礦用自卸車前輪外傾1度與外傾2度的對比研究

王林

【摘 要】 前輪外傾的主要作用是提高前輪工作的安全性和轉(zhuǎn)向操縱輕便性。外傾角太小，作用不明顯；外傾角太大，又會導致吃胎、油耗增加的問題的發(fā)生。目前市場上主流的礦用車橋外傾角度主要有2°和1°，本文從理論分析和實際測量兩個角度分析研究了究竟前輪外傾2°還是外傾1°更合適礦用自卸車。

【關(guān)鍵詞】 前輪外傾 吃胎 外傾角

目前，礦用自卸車廣泛應用于冶金、礦山、水利水電等行業(yè)，具有載重量大、作業(yè)工況惡劣等特點。車輛經(jīng)常行駛在泥濘、顛簸的崎嶇路面上，當轉(zhuǎn)向輪在偶遇外力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，在外力消失后，要求車輛應當立即自動回到直線行駛的位置上，保證車輛安全；為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性，減少輪胎磨損，前輪需要外傾一定的角度。

目前市場上主流的礦用車橋外傾角度主要有2°和1°，且兩種車橋市場保有量相當。但是對于礦用自卸車，究竟是前輪外傾2°還是外傾1°更合適礦用自卸車，本文從理論CAE分析和實際測量兩個角度進行了分析研究。

1 前輪外傾角的作用

前輪外傾的作用是提高前輪工作的安全性和轉(zhuǎn)向操縱輕便性。由于主銷和襯套之間存在有間隙，若空車時前輪垂直地面，則滿載后，上述間隙將發(fā)生變化，可能引起車輪上部向內(nèi)傾斜，另外，前輪滿載時也將產(chǎn)生變形，使車輪上部向內(nèi)傾斜，這就會出現(xiàn)前輪內(nèi)傾后，對外軸承及其鎖緊螺母壽命產(chǎn)生影響較大，嚴重時使前輪脫出。

前輪外傾角大小的確定，各專業(yè)橋廠有不同的見解。外傾角太小，其作用不明顯。前輪外傾角過大，雖然對安全和操縱有利，但是過大的外傾角將使輪胎橫向偏磨增加，出現(xiàn)吃胎、油耗增多等現(xiàn)象（對應圖1）。

2 前橋軸體CAE理論計算

基于HyperMesh軟件對某款額定載荷為19噸的礦用車前轉(zhuǎn)向橋軸體進行CAE建模分析：將前軸兩端主銷施加約束固定，依據(jù)車橋額定載荷，在兩端板簧座處各施加9.5噸垂直載荷。加載示意圖如圖2。

當總載荷加載至19噸時，前軸中心最大變形量約為3.6mm。

通過二維模擬演示（如圖3），前軸變形3.6mm時，外傾角減小了0.15°。即由于前軸變形導致外傾角由2°變小為1.85°。

3 前橋外傾角實測數(shù)據(jù)（見表1）對比

測量儀器：三坐標測量儀

測量方法：測量前板簧面與輪邊輪輞結(jié)合面之間的角度α

測量車輛：滿載86噸，配19噸轉(zhuǎn)向前橋

判定標準：前輪外傾角=|α-90°|

通過分析以上數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在車橋裝車后（見圖4），車輛空載情況下，前輪外傾角由2°減小到1.9°，也就是說前橋在施加約9.4噸的載荷下，由于前軸變形和主銷與襯套之間的間隙變化，使外傾角減小了1°。當前橋施加至15噸載荷時，外傾角減小了0.3°。

4 結(jié)語

通過CAE計算結(jié)果可以得出以下結(jié)論：前軸剛度大，滿載時變形量較小，因此前輪外傾角不易過大。通過實際載荷試驗也可以相同的結(jié)論，并且CAE理論計算結(jié)果與實測數(shù)值基本吻合。因此得出結(jié)論，礦用自卸車轉(zhuǎn)向前橋，用外傾角為1°比外傾角為2°更合適。

參考文獻：

[1]丁開平.HyperMesh從入門到精通[M].北京：科學出版社，2005.

[2]QC/T 494-1999 QICHE 汽車前軸剛度試驗方法.