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1運煤車轉向工作原理及控制系統(tǒng)組成

運煤車采用獨特的全液壓動力轉向系統(tǒng)，其轉向單元完全由液壓力驅動．在轉向拉桿和轉向輪之間用液壓管路和閥替代機械連接，當轉向輪轉動時，轉向拉桿控制閥輸出與轉向輪轉速成比例的油流體積，油流輸入與轉向方向相應的轉向油缸驅動腔內．采用全液壓轉向系統(tǒng)可以得到非常好的轉向性能，能夠實現多個計算轉彎半徑，適應性強，能夠滿足不同轉向工況的要求．該型運煤車轉向隨動控制結構．駕駛員操縱轉向拉桿1，使轉向閥組1開啟，轉向閥與轉向油缸相連，從而達到控制車輪轉向的目的．

運煤車動力轉向液壓系統(tǒng)原理圖．為使轉向拉桿輸入位移與輪胎轉向角位移形成一定的比例關系，設置了“隨動”反饋裝置，在轉向結構中，通過一根鋼絲軟軸4使控制機構與轉向機構相連．反饋拉桿2通過鋼絲軟軸與轉向機構中的轉向塊5相連，這樣轉向機構的運動將會反饋回轉向控制機構，反饋拉桿通過反饋機構回轉點可以使轉向閥閉合，從而實現隨動反饋的目的．在設計此結構時，反饋拉桿與轉向拉桿的長度以及2個回轉點的位置都需要精確計算．運煤車轉向控制系統(tǒng)為典型的機械液壓位置隨動系統(tǒng)．液壓動力系統(tǒng)的動態(tài)分析與設計一般都是以穩(wěn)定性為要求進行的．運煤車轉向閥組在閥口打開后，執(zhí)行環(huán)節(jié)不能在瞬時完成動作，而需要有一定的滯后時間，導致轉向控制系統(tǒng)有可能出現不穩(wěn)定狀態(tài)，所以，必須對該控制系統(tǒng)進行穩(wěn)定性校核和響應特性分析．

2隨動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

液壓動力系統(tǒng)的參數在工作過程中經常發(fā)生變化，因此用頻率特性法來分析穩(wěn)定性是比較有效的．對于低階系統(tǒng)來說，用勞斯判據來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性也很方便為使系統(tǒng)穩(wěn)定，必須使相位裕量和增益裕量均為正值．相位裕量是增益穿越頻率ωh處的相角與180°之和；增益裕量是相位穿越頻率處的增益倒數．對所討論的系統(tǒng)而言，因為穿越頻率處的斜率為-20dB／（rad／s），所以相位裕量為正值，不需要再分析，只要使增益裕量為正即可．系統(tǒng)響應的快速性可用頻帶寬度表示，系統(tǒng)幅頻寬是幅值比下降到-3dB，即下降到低幅值的0.707時所對應的頻率范圍，相位頻寬是相位滯后90°時所對應的頻率范圍．可得系統(tǒng)截止頻率為108.7Hz，所以該系統(tǒng)反映輸入信號的快速性較好．但頻帶越寬，高頻噪聲信號的抑制能力越不好，所以有必要分析一下系統(tǒng)對負載力干擾的響應．

3結論

1）運煤車作為礦用特種車輛，其轉向系統(tǒng)有其獨特的結構和特點，特殊工況決定了它不能參照其它工程車輛的設計方法．運煤車采用鋼絲軟軸反饋結構，將液壓轉向控制系統(tǒng)與空間連桿機構連接，實現了礦用車輛轉向控制機構與執(zhí)行機構的機液隨動控制．

2）依據機械工程控制系統(tǒng)理論，建立運煤車全液壓動力轉向隨動系統(tǒng)的控制模型，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析和響應特性分析，得到了12.5dB的幅值裕量和86.2°的相位裕量，以及峰值時間為0.03s和最大超調量為52%等瞬態(tài)響應性能指標，該系統(tǒng)響應快速性較好．

3）運煤車行駛轉向系統(tǒng)涉及多學科交叉耦合．筆者在計算分析時，模型的建立與參數的取值較為理想，與實際系統(tǒng)會有所差異．由分析結果可知，運煤車轉向控制系統(tǒng)相位裕量過大，系統(tǒng)阻尼較小，如何合理地匹配機械系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)需要今后進一步深入研究．

作者:張宏董磊趙秀梅單位:太原科技大學中北大學中國煤炭科工集團