一种新型的油气悬挂缸

产品・结构 文章编号:100320794(2005)0720103202

一种新型的油气悬挂缸

戴志晔

(煤炭科学研究总院太原分院,太原030006)

摘要:介绍了M K-3S悬挂式多用途胶轮车上使用的一种新型油气悬挂缸的结构、工作原理、主要功能以及主要技术参数。并分析了这种结构型式的油气悬挂系统所具备的特点及其工作性能。

关键词:油气悬挂缸;快换机构;减振

中图号:TD529文献标识码:B

1　引言

煤矿井下胶轮车辆由于行驶在比较恶劣的井下巷道中,路面起伏不平,作用于车轮上的垂直反力具有较强的冲击性,为了提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性,减少动载荷引起车辆零部件损坏程度,提高车辆的使用寿命,采用一种能同时兼顾几方面要求的悬挂系统。国外20世纪60年代后期和国内20世纪80年代初开始研究油气悬挂系统,由于其优越的非线性弹性特性和良好的减振性能,能够较好地满足矿山工程车辆的要求。

油气悬挂系统是以油液传递压力,用惰性气体(通常为氮气)作为弹性介质的一种悬挂系统。

2　油气悬挂缸结构及作用

新型油气悬挂缸是一种双作用油-气协同作用的减振缸,一端装有液压油、另一端充有高压氮气的封闭缸,在液压油缸内设置有起阻尼作用的一个小孔来实现其动作,可缓冲车辆在行驶中所受路面的冲击载荷,使车厢及车轮的振动迅速得到衰减。这种悬挂系统是由新型油气悬挂缸、控制阀和手动换向阀等共同构成的自定位可控油气悬挂系统,在后机架上左右各安装1套。控制阀由单向阀和二位液控阀组成,其阀体组焊在该油气悬挂缸上,如图1所示。油气悬挂缸的两端耳子用铰销联接安装在后机架和车轮摆架装置之间,而车轮摆架装置与后机架铰接连接,后轮刚性联接在车轮摆架装置上,当后轮受到冲击载荷时,后轮与车轮摆架装置共同以铰接销A为枢轴摆动。

作为快换机构关键元件之一的油气悬挂缸同时还起升降液压缸的作用,推拉车轮摆架装置使其机架升降,从而实现工作装置(平板车厢、槽形车厢、自卸车厢和人厢)的自动更换。油气悬挂缸、锁紧液压缸和锁紧耳板等共同组成工作装置快换机构。锁紧液压缸一端铰接固定在后机架上,另一端同安装在后机架内侧的锁紧耳板铰接。油气悬挂缸伸出,推动车轮摆架装置,整个机架抬起,同时将车厢举起,与此同时锁紧液压缸伸出,推动锁紧耳板动作将车厢定位夹紧,使车厢同后机架连成一体;当油气悬挂缸缩回时,拉动车轮摆架装置,整个机架降低高度,同时解除对车厢的锁紧,可将车厢放下,从而实现车厢与后机架的分离。车厢与后机架靠3点啮合,即车厢前中部长210mm,直径120mm带锥度的柱销插入后机架前端中部装有尼龙导向套的销孔内,车厢两侧长95

mm,直径100mm的柱销放入后机架两侧锁紧耳板孔内。

图1　油气悬挂系统及快速更换机构安装简图

Fig11　The brief dra wing of mounting for the quick replace mechanism and the hydro-pneum atic suspension system

11导向套　21后机架　31油气悬挂缸　41控制阀　51锁紧液压缸

61锁紧耳板　71车轮摆架装置　81后车轮

3　油气悬挂缸工作原理

油气悬挂的液压系统原理如图2所示。当车辆在路面行驶时,油气悬挂缸的活塞杆处于伸出状态,活塞处于阻尼孔附近,手动换向阀处于中位,活塞杆腔接通油箱。使油液返回油箱,由于气体的可压缩性,活塞杆处于既可外伸,又可缩回的悬浮状态,从而实现缓冲减振功能,振动阻尼行程可达120mm。在没有冲击载荷时,油气悬挂缸活塞杆的推力与充气腔的气体推力相互平衡,活塞处于悬浮状态的中位,使后机架及车厢高度保持不变;当车轮滚动行驶在凸起或滚出凹坑路面时,产生冲击载荷,车轮与车轮摆架装置共同以铰接销A为枢轴上摆,靠近后机架,此时,油气悬挂缸受压缩,活塞杆缩回,高压氮气被压缩,吸收冲击动能,后机架及车厢相对后轮中心高度下降;当车轮滚离凸起或滚动行驶在凹坑路面时,车轮与车轮摆架装置一起以铰接销A为枢轴下摆,远离后机架,油气悬挂缸受到拉伸作用,活塞杆伸出,高压氮气膨胀,后机架及车厢相对后轮中心高

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　2005年第7期 煤 矿 机 械

度上升。根据油气悬挂缸活塞所处的位置和冲击载荷的大小可决定油气悬挂缸的最佳气体弹力,从而使后机架及厢体的水平度得到调节

。

图2　油气悬挂液压系统原理图

Fig 12　The theory diagram of the hydro -pneum atic

suspension system

11高压油源　21手动换向阀　31单向阀　41后悬架缸　51液控

阀

61油箱

在需要挂装车厢时,操纵手动换向阀手柄至右挡位,油气悬挂缸活塞杆腔接通高压油,活塞杆缩回,整个机架绕前轮中心下降,后机架处于某一合适的位置,车辆后退至车厢前,车厢前部、左右两侧3个柱销与后机架啮合就位后,操纵锁紧液压缸手柄,使锁紧液压缸活塞杆伸出,将车厢同后机架固定定位成一体;操纵手动换向阀手柄至左挡位,油气悬挂缸活塞腔接通高压油,活塞杆伸出,整个机架绕前轮中心上升,举起车厢,即完成安装。需要摘卸车厢时,将车辆驾驶到指定停放地点,操纵锁紧液压缸手柄,锁紧液压缸活塞杆回缩,解除对车厢的锁紧,操纵手动换向阀手柄至右挡位,油气悬挂缸活塞杆缩回,整个机架绕前轮中心下降至最低位置,车厢平稳落地,车辆前进,车厢即摘卸完成。4　主要技术参数

液压缸工作压力/MPa 10氮气预充压力/MPa 1.38缸径/mm 101.6液压缸工作行程/mm 375液压缸升举行程/mm 300气缸工作行程/mm 1255　性能特点

(1)具有非线性特征的变刚度特性。氮气处于密闭气室内,气体压力随着外界载荷的变化而变化,故具有变刚度特性。在平坦的路面上行驶时悬挂运动行程小、刚度小、行驶平顺性好;而在起伏不平的路面上行驶时,悬挂刚度大,能吸收较大的冲击能

量,避免产生刚性撞击,使车辆具有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。

(2)可自动调节车身高度。通过对油气悬挂缸补油或排油,实现车身高度的自动调节或保持机架高度不变,极大地改善了车辆的通过性和乘座的舒适性。

(3)具有非线性变阻尼特性,减振效果显著,从而提高了车辆行驶速度,运行效率高。

(4)体积小、重量轻、结构简单。该油气悬挂缸集弹性元件和减振器于一体,结构紧凑、连接更加简单。

(5)可提高车辆的承载能力。利用液体可压缩性极小的特点,使车辆可承受较大的载荷。

(6)由于其承受载荷较大,对油气的密封性和控制阀的密封性要求较高,工艺性要求严格,且需配备氮气充气专用工具。6　结语

(1)该油气悬挂缸设计先进、性能优良,有着广泛的应用前景,很适合在煤矿井下运输设备上使用。

(2)由油气悬挂缸构成的悬挂系统为自定位可控式油气悬挂系统,结构更加紧凑简单。

(3)改变油气悬挂缸的氮气预充压力可以调节悬挂的刚度。

(4)由油气悬挂缸构成的快速更换机构由液压系统操纵,只需司机1人即可快速、方便地更换多种不同用途的工作装置,实现一车多用。

(5)该油气悬挂缸存在的主要问题及改进措施:①在行驶过程中该油气悬挂缸活塞杆处于伸出外露状态,尤其在重载情况下,活塞杆易发生弯曲变形。可将活塞杆适当加粗以提高其刚性。②该油气悬挂缸的活塞杆与端盖接合处,在进行往复运动中,易发生研磨、拉伤等现象。应在端盖内孔处增加适当宽度的非金属材料导向套。

参考文献:

[1]封士彩,王国彪.工程车辆油气悬架的现状与发展[J ].矿山机械,2000,(12):27-28.[2]戴志晔.M K -3S 悬挂式多用途胶轮车悬架系统[M ].煤炭科学技术,2005,(4):26-28.

作者简介:戴志晔(1965-),女,山西祁县人,高级工程师,现从事煤矿井下辅助运输防爆胶轮车的研究开发和设计工作.Tel :0351

-7685025.

收稿日期:2005203229

A N ew Type H ydro -pneum atic Suspension Cylinder

DAI Zhi -ye

(Taiyuan Branch ,China Coal Research Institute ,Taiyuan 030006,China )

Abstract :The paper introduces the structure ,the operation theory ,the primary function and the key technical parameters of hydro -pneumatic suspension cylinder which is been used in M K -3S multi -purposes suspension rubber -tyred locomotive ,analyzes the structure feature and operation function of this new type hydro -pneu 2matic suspension system.

K ey w ords :the hydro -pneumatic suspension cylinder ;the quick replacement setting ;vibration -absorbing

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401・ 一种新型的油气悬挂缸———戴志晔 2005年第7期