郑州郑飞特种装备有限公司 河南省郑州市 451100
摘要：随着科技的发展，大型特种车辆在国防现代化建设中发挥着越来越重要的作用，但随着车身长度和总质量的增加，车辆在行驶时转弯半径变大，机动灵活性变差。为了提高车辆的机动性能，某六轴特种车辆采用多轴转向技术，实现了多轴转向功能，提高了车辆机动性能和野外生存能力，但在空载状态高速行驶过程中进行转向动作时，易出现车辆尾部偏摆现象，这种摆尾现象降低了车辆的操纵稳定性，影响了车辆的行驶安全。本文针对车辆空载转向摆尾问题进行了原因分析，提出了转向液压系统设计改进措施并进行了试验验证。
关键词：特种车辆；转向液压系统；车辆摆尾；设计
1转向系统结构组成、原理及特点
某特种车辆为六轴自行式车辆，采用液压助力转向系统，车辆采用一、二、五、六桥转向，三、四桥非转向的结构形式。转向杆系采用前后贯通式，即所有的转向桥（一、二、五、六桥）的转向摆臂通过机械连杆连接起来，构成一个整体的转向杆系，理论上转向杆系机械地保证各转向桥的转角关系，整个转向杆系理论只有一个自由度。转向杆系的动作是靠转向液压系统来推动的，转向液压系统的作用就是驱动转向杆系带动车轮转动到特定的角度来实现车辆转向功能。工作原理如下：当驾驶员操作方向盘左转时，方向盘带动转向器动作使转向器中阀芯向上位运动打开阀口，来自转向油源的高压油由P口流过转向器阀口进入各桥转向油缸，使二桥、六桥油缸伸长，一桥、五桥油缸缩短，驱动转向杆系带动一、二桥车轮左转，五、六桥车轮右转，实现车轮转向，转到特定角度后，转向杆系中的反馈拉杆推动转向器关闭阀口，实现机械随动转向功能。操作方向盘右转时原理同上。此转向系统采用纯机械连接、液压助力的方式实现了特种车辆多轴转向功能，结构简单、原理可靠，满足了特种车辆对高机动性和高可靠性的要求，提高了特种车辆的机动性能和野外生存能力。系统在满载状态下工作良好，但在空载状态高速行驶过程中进行转向动作时，容易出现车辆尾部偏摆现象，需要进行设计改进。
2摆尾现象及其原因分析
特种车辆在满载状态行驶时转向系统均能正常工作，但在空载状态行驶进行转向动作时，却容易出现转向异常情况，主要体现在：在高速行驶过程中，方向盘稍有动作，车辆尾部即跟随先动作，出现后桥先于前桥动作导致尾部偏摆现象。以下分别从杆系刚度和液压系统两方面进行具体分析：（1）转向杆系采用前后贯通式，即所有的转向桥（一、二、五、六桥）的转向摆臂通过机械连杆连接起来形成一个整体转向杆系，理论上转向杆系应能机械地保证各转向桥的转角关系，但实际上因为整车长度过长（近20m），导致转向杆系过长，这大大降低了转向杆系的刚度，使前桥和后桥不能同时动作成为可能，因此转向杆系的刚度不足是导致摆尾现象的前提条件。（2）液压系统是根据满载状态进行设计的，各转向油缸的工作油路内部串通，系统压力保持相等，在满载时各转向桥轴荷基本一致，各转向桥的转向阻力基本一致，当系统压力升高到一定值时，能同时推动各转向桥完成转向动作；但是在空载状态时，载荷分布发生了变化，导致一、二桥轴荷大于五、六桥轴荷，一、二桥转向阻力大于五、六桥转向阻力，当液压系统压力升高时，先达到五、六桥的转向压力导致五、六桥先动作推动杆系变形，当系统压力继续升高到一、二桥的转向压力时才推动一、二桥动作，于是就出现后桥先于前桥动作而导致车辆摆尾现象。经过以上分析，特种车辆出现摆尾现象的原因是由于转向杆系的刚度不足在载荷分布发生变化后出现后桥先于前桥进行转向动作导致的。因此，可以从提高杆系刚度和改进转向液压系统两方面来采取措施消除车辆摆尾现象，但杆系刚度的提高受杆系结构长度的限制难以进行大幅度的提高[8]，因此本文只从改进转向液压系统方面采取措施来消除车辆摆尾现象。
3特种车辆转向液压系统设计改进策略
后桥动作先于前桥动作，是导致特种车辆出现摆尾现象的直接原因，为了避免在特种车辆空载行驶时出现摆尾现象，可以采取一定的措施，让前桥动作先于后桥动作，那么就能够有效改善特种车辆的转向问题，提升驾驶安全和机动性。在对特种车辆转向液压系统进行改进的过程中，重点就是让前桥动作先于后桥动作。后桥转向阻力小于前桥转向阻力的状况，发生在特种车辆空载运行的过程中，为了实现后桥转向压力的提升，需要将液压元件设置在后桥液压回路中，保障后桥转向压力比前桥转向压力大，能够促使前桥动作先于后桥动作，避免在特种车辆空载行驶转向时出现摆尾现象[3]。在改进特种车辆转向液压系统时，将防偏摆阀设置于六桥油缸前，能够实现后桥转向压力的提升，从而避免特种车辆出现摆尾现象。为了提升后桥的转向压力，需要将开启压力设置在两个调压阀中。系统的压力会在特种车辆转向时上升，如果上升的压力比调压阀设置的压力低，那么前桥发生动作，但是后桥不会因为压力的上升而动作，能够有效避免特种车辆在转向时的摆尾。在油缸前安装防偏摆阀，如果调压阀不能够开启，憋压现象就会由于油缸的被动运动而产生。将安全阀设置在防偏摆阀中，对于被动运动前的最高压力进行限定，避免出现憋压现象，能够有效提升特种车辆转向液压系统的安全性，提升特种车辆的行驶可靠性。
4试验验证过程
对于防偏摆阀进行转向试验，能够不断完善特种车辆转向液压系统的性能，保障改进方案的合理性。对于一、五、六桥左侧车轮转角变化状况进行测试，应该在高速行驶转向状态下完成，通过车轮动作顺序的对比，能够对特种车辆转向液压系统进行有效改进和完善。在分析试验结果的过程中，发现在未对特种车辆转向液压系统进行改进，车辆空载行驶转向时，六桥转向动作会先于一桥，这就会造成特种车辆严重的摆尾现象。而在满载行驶转向时，一桥转向动作会先于六桥转向动作。通过对比能够看出后桥动作先于前桥动作，是造成特种车辆摆尾的主要原因，这与上述分析结论一致[5]。对特种车辆转向液压系统进行改进，车辆空载行驶转向时，一桥转向动作会先于六桥，这就不会造成特种车辆的摆尾现象。而在满载行驶转向时，一桥转向动作会先于六桥转向动作，也不会出现摆尾现象。通过对比能够看出，在改进特种车辆转向液压系统时，将防偏摆阀设置于六桥油缸前的措施能够起到显著效果，解决特种车辆的摆尾现象。
4结论
本文对某特种车辆转向液压系统的原理特点和存在的问题进行了简要介绍，对车辆摆尾现象的原因进行了分析，指出在转向杆系刚度不足的情况下车辆转向时后桥先于前桥动作是导致车辆摆尾问题的直接原因，通过在后桥转向油缸前设置防骗摆阀来提高后桥转向压力是解决车辆摆尾问题的有效措施，并通过试验验证了分析的正确性和措施的有效性，为转向液压系统设计提供指导。
参考文献
[1]何寥，陈建有，郭建伟，等.特种车辆转向液压系统设计改进[J].液压气动与密封，2017，37（07）：44-47.
[2]虞军胜，段培勇.自行式多轴特种车辆电控液压助力转向系统研究[J].液压与气动，2013（04）：36-39.
[3]吉强.井下重型特种车辆液压转向系统的优化设计[J].煤矿机械，2012，33（07）：23-24.
[4]曹明伦.某特种运输车辆液压系统仿真研究[D].南京理工大学，2011.
[5]王云超.多轴转向车辆转向性能研究[D].吉林大学，2007.