基于同步缸技术的空间连杆转向机构

摘要

本发明属于煤矿井下运输车辆的技术领域，为了解决现有转向机构的刚度不足、同步偏差大、不适用于独立悬架结构等问题，进而提供了一种基于同步缸技术的空间连杆转向机构，包括对称设置的两组转向连杆机构以及实现同步转向的同步缸控制单元，同步缸控制单元包括同步缸和液压泵，同步缸的左腔体、右腔体分别与两组转向连杆机构对应的转向油缸连接，液压泵的出油口连接两条回路，一条回路经转向阀进入同步缸的中间腔体，另一条回路为补液回路，经减压阀、换向阀和互锁单向阀组与两个转向油缸连接。两组转向连杆机构的同步转向是通过同步缸使两个转向油缸的有杆腔-无杆腔的油液作用面积比高度一致来实现的，同步精度高，能适用于独立悬架结构。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿井下运输车辆的技术领域，具体涉及一种基于同步缸技术的空间连杆转向机构。

背景技术

近十年来，井下无轨车辆运输得到了长足的发展，应用日益广泛，形成了以轻型运人车辆、重型特种车辆以及短壁机械化开采运输车辆为代表的多领域产品系列。由于井下作业环境空间狭窄，要求运输车辆机动灵活、转弯半径小，因此对转向机构有着特殊的要求。现有某型运输车辆转向机构由上转向臂、下转向臂、纵拉杆、横拉杆、转向块等组成，左右转向块之间的同步由同步轴实现。由于一个纵拉杆通过上转向臂带动一个摆动轮毂回转，还需要通过两个下转向臂及横拉杆带动对侧摆动轮毂回转，因此纵拉杆及上转向臂受力较为恶劣，且整个转向机构的传递路线较长，刚度较差，易于变形，传递路线长也造成设计性较差，导致同侧摆动轮毂摆动角度一致性不足。同时因为两侧摆动轮毂由横拉杆连接的缘故，两侧之间车轮跳动会互相影响，不适应于应用独立悬架的场合。

由于两侧转向油缸的同步精度取决于同步轴，同步轴的同步精度完全取决于同步轴刚度，同步轴刚度基本取决于同步轴直径，而同步轴直径受限于车辆空间要求，因此，该类由同步轴实现同步的运输车辆的同步精度受井下空间的限制较大。

发明内容

本发明为了解决现有转向机构的刚度不足、同步偏差大、不适用于独立悬架结构等问题，进而提供了一种基于同步缸技术的空间连杆转向机构。

本发明采用如下技术方案：

一种基于同步缸技术的空间连杆转向机构，包括对称设置的两组转向连杆机构以及实现两组转向连杆机构同步转向的同步缸控制单元，所述每组转向连杆机构包括由摆动轮毂和固定座铰接构成的前轮边减速器和后轮边减速器，前轮边减速器和后轮边减速器通过连杆组连接，所述连杆组包括依次铰接的前转向臂、短纵拉杆、副转向块、中间连杆、主转向块、长纵拉杆和后转向臂，所述前转向臂、后转向臂分别与对应的前轮边减速器、后轮边减速器连接；

所述的连杆组还连接有转向油缸，转向油缸的活塞杆与主转向块铰接，所述的两个转向油缸均与同步缸控制单元连接。

所述的同步缸控制单元包括同步缸和液压泵，同步缸的左腔体、右腔体分别与两组转向连杆机构对应的转向油缸连接，同步缸的中间腔体与液压泵的出油口连接，液压泵与同步缸的回路中连接有转向阀。

所述液压泵的出油口还连接有补液回路，所述的补液回路包括依次连接的减压阀、换向阀和互锁单向阀组，互锁单向阀组与两个转向油缸连接。

所述的短纵拉杆与前转向臂、副转向块之间通过球铰链连接，长纵拉杆与主转向块、后转向臂之间也是通过球铰链连接。

本发明具有如下有益效果：

1、原有基于同步轴的同步结构，其同步精度可用同步轴扭转变形角度来度量，车辆原地转向时，测试同步轴扭转变形角度约0.6°～0.8°，而本发明左右两侧转向连杆机构的同步转向是通过同步缸使两个转向油缸的有杆腔-无杆腔的油液作用面积比高度一致来实现的，两个转向油缸的进油是由同步缸的左腔体、右腔体进行容积式的强制同步，车辆原地转向时油缸行程偏差换算为同步轴扭转变形角度约为0.1°～0.2°，同步精度更高；同时能通过补液回路进行补液并调整转向油缸的零位，进一步保证了同步转向的精度。

2、本发明所述转向机构中的一个纵拉杆和转向臂只带动一个轮毂回转，受力较小，约为原有结构受力大小的1/2；同时摆动轮毂至相应转向块（主、副转向块）的传递路线短，整体刚度大，与原结构对比，相同转矩下变形量减小了约2/3，变形更小。

3、主转向块、副转向块和中间连杆的设计性好，可保证同侧轮毂摆动角度达到较高的一致性。

4、左右两侧转向连杆机构之间没有连杆及同步轴连接，解放了车辆中部空间，更适用于井下空间要求受限的场所，适用更广泛。

5、每个轮边减速器的摆动轮毂只通过纵拉杆与转向块发生联系，排除了单个轮边减速器跳动时对其余轮边减速器的影响，能适用于应用独立悬架的车辆。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为同步缸控制单元的原理图；

图3为同步缸缸体的结构示意图；

图中：1-摆动轮毂、2-前转向臂、3-球铰链、4-固定座、5-短纵拉杆、6-副转向块、7-中间连杆、8-主转向块、9-长纵拉杆、10-后转向臂、11-转向油缸、12-同步缸、13-转向阀、14-液压泵、15-减压阀、16-换向阀、17-互锁单向阀组；

121-左腔体、122-中间腔体、123-右腔体。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的基于同步缸技术的空间连杆转向机构，包括对称设置的左右两组转向连杆机构以及实现两组转向连杆机构同步转向的同步缸控制单元，所述每组转向连杆机构包括由摆动轮毂1和固定座4铰接构成的前轮边减速器和后轮边减速器，前轮边减速器和后轮边减速器通过连杆组连接，所述连杆组包括依次铰接的前转向臂2、短纵拉杆5、副转向块6、中间连杆7、主转向块8、长纵拉杆9和后转向臂10，所述前转向臂2、后转向臂10分别通过螺栓与对应的前轮边减速器、后轮边减速器连接。其中，短纵拉杆5与前转向臂2、副转向块6之间通过球铰链3连接，长纵拉杆9与主转向块8、后转向臂10之间也是通过球铰链3连接，球铰链3的扭转角度大，转动更灵活，同时能承受来自各异面的压力，更利于实现两侧轮边减速器的同步转向。前后四个轮边减速器均与车辆悬架机构连接，副转向块6和主转向块8与车辆机架铰接，从而实现整个连杆转向机构与车辆机体的连接。

所述的两个连杆组各连接有一个转向油缸11，转向油缸11的活塞杆与主转向块8铰接，转向油缸11的缸筒与车辆机架铰接，所述左右对称的两个转向油缸11均与同步缸控制单元连接。

如图2所示，同步缸控制单元包括同步缸12和液压泵14，同步缸12的结构如图3所示，缸体分为左腔体121、中间腔体122和右腔体123，左腔体121与一侧的转向油缸11连接，右腔体123与另一侧的转向油缸11连接。而液压泵14的出油口连接两条回路，一条回路经转向阀13进入同步缸12的中间腔体122；另一条回路为补液回路，经减压阀15、换向阀16和互锁单向阀组17与两个转向油缸11连接。

运输车辆工作时，一侧的转向油缸11推动该侧的主转向块8回转，主转向块8一方面通过长纵拉杆9、后转向臂10带动相连的摆动轮毂1（后轮边减速器）回转，同时通过中间连杆7带动副转向块6回转，并经短纵拉杆5、前转向臂2带动相连的另一个后轮边减速器（前轮边减速器）回转。同理，另一侧的转向油缸11推动相应的主转向块回转，使该侧的前轮边减速器、后轮边减速器回转，两侧的转向油缸11利用同步缸控制单元实现同步运行。一个纵拉杆和转向臂只带动一个轮毂回转，受力较小，同时摆动轮毂至相应转向块（主、副转向块）的传递路线短，整体刚度大，变形小。主转向块、副转向块和中间连杆的设计性好，可保证同侧轮毂摆动角度达到较高的一致性。每个轮边减速器的摆动轮毂只通过纵拉杆与转向块发生联系，在配有独立悬架的车辆中，其跳动对其它轮边减速器不产生影响。

两组转向连杆机构的同步转向是通过同步缸使两个转向油缸的有杆腔-无杆腔的油液作用面积比高度一致来实现的，同步精度高，具体原理为：

如图2所示，同步缸左腔体的有杆腔、无杆腔对应与一个转向油缸的有杆腔、无杆腔连接，同步缸右腔体的有杆腔、无杆腔对应与另一个转向油缸的有杆腔、无杆腔连接，正常工作时，油液经液压泵的出口进入同步缸的中间腔体，然后经同步缸的左腔体、右腔体进行容积式的强制同步，分别进入两个转向油缸，实现转向油缸双向同步运动，同步精度高。在经过长时间使用同步偏差累积到一定程度后，可开启补液回路中的换向阀，压力油打开互锁单向阀组，进行补液并调整转向油缸的零位，保证同步转向的精度；不开启换向阀时，互锁单项阀组阻断油液从同步缸至换向阀的通路。