ １
可 以看 出 ，求 出 即 可求 出 ａ的数 值 ，但 由 于 与 ｒ之 间存 在 复 杂 的数 学 关 系 ，用 常 规方 法
向阀
６ ．优先阀
７ ．转向器
８ ．转向缸
图 ２ 带 应 急 转 向装 载 机 的 转 向 系 统原 理 图
０１ Ａ—— 铰接 中心 至后 桥距 离 ，ｍｍ； ０１ — —铰 接 中心 至前桥 距离 ，ｍｍ； Ｂ ｒ 一
ａ— —
水 平通 过半 径 ，ｍｍ； 装 载机 转 向到试 验轨 迹 时的角 度 ，ｒｄ ａ；
［ 关键 词］ 装 载机 ；应 急转 向系统 ；设计 计算
［ 中图分类 号］Ｔ ４ Ｈ２３
［ 文献 标识码 ］Ｂ
［ 文章 编号 ］１０—５ Ｘ ２ １）２ １２０ ０ １５４ （００ １— ０—２ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｅ ｇ ｎｃ ｔ ｅ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｄ ｒ ｓｇ ｎ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆｅ ｒ ｅ ｙ ｓ ｅ ｒ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆ ｒ ｌ ａ ｅ
型 ，输 入到 ｅ ｃｌ 格 中 ，利 用数 据 工具 中 的的单 ｘｅ表
变 量求 解功 能来计 算 。设定 ｒ 应 的数值 单元 格 为 对 目标 单元 格 ， 目标 值 为 １００ ２ ０ ，ａ对 应 的 数值 单 元
１ ．动 力 单 兀 ２ ．单 向阀 ３ ．油 箱 ４ ．液 压 泵 ５ 单 ．
求解 比较 困难 ，对 此 可 以借 助 办公 软 件 ｅ ｃｌ ｘｅ 的单 变量 求解 功能来 求 解 。单 变量 求解 是对某 一 问题按
公式计 算所 得结 果做 出假 设 ，推测 公式 中形成 结果 的一 系 列 变 量 可 能 发 生 的 变 化 ， 是 由 “ ” 求 果
“ 因” 的逆 运算 。求解 步骤 如 下 ：首先 根 据 图 中几 何 量 的关 系 列 出公 式 ，作 出 ｅｃｌ的计 算 数 学 模 ｘｅ
（０±２ ｍ／ ，且 转 向操纵力 不 超过 ３ ０ １ ）ｋ ｈ ５ Ｎ，进行
左转 和右 转试 验 。
２ 带 应 急 转 向装 载机 的转 向 系统 工 作 原理
系统 由正 常工 作状态 下 的转 向系统 和发 动机熄 火状 态下 的应 急转 向系统组成 ，主要 由液压 泵 、动 力单元 、负荷传 感转 向器 、优 先 阀 、转 向油 缸等元 件组成 ，系统原 理 图如 图 ２所 示 。工作 原理 如 下 ：
ＺＨｕ ３ ｔｏ。ＤＯＮＧ － ｕ Ｌｉｄ ｉ
为达 到 欧 盟 “ Ｅ “ 全认 证 要 求 ，满 足 出 口 Ｃ 安
欧洲 市场 的条件 ，需 要在装 载机 上增 加应 急转 向系 统 。应急 转 向系统是 在正 常转 向动力 源 出故 障 或发 动机停 止 工作 的情 况 下进行 转 向的系 统 。
√ 专 ＋
式 中 一 原地 转 向阻力距 ，Ｎｍ； ／。 合摩 擦 系数 ，一般取 ｆ＝０ １ ； 。。 。。 组 ． ５
一
轮距 ，ｍ；
轮胎 宽度 ，ｍ； Ｇ 一 桥 载荷 中大者 ，Ｎ。 取装 载机 原地 转 向阻力距 之半 作为行 驶速 度为 （ ０±２ ｍ／ 态下 的转 向阻力 矩 ，即 １ ）ｋ ｈ状
通讯地址朱博山东省临沂市经济开发区临工工业园铰接中心至后桥距离ll铰接中心至前桥距离ll水平通过半径ll装载机转向到试验轨迹时的角度8i辅助计算变量8i转向角计算模型根据几何模型可得出以下计算公式之间存在复杂的数学关系用常规方法求解比较困难对此可以借助办公软件3bg3n变量求解功能来求解单变量求解是对某一问题按公式计算所得结果做出假设推测公式中形成结果的一系列变量可能发生的变化是由因的逆运算求解步骤如下首先根据图中几何量的关系列出公式作出3bg3n的计算数学模型输入到3bg3n表格中利用数据工具中的的单变量求解功能来计算设定对应的数值单元格为目标单元格目标值为对应的数值单元格为可变单元格点击确定后对应的数值单元格显示的数值即为所求的转向角度654