關(guān)于梭車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究

摘?要：煤礦井下的電牽引梭車（以下簡稱梭車）是煤礦短臂機械化開采的重要設(shè)備之一，井下工作環(huán)境比較特殊，梭車需要實現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)彎半徑在狹窄的巷道中轉(zhuǎn)向。四輪轉(zhuǎn)向在梭車上的應(yīng)用，有效地提高了梭車的轉(zhuǎn)向靈活性和巷道通過性能，并在煤礦井下工況得到了實踐和驗證，對梭車的發(fā)展和研究起到了一定作用。

關(guān)鍵詞：梭車;轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)彎半徑小

1.引言

在車輛的轉(zhuǎn)向形式中，偏轉(zhuǎn)四輪轉(zhuǎn)向和鉸接式轉(zhuǎn)向可實現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)彎半徑。梭車外形尺寸和軸距均較大，且為整體式車體，為減小轉(zhuǎn)彎半徑，適應(yīng)井下狹窄的巷道，故采用了偏轉(zhuǎn)四輪轉(zhuǎn)向。

2.梭車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和參數(shù)計算

2.1結(jié)構(gòu)組成和布置

梭車四輪轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)組成如圖一所示，它包括車輪1、輪邊減速機2、轉(zhuǎn)向塊8和驅(qū)動油缸9等。左、右驅(qū)動油缸分別通過桿機構(gòu)驅(qū)動斜對角的兩個車輪轉(zhuǎn)向，這兩個車輪再通過桿機構(gòu)拉動另外兩個車輪轉(zhuǎn)向。左、右兩個轉(zhuǎn)向塊通過花鍵與聯(lián)動桿連接，以保證兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)向同步。轉(zhuǎn)向前為使轉(zhuǎn)向塊在中間位置，在轉(zhuǎn)向塊上做有標(biāo)記，裝配時，應(yīng)注意標(biāo)記與水平面垂直。

圖一

1-車輪;2-上轉(zhuǎn)向臂;3-輪邊減速機;4-橫拉桿;5-下轉(zhuǎn)向臂;6-聯(lián)動桿;7-鉸接球頭銷;8-轉(zhuǎn)向塊;9-驅(qū)動油缸;10-縱拉桿

2.2工作原理

梭車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向動力由兩個轉(zhuǎn)向油缸產(chǎn)生，轉(zhuǎn)向油缸一端固定到車體上，另外一端與轉(zhuǎn)向塊鉸接，油缸頂桿的力作用于轉(zhuǎn)向塊上，使之圍繞聯(lián)動桿擺轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向塊同時通過鉸接球頭銷與縱拉桿一端鉸接，帶動縱拉桿運動。

輪邊減速機為鉸接結(jié)構(gòu)，固定端安裝到梭車車體上，轉(zhuǎn)動端與上轉(zhuǎn)向臂和下轉(zhuǎn)向臂連接，且車輪也安裝到輪邊減速機轉(zhuǎn)動端上?？v拉桿的另一端通過鉸接球頭銷與上轉(zhuǎn)向臂鉸接，縱拉桿再帶動上轉(zhuǎn)向臂及輪邊減速機的可轉(zhuǎn)動端偏轉(zhuǎn)，則車輪和下轉(zhuǎn)向臂隨之偏轉(zhuǎn)。

下轉(zhuǎn)向臂通過鉸接球頭銷與橫拉桿鉸接，橫拉桿帶動另一側(cè)輪邊減速機上的下轉(zhuǎn)向臂偏轉(zhuǎn)，則輪邊減速機轉(zhuǎn)動端偏轉(zhuǎn)，同時車輪隨之偏轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)向時兩轉(zhuǎn)向油缸同時動作，推拉力共同作用，通過聯(lián)動桿保證兩個轉(zhuǎn)向塊擺轉(zhuǎn)同步，控制前后車輪同時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，完成梭車四輪轉(zhuǎn)向動作。

2.3參數(shù)計算

2.3.1主要參數(shù)的確定

梭車四輪轉(zhuǎn)向如圖二所示：

L——軸距?L=L1+L2

O——轉(zhuǎn)向中心位置

R——轉(zhuǎn)向半徑

α1、α2——前后內(nèi)輪偏轉(zhuǎn)角

β1、β2——前后外輪偏轉(zhuǎn)角

K1、K2——左右轉(zhuǎn)向臂間距

無側(cè)滑轉(zhuǎn)向使得轉(zhuǎn)向過程中輪胎偏角必須滿足下列條件：L1=L2，α1=α2，β1=β2，K1=K2且同側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)方向相反[1]，內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向角大于外側(cè)轉(zhuǎn)向角，以保證梭車正常行駛。

圖二

已知前后車輪內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)角α和軸距L，可通過圖二確定梭車的轉(zhuǎn)向中心位置O、前后車輪外側(cè)偏轉(zhuǎn)角β和轉(zhuǎn)彎半徑R，從而再根據(jù)整車的外形尺寸確定梭車轉(zhuǎn)向時可適應(yīng)的巷道寬度。通常內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角為22°，軸距為3m，車體長為9.3m，寬為3.2m，可載重15t煤的梭車，可在寬5m以內(nèi)的巷道中靈活轉(zhuǎn)向。

2.3.2油缸驅(qū)動力F計算

設(shè)液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向油壓為P，油缸無桿腔截面積為S1，油缸有桿腔有效作用面積為S2，油缸內(nèi)徑為D，油缸頂桿外徑為d，則S1=πD2/4，S2=πD2/4-πd2/4，那么驅(qū)動油缸對轉(zhuǎn)向塊的驅(qū)動力為[2]，只要驅(qū)動力F大于轉(zhuǎn)向阻力即可實現(xiàn)梭車的轉(zhuǎn)向功能。

3.結(jié)論

四輪轉(zhuǎn)向在梭車上的應(yīng)用有效地解決了井下工況對梭車轉(zhuǎn)向要求機動靈活的問題，保證了梭車的通過性能，這種轉(zhuǎn)向方式也可以在類似整體式車架的車輛上得到應(yīng)用。

參考文獻：

[1]劉貴召.梭車轉(zhuǎn)向系及差速實現(xiàn)方法探討[D].黑龍江：煤礦機械，2009

[2]盛敬超.液壓流體力學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983.

作者簡介：

趙闖（1981—），女，遼寧沈陽人，機械工程師，中級職稱，遼寧工業(yè)大學(xué)汽車工程專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)在三一重型裝備有限公司從事礦用車輛的設(shè)計工作。