关于梭车转向系统的研究

摘 要：煤矿井下的电牵引梭车（以下简称梭车）是煤矿短臂机械化开采的重要设备之一，井下工作环境比较特殊，梭车需要实现较小的转弯半径在狭窄的巷道中转向。四轮转向在梭车上的应用，有效地提高了梭车的转向灵活性和巷道通过性能，并在煤矿井下工况得到了实践和验证，对梭车的发展和研究起到了一定作用。

关键词：梭车;转向系统;转弯半径小

1.引言

在车辆的转向形式中，偏转四轮转向和铰接式转向可实现较小的转弯半径。梭车外形尺寸和轴距均较大，且为整体式车体，为减小转弯半径，适应井下狭窄的巷道，故采用了偏转四轮转向。

2.梭车转向系统的结构、工作原理和参数计算

2.1结构组成和布置

梭车四轮转向结构组成如图一所示，它包括车轮1、轮边减速机2、转向块8和驱动油缸9等。左、右驱动油缸分别通过杆机构驱动斜对角的两个车轮转向，这两个车轮再通过杆机构拉动另外两个车轮转向。左、右两个转向块通过花键与联动杆连接，以保证两侧车轮转向同步。转向前为使转向块在中间位置，在转向块上做有标记，装配时，应注意标记与水平面垂直。

图一

1-车轮;2-上转向臂;3-轮边减速机;4-横拉杆;5-下转向臂;6-联动杆;7-铰接球头销;8-转向块;9-驱动油缸;10-纵拉杆

2.2工作原理

梭车转向系统的转向动力由两个转向油缸产生，转向油缸一端固定到车体上，另外一端与转向块铰接，油缸顶杆的力作用于转向块上，使之围绕联动杆摆转。转向块同时通过铰接球头销与纵拉杆一端铰接，带动纵拉杆运动。

轮边减速机为铰接结构，固定端安装到梭车车体上，转动端与上转向臂和下转向臂连接，且车轮也安装到轮边减速机转动端上。纵拉杆的另一端通过铰接球头销与上转向臂铰接，纵拉杆再带动上转向臂及轮边减速机的可转动端偏转，则车轮和下转向臂随之偏转。

下转向臂通过铰接球头销与横拉杆铰接，横拉杆带动另一侧轮边减速机上的下转向臂偏转，则轮边减速机转动端偏转，同时车轮随之偏转。

转向时两转向油缸同时动作，推拉力共同作用，通过联动杆保证两个转向块摆转同步，控制前后车轮同时发生偏转，完成梭车四轮转向动作。

2.3参数计算

2.3.1主要参数的确定

梭车四轮转向如图二所示：

L――轴距 L=L1+L2

O――转向中心位置

R――转向半径

α1、α2――前后内轮偏转角

β1、β2――前后外轮偏转角

K1、K2――左右转向臂间距

无侧滑转向使得转向过程中轮胎偏角必须满足下列条件：L1=L2，α1=α2，β1=β2，K1=K2且同侧车轮的偏转方向相反[1]，内侧转向角大于外侧转向角，以保证梭车正常行驶。

图二

已知前后车轮内侧偏转角α和轴距L，可通过图二确定梭车的转向中心位置O、前后车轮外侧偏转角β和转弯半径R，从而再根据整车的外形尺寸确定梭车转向时可适应的巷道宽度。通常内侧车轮转向角为22°，轴距为3m，车体长为9.3m，宽为3.2m，可载重15t煤的梭车，可在宽5m以内的巷道中灵活转向。

2.3.2油缸驱动力F计算

设液压系统转向油压为P，油缸无杆腔截面积为S1，油缸有杆腔有效作用面积为S2，油缸内径为D，油缸顶杆外径为d，则S1=πD2/4，S2=πD2/4-πd2/4，那么驱动油缸对转向块的驱动力为[2]，只要驱动力F大于转向阻力即可实现梭车的转向功能。

3.结论

四轮转向在梭车上的应用有效地解决了井下工况对梭车转向要求机动灵活的问题，保证了梭车的通过性能，这种转向方式也可以在类似整体式车架的车辆上得到应用。

参考文献：

[1]刘贵召.梭车转向系及差速实现方法探讨[D].黑龙江：煤矿机械，2009

[2]盛敬超.液压流体力学[M].北京：机械工业出版社，1983.

作者简介：

赵闯（1981―），女，辽宁沈阳人，机械工程师，中级职称，辽宁工业大学汽车工程专业毕业，现在三一重型装备有限公司从事矿用车辆的设计工作。