一种自卸车连通式油气悬架充油充气方法与流程

本发明涉及自卸车领域，具体涉及一种自卸车连通式油气悬架充油充气方法。

背景技术：

铜、铁和煤炭等矿产资源是世界经济发展必须的基础材料和能源矿产，其开采、运输工作与矿产资源的高效开发利用息息相关。传统的机械传动机构采取离合器、变速器、传动轴及主减速器与差速器等机构。随着矿山规模的不断扩大，对矿用自卸车的吨位、性能和数量等方面都提出了更高的要求，传统的机械传动自卸车已不能满足实际需要。由于矿用自卸车需要很大的驱动力，使得传动结构非常笨重、体积庞大。

随着国内外大型露天矿山规模的不断扩大，电动轮自卸车在年开采量100万吨级以上大型露天矿山的运输设备中起着举足轻重的作用。目前大型电动轮自卸车作为大型露天矿山的主要运输工具，承担着世界上40％的煤、90％的铁矿的开采运输量。除此之外，电动轮自卸车在大型水利工程建设行业中也有着广阔的市场前景。

油气悬架在现代大型工程机械、特种车辆及工程车辆中得到广泛应用，对于保证车辆的减震性能和操纵稳定性起着关键性的作用。目前，在对自卸车的悬挂系统充油充气时，因为不能保证合适的充油充气量并不能排除油气悬架中对悬架系统有害的空气，所以无法保证车辆的性能要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可以便于自卸车油气悬架检测和工艺操作、保证油气悬系统减震性能的自卸车连通式油气悬架充油充气方法。

为了解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：

A、抬高并支撑自卸车车架：

(1)、将自卸车车架用车架支撑工装工具抬高并支撑到第一制定高度，该第一制定高度应保证自卸车车轮总成能将悬架缸的活塞杆完全拉出并保证自卸车车轮能脱离地面；

B、对悬架缸进行拉伸并充油：

(1)、将悬架缸上端的充气管路连接接口打开；

(2)、将自卸车车轮总成的高度降低，使自卸车车轮总成在重力的作用下将悬架缸的活塞杆全部拉出至最低点，此时悬架缸的活塞杆杆头与悬架缸缸筒底部的距离记为L₁，即悬架缸的活塞杆的伸出长度，然后通过车轮支撑工装工具将自卸车车轮总成垫起；

(3)、将悬架缸下端的充油接口与充油装置连接，充油装置对悬架缸进行充油，使悬架缸内的空气通过充气管路连接接口排出，当充气管路连接接口处冒出油液，表示油液已经充满悬架缸，即悬架缸内的空气已经排尽，然后停止充油工作；

C、对悬架缸进行排油：

(1)、保持自卸车车架高度不变并将自卸车车轮总成抬起，自卸车车轮总成使悬架缸的活塞杆往上运动，从而使悬架缸内的油液从悬架缸上端的充气管路连接接口流出；

(2)、计算悬架缸的活塞杆初始充油后的伸长长度L₂和计算在自卸车空载的状况下悬架缸充气后的活塞杆伸长长度L₃；

(3)、当悬架缸的活塞杆杆头与悬架缸缸筒底部的距离为L₂时，停止对自卸车车轮总成的抬起操作；

D、排出管路中的空气并连接管路：

(1)、将管路中间的充气阀与充气装置连接，打开充气装置并保持一定的压力值，使充气装置的稀有气体通过管路并将管路中的空气排出；

(2)、将管路的接口与各个悬架缸上端的充气管路连接接口连接；

E、撤离支撑工装工具并对悬架缸进行充气：

(1)、用充气装置对悬架缸先预充一定量的气体；

(2)、在自卸车空载的状况下，将车轮支撑工装工具撤离，使自卸车车轮总成与水平地面接触；

(3)、将车架支撑工装工具撤离，悬架缸在自卸车的簧上重量的作用下被压缩；

(4)、加大充气装置的充气压力，直至悬架缸的活塞杆杆头与悬架缸缸筒底部的距离为L₃时停止充气；

F、将自卸车在水平路面运行一段时间并对悬架缸内的充气长度进行再次测量，根据测量的数值来进行补充或排出一定量气体的操作。

在对悬架缸充油充气的时候，为了工艺的简便性，将各个悬架缸所需的充油量换算为悬架缸初始充油后活塞杆的伸出长度，并将自卸车空载的状况下悬架缸的充气量换算为悬架缸充气后活塞杆的伸出长度，悬架缸的活塞杆伸长尺寸L₁、L₂、L₃的控制相较于油气悬架的充油量和充气量的控制更为简便，便于自卸车悬架系统的检测和工艺操作。在悬架缸的动态压缩与拉伸状态下，悬架缸内的油液温度会升高，悬架缸内如果存在空气，空气所含的氧气极易使液压油变质，影响悬架缸的减震性能，所以必须将悬架缸的空气排出，通过上述方法可以在充油和充气过程中既保证充油量和充气量，又可以保证空气的排出，从而保证悬架缸的减震性能。

作为本发明的进一步改进，步骤C的(2)具体包括以下步骤：

a)、计算悬架缸初始设计下的充油充气量，根据自卸车总体设计需要，初步设计单个悬架缸在自卸车空载和自卸车满载时的长度，由此得到单个悬架缸由空载状态变为满载状态时的静行程变化量X，

悬架缸内气体的热力学状态方程为：

P₀V^r₀＝P₁V^r₁； (a)

悬架缸由空载状态变为满载状态时气体体积变化量：

V₀-V₁＝(A₁-A₂)X； (b)

在(a)、(b)式中，V₀、V₁分别为悬架缸空载和满载状态时单个悬架缸内的气体体积，P₀、P₁分别为悬架缸空载和满载状态时悬架缸内的气体压力，A₁为悬架缸活塞的面积，A₂为悬架缸环形腔面积，r为气体多变指数；

b)、根据空载时悬架缸的状态计算得出该状态下悬架缸腔内总体积，用悬架缸腔内总体积减去悬架缸空载时悬架缸内的气体体积V₀，得到悬架缸初始设计下的充油体积V₂；

c)、计算单个悬架缸在初始设计的充油和充气状态下准静态的刚度和阻尼特性：

在(c)、(d)式中，V₀、V₁分别为悬架缸空载和满载状态时单个悬架缸内的气体体积，P₀、P₁分别为悬架缸空载和满载状态时悬架缸内的气体压力，A₁为悬架缸活塞的面积，A₂为悬架缸环形腔面积，r为气体多变指数，K(L_M)、C(L_M)分别表示单个悬架缸的刚度和阻尼，m表示单个悬架缸对应的簧载质量，L_M表示悬架缸的活塞杆相对空载平衡位置时的相对位移，即相对空载平衡位置的压缩量或者伸长量；

d)、在自卸车整车动力学仿真计算模型中输入各个悬架缸的刚度和阻尼特性数据，对自卸车的动力学性能进行仿真计算并分析悬挂系统是否满足自卸车的动力学性能要求；

e)、根据自卸车的动力学性能要求，调整悬架缸初始设计下的充油体积以及悬架缸空载和满载状态时单个悬架缸内的气体体积参数，重新计算悬架缸的刚度和阻尼，并输入到自卸车整车动力学仿真计算模型中重新计算自卸车的动力学性能，直至满足设计需求；

f)、最终确定悬架缸的空载状态时内单个悬架缸内的气体体积以及悬架缸的充油体积，并将充油体积和充气体积转换为悬架缸分别充油和充气后的活塞杆伸长长度L₂、L₃，其中，悬架缸活塞杆初始充油后的伸长长度L₂可根据悬架缸结构特征将充油体积V₂进行换算得到，即悬架缸一定充油量对应悬架缸的活塞杆一定的伸长量，根据悬架缸充油后活塞杆被挤压伸出缸体的体积等于充油体积可以换算得到，自卸车空载的状况下悬架缸充气后的活塞杆伸长长度L₃由悬架缸的充气量进行换算得到，即自卸车空载的状况下悬架缸充气后的活塞杆伸长长度L₃根据悬架缸充气后活塞杆被挤压伸出缸体的体积等于充气体积可以换算得到。

综上所述，本发明的优点是可以便于自卸车油气悬架系统的检测和工艺操作，排尽对油气悬架系统不利的空气并保证油气悬架的充油量和充气量，保证油气悬架系统的动力学性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的悬架缸、管路与自卸车车架的连接结构图。

图2为本发明的悬架缸的活塞杆被完全拉出的状态示意图。

图3为本发明的悬架缸的活塞杆达到初始充油后的伸长状态的示意图。

图4为本发明的悬架缸的活塞杆在自卸车空载的状况下伸长状态的示意图。

具体实施方式

由图1至图4所示，本发明包括以下步骤：

A、抬高并支撑自卸车车架1：

(1)、将自卸车车架1用车架支撑工装工具抬高并支撑到第一制定高度，该第一制定高度应保证自卸车车轮总成能将悬架缸的活塞杆3完全拉出并保证自卸车车轮能脱离地面；

B、对悬架缸2进行拉伸并充油：

(1)、将悬架缸2上端的充气管路连接接口3打开；

(2)、将自卸车车轮总成的高度降低，使自卸车车轮总成在重力的作用下将悬架缸的活塞杆3全部拉出至最低点，此时悬架缸的活塞杆3杆头与悬架缸2缸筒底部的距离记为L₁，然后通过车轮支撑工装工具将自卸车车轮总成垫起；

(3)、将悬架缸2下端的充油接口4与充油装置连接，充油装置对悬架缸2进行充油，使悬架缸2内的空气通过充气管路连接接口3排出，当充气管路连接接口3处冒出油液，表示油液已经充满悬架缸2，即悬架缸2内的空气已经排尽，然后停止充油工作；

C、对悬架缸2进行排油：

(1)、保持自卸车车架1高度不变并将自卸车车轮总成抬起，自卸车车轮总成使悬架缸的活塞杆3往上运动，从而使悬架缸2内的油液从悬架缸2上端的充气管路连接接口3流出；

(2)、计算悬架缸的活塞杆3初始充油后的伸长长度L₂和计算在自卸车空载的状况下悬架缸2充气后的活塞杆伸长长度L₃：

a)、计算悬架缸2初始设计下的充油充气量，根据自卸车总体设计需要，初步设计单个悬架缸2在自卸车空载和自卸车满载时的长度，由此得到单个悬架缸2由空载状态变为满载状态时的静行程变化量X，

悬架缸2内气体的热力学状态方程为：

P₀V^r₀＝P₁V^r₁； (a)

悬架缸2由空载状态变为满载状态时气体体积变化量：

V₀-V₁＝(A₁-A₂)X； (b)

在(a)、(b)式中，V₀、V₁分别为悬架缸2空载和满载状态时单个悬架缸2内的气体体积，P₀、P₁分别为悬架缸2空载和满载状态时悬架缸2内的气体压力，A₁为悬架缸2活塞的面积，A₂为悬架缸2环形腔面积，r为气体多变指数；

b)、根据空载时悬架缸2的状态计算得出该状态下悬架缸2腔内总体积，用悬架缸2腔内总体积减去悬架缸2空载时悬架缸2内的气体体积V₀，得到悬架缸2初始设计下的充油体积V₂；

c)、计算单个悬架缸2在初始设计的充油和充气状态下的准静态刚度和阻尼特性：

在(c)、(d)式中，V₀、V₁分别为悬架缸2空载和满载状态时单个悬架缸2内的气体体积，P₀、P₁分别为悬架缸2空载和满载状态时悬架缸2内的气体压力，A₁为悬架缸2活塞的面积，A₂为悬架缸2环形腔面积，r为气体多变指数，K(L_M)、C(L_M)分别表示单个悬架缸2的刚度和阻尼，m表示单个悬架缸2对应的簧载质量，L_M表示悬架缸的活塞杆3相对空载平衡位置时的相对位移，即相对空载平衡位置的压缩量或者伸长量；

d)、在自卸车动力学仿真计算模型中输入单个悬架缸2的刚度和阻尼，对自卸车的动力学性能进行仿真计算并分析悬挂系统是否满足自卸车的动力学性能要求，在自卸车动力学仿真计算模型中需根据自卸车的实际情况建立连通式油气悬架系统，自卸车动力学仿真计算模型可采用常用的多体动力学软件Simpack或者Adams等软件建立；

e)、根据自卸车的动力学性能要求，调整悬架缸2初始设计下的充油体积以及悬架缸2空载和满载状态时单个悬架缸2内的气体体积参数，重新计算悬架缸2的刚度和阻尼，并输入到自卸车动力学仿真计算模型中重新计算自卸车的动力学性能，直至满足设计需求；

f)、最终确定悬架缸2的空载状态时内单个悬架缸2内的气体体积以及悬架缸2的充油体积。并将充油体积和充气体积转换为悬架缸2分别充油和充气后的活塞杆伸长长度L₂、L₃。其中，悬架缸活塞杆3初始充油后的伸长长度L₂可根据悬架缸2结构特征将充油体积V₂进行换算得到，即悬架缸2一定充油量对应悬架缸2的活塞杆3一定的伸长量，根据悬架缸2充油后活塞杆3被挤压伸出缸体的体积等于充油体积可以换算得到；自卸车空载的状况下悬架缸2充气后的活塞杆伸长长度L₃由悬架缸的充气量进行换算得到，即自卸车空载的状况下悬架缸2充气后的活塞杆伸长长度L₃根据悬架缸2充气后活塞杆被挤压伸出缸体的体积等于充气体积可以换算得到；

(3)、当悬架缸的活塞杆3杆头与悬架缸2缸筒底部的距离为L₂时，停止对自卸车车轮总成的抬起操作；

D、排出管路中的空气并连接管路：

(1)、将管路中间的充气阀与充气装置连接，打开充气装置并保持一定的压力值，使充气装置的稀有气体通过管路并将管路中的空气排出；

(2)、将管路的接口与悬架缸2上端的充气管路连接接口3连接；

E、撤离支撑工装工具并对悬架缸2进行充气：

(1)、用充气装置对悬架缸2先预充一定量的气体；在正式充气与撤离车轮支撑工装工具与撤离车架支撑工装工具前应充一定量气体，否则，撤离车架支撑工装工具后的自卸车车体重量将把悬架缸2压缩，以致缸内液压油充满管路，而充气后油液回流至各悬架缸2，但回流至串联管路上各悬架缸2的油量将不可控，无法保证各悬架缸2液油的回流量一致，导致充气时无法控制同一串联回路上各车轮总成的悬架缸的活塞杆3充气后的伸长量。因此，在正式充气前，先预充一定量的气体，使同一管路上串联的油悬架缸2同时伸出一定长度即可，同时，自卸车车架1会有抬高现象。此时，一定压力的气体已充满管路并将油液隔离。

(2)、在自卸车空载的状况下，将车轮支撑工装工具撤离，使自卸车车轮总成与水平地面接触；

(3)、将车架支撑工装工具撤离，悬架缸2在自卸车的簧上重量的作用下被压缩；

(4)、加大充气装置的充气压力，直至悬架缸的活塞杆3杆头与悬架缸2缸筒底部的距离为L₃时停止充气；

F、将自卸车在水平路面运行一段时间并对悬架缸2内的充气长度进行再次测量，根据测量的数值来进行补充或排出一定量气体的操作。这样可以消除悬架缸2内摩擦或者卡滞带来的影响。

在对悬架缸充油充气的时候，为了工艺的简便性，将各个悬架缸所需的充油量换算为悬架缸初始充油后活塞杆的伸出长度，并将自卸车空载的状况下悬架缸的充气量换算为悬架缸充气后活塞杆的伸出长度，悬架缸的活塞杆伸长尺寸L₁、L₂、L₃的控制相较于油气悬架的充油量和充气量的控制更为简便，便于自卸车悬架系统的检测和工艺操作。在悬架缸的动态压缩与拉伸状态下，悬架缸内的油液温度会升高，悬架缸内如果存在空气，空气所含的氧气极易使液压油变质，影响悬架缸的减震性能，所以必须将悬架缸的空气排出，通过上述方法可以在充油和充气过程中既保证充油量和充气量，又可以保证空气的排出，从而保证悬架缸的减震性能。