集装箱装卸搬运机转向轮转角关系研究

赵重年1 李立顺2 李 波31 陆军军事交通学院学员五大队研究生队 天津 3001612 陆军军事交通学院国家应急交通运输装备工程技术研究中心 天津 3001613 陆军军事交通学院军事交通运输研究所 天津 300161摘 要：根据某集装箱装卸搬运机转向机构的特点和要求及多轮转向原理，确定了各转向轮在各转向工作模式下的转角关系，得出所有转向模式下转向轮偏转角范围，为转向机构的设计奠定了基础。该方法对同类设备的研究具有较高的参考价值。关键词：集装箱装卸搬运机；转向模式；转角关系中图分类号：U653.92 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2018）07-0113-04轮式车辆为了避免转向时产生路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系能够保证在汽车转向时所有车轮均作纯滚动，而不产生滑动（包括侧滑、纵向滑移和滑转）。鉴于此，本文研究了某集装箱装卸搬运机各转向轮在所有转向模式下的转角关系。1 各转向轮转向模式由于作业场地有限，作业环境恶劣，某集装箱装卸搬运机需要通过正常转向、原地转向、蟹行转向和平移转向等多种转向模式的转换来满足在狭小空间的作业需求，如图1 所示。图1 某集装箱装卸搬运机各转向模式图2 各转向模式下转向轮转角关系分析某集装箱装卸搬运机转向时所有车轮均作纯滚动，通过各车轮几何轴线的垂直平面都应相交于同一直线上，以防止车轮在转向时产生侧滑现象。现作如下假定：1）车辆直向行驶方向为轴线方向；2）将各车轮按照如图2 所示编号，其中以主车组左前轮为基准轮，转向时，基准轮转角用表示； 3）转向中位状态即直线行驶状态，各轮与轴线夹角为0，向轴线左的偏转角度为正，向轴线右的偏转角度为负。2.1 正常转向模式1）左转向时，各转向轮与轴线方向成一定夹角，主轮组转向液压缸伸长，各轮逆时针转动，副轮组转向液压缸收缩，各轮顺时针转动。如图2 所示，各轮转角应满足如下关系式式中： K 为两主销中心线的距离， i β为右侧第i 轮理论转角， i α为左侧第i 轮的理论转角， i L 为第i轮到转向中心线的距离，i=1，2，3，4。图2 左转向模式下各轮偏转角度关系2）右转向时主轮组液压缸收缩，各轮顺时针转动，设基准轮转角为1 α，副轮组液压缸伸长，各轮逆时针转动。如图3 所示，各轮转角应满足如下关系式图3 右转向模式下各轮偏转角度关系两主销中心线的距离K=3.9，对于20 英尺作业模式：L1=3.925 m，L2=1.675 m，L3=-1.675 m，L4=-3.925m; 对于40 英尺作业模式：L1=7.025 m，L2=4.775 m，L3=-4.775 m，L4=-7.025 m。根据式（1）和式（2），结合表1，计算可得，在20 英尺和40 英尺作业模式下左转向各转向轮转角关系如图4 所示，分析可以得出，各轮偏转角度范围为-90°～ 90°。（a）正常转向模式各轮转角关系（20 英尺）（b）正常转向模式各轮转角关系（40 英尺）图4 20 和40 英尺作业模式下左转向各轮转角关系2.2 原地转向工况原地转向时，各轮偏转情况如图5 所示，各轮转角应满足如下关系式为满足转向要求，在此转向模式下两车组液压泵提供的液动力方向相反。根据表1 和式（3）可得到各轮在原地转向模式下的转角，如表2 所示。从表2 可以各轮最大偏转范围为-116°～ 0°。2.3 蟹行转向模式和平移转向模式蟹行转向模式和平移转向模式时，各轮偏转情况类似，不同的是平移时各轮与轴向成90°，分析时可看作是蟹行的一种特殊情况，如图6 所示。各轮转角应满足在蟹行和平移过程中时，轮的偏转范围为-90° ～90°。结合图4、表2 和式（4）可得各工作模式和转向模式下各转向轮转角范围如表3 所示。图6 蟹行转向模式偏转角度关系由于每个轮组的两个驱动轮由同一个液压马达提供液压源，同一车组驱动轮在完成转向时轮的偏转方向必须一致才能保证整个装备的运动不发生干涉。为满足该条件，结合表3 分析可知，轮的转角范围为-129.3°～ 90°，即为实现所有的作业模式轮的偏转角度须大于220°。3 结论根据转向机构的特点和要求及多轮转向原理，确定了各转向轮在各转向模式和工作模式下的转角关系，通过具体分析可以得出，要实现所有转向模式下转向轮的偏转角范围为-130° ～ 90°，因此，须设计一种总偏转角大于220° 的转向机构。参考文献[1] 张德坤，李立顺，孟祥德．基于MATLAB 的某特种车转向轮四连杆机构设计[J]．专用汽车，2011（7）：64-67．[2] 李爽．七轴车辆比例控制转向研究[D]．长春：吉林大学，2008．[3] 孙桓，陈作模．机械原理[M]．北京：高等教育出版社，2001．[4] 陈幕忱，陆植．装卸搬运车辆[M]．北京：人民交通出版社，1998．举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章浓情腊八 合肥环卫工人喝上“暖心粥”大众网《财课堂》：年终奖如何越花越多？19家！浙江2021年度一事一议财政奖补助推美丽乡村建设名单出炉零关税！海南自贸港完成首单境外飞机保税维修定制波音 747 高空发射火箭，要和马斯克分蛋糕的维珍轨道，优势在哪？

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