一种用于多轴半挂车的液压机械转向系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于多轴半挂车的液压机械转向系统，属于特种车辆领域。
【背景技术】
[0002] 某多轴半挂车结构尺寸大，长X宽为40m X 6.4m、左右轮距为5.32m、轴距为30m，为 了保证车辆转向时各车轮转角符合阿克曼原理(各车轮围绕同一中心转动），车辆行必须采 用全轮转向方式。并且，由于所运输产品的重要性，转向系统需具有较高的可靠性和安全 性，避免单点故障引起转向功能失效。
[0003] 国内现有的半挂车采用的液压机械转向系统，未充考虑冗余设计，当液压管路、机 械连杆等发生故障时，将导致转向系统功能失效，影响车辆行驶和所运输产品的安全，因此 液压机械转向系统的可靠性和安全性有待进一步提尚。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于多轴半挂车的 液压机械转向系统，提高了系统的稳定性和安全性。
[0005] 本发明的技术解决方案是：一种用于多轴半挂车的液压机械转向系统，所述的多 轴半挂车采用带有液压鹅颈的半挂车方式，其液压机械转向系统包括前、后轮组两组独立 的液压系统、防偏摆装置以及转向机械结构；其中，两组液压系统组成结构形式相同；每组 液压系统包括互为冗余的两组转向控制回路;一组转向控制回路包括一个转向信号油缸、 转向油缸、蓄能器和安全阀组；
[0006] 转向信号油缸的油腔通过管路连接转向油缸的油腔，管路上依次安装蓄能器和安 全阀组，蓄能器的开启压力大于半挂车正常转向时的额定工作压力；当液压系统的压力超 过蓄能器的压力保护范围并达到安全阀组的保护压力时，安全阀组溢流并报警;所述的防 偏摆装置包括液控单向阀、节流阀和溢流阀；液控单向阀、节流阀和溢流阀并联后，连接液 控单向阀出口端方向的一端通过管路连接一个转向油缸的无杆腔，另一端连接一个转向信 号油缸的无杆腔；
[0007] 转向时，通过鹅颈的取力机构带动液压系统中的转向油缸伸长或缩短，由液压系 统带动安装在前后轮组上的转向机械机构，进而实现车轮的转动。
[0008] 还包括液压栗站、多路阀和20个截止阀；其中，10个截止阀五个一组组成两组结构 形式相同的逻辑控制单元，每个逻辑控制单元控制一组互为冗余的转向控制回路;8个截止 阀中四个截止阀一组组成两组结构形式相同的转换控制单元;剩余的两个截止阀记为K1、 K2；
[0009] 逻辑控制单元中一个截止阀连接互为冗余的一组转向信号油缸的有杆腔;两个截 止阀分别连接一组转向信号油缸的有杆腔和转向油缸有杆腔;一个截止阀连接互为冗余的 一组转向油缸的有杆腔;连接一组互为冗余的转向信号油缸、一组互为冗余的转向油缸的 无杆腔；
[0010] 一组转换控制单元中的两个截止阀分别沟通液压栗站和多路阀与一组互为冗余 的转向油缸的有杆腔，两个截止阀分别沟通液压栗站和多路阀与该组转向油缸的无杆腔；
[0011] K2通过转向控制单元沟通一组或者两组转向信号油缸与对应的转向油缸的无杆 腔;K1通过与其并联的建压阀配合，通过关闭K1实现上述一组或两组转向信号油缸与对应 的转向油缸的无杆腔的建压。
[0012] 所述的转向机械结构包括转向支承轴、转向臂、边拉杆、横拉杆和纵拉杆;横拉杆 通过拉杆臂与纵拉杆铰接，纵拉杆通过转向臂与边拉杆铰接;拉杆臂、转向臂均绕安装在车 架上的转向支承轴转动；
[0013] 转向油缸的活塞杆通过拉杆臂带动横拉杆水平方向横向摆动，横拉杆通过拉杆臂 带动纵拉杆前后运动，通过纵拉杆推动转向臂最终带动边拉杆运动，边拉杆与车轮上方的 回转臂铰接，进而带动车轮转向。
[0014] 所述的纵拉杆和横拉杆采用双排布置型式。
[0015] 本发明与现有技术相比有益效果为：
[0016] 1)通过采用前、后轮组独立式液压系统和双回路冗余设计，提高了转向液压系统 的安全性和可靠性。
[0017] 2)通过采用多层次液压系统压力安全保护措施，形成了多级压力保护。
[0018] 3)通过采用防偏摆控制技术和双排拉杆布置，提高了半挂车直线行驶的稳定性， 解决了路面干扰引起的车轮异常摆动问题。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明液压系统部分原理图；
[0020] 图2为本发明前、后轮组独立式液压控制回路示意图；
[0021] 图3为本发明液压系统控制回路采用多层次安全保护示意图；
[0022] 图4为本发明液压系统控制回路设置温度补偿装置示意图；
[0023]图5为本发明防偏摆装置原理图；
[0024] 图6为本发明转向机械结构组成简图。
【具体实施方式】
[0025] 多轴半挂车采用带有液压鹅颈的半挂车方式，通过鹅颈的取力机构带动转向油缸 伸长或缩短，再通过静液系统(液压系统+防偏摆装置)带动转向机械结构，最终实现车轮按 照规定的转角关系转动。
[0026] 如图1所示，半挂车采用静液系统带动转向机械结构实现车轮转向。转向液压系统 由液压栗站1、转向信号油缸2-5、多路阀6、蓄能器7、安全阀组8(11)、防偏摆装置10(12)、温 度补偿装置9(13)、前转向油缸14、15、后转向油缸16、17以及阀件(IQ-K20为截止阀）和管路 等组成，如图1所示。前转向油缸用于前轮组转向，后转向油缸用于后轮组转向。
[0027] 其中，液压栗站1和多路阀6用于手动调整车轮转向角度，在正常转向时不参与工 作。其中，K11-K15五个截止阀、K16-K20五个截止阀组成两组结构形式相同的逻辑控制单 元，每个逻辑控制单元控制一组互为冗余的转向控制回路;K7-K10四个截止阀、K3-K6四个 截止阀组成两组结构形式相同的转换控制单元；
[0028] K11连接一组转向信号油缸(转向信号油缸2、3)的有杆腔;K12分别为沟通、断开一 组对应转向信号油缸3有杆腔和转向油缸17有杆腔;K13分别为沟通、断开一组对应转向信 号油缸2有杆腔和转向油缸16有杆腔;K14连接一组转向油缸16、17的有杆腔;K15连接一组 转向信号油缸2、3和转向油缸16、17的无杆腔；
[0029] K16连接一组转向信号油缸(转向信号油缸4、5)的有杆腔;K17分别为沟通、断开一 组对应转向信号油缸5有杆腔和转向油缸15有杆腔;K18分别为沟通、断开一组对应转向信 号油缸4有杆腔和转向油缸14有杆腔;K19连接一组转向油缸14、15的有杆腔;K20连接一组 转向信号油缸4、5和转向油缸14、15的无杆腔；
[0030] 第一组转换控制单元中的K7、K8分别沟通液压栗站1和多路阀6与后转向油缸16、 17的有杆腔，Κ9、Κ10分别沟通液压栗站1和多路阀6与后转向油缸16、17的无杆腔；
[0031 ]第二组转换控制单元中的Κ3、Κ4分别沟通液压栗站1和多路阀6与前转向油缸14、 15的有杆腔，Κ9、Κ10分别沟通液压栗站1和多路阀6与前转向油缸14、15的无杆腔；
[0032] Κ2通过第一组转向控制单元沟通一组或者转向信号油缸与对应的转向油缸的无 杆腔;Κ1通过与其并联的建压阀配合，通过关闭Κ1实现上述一组或两组转向信号油缸与对 应的转向油缸的无杆腔的建压。
[0033] 液压栗站1用于为液压系统手动调节提供动力，液压栗站1高压出口通过管路与多 路阀6连接;多路阀6与液压油缸通过管路连接，通过截止阀Κ1~Κ20的打开和关闭，将具有 一定压力的液压油输送到液压油缸，并将液压油缸中的低压油返回至液压栗，使液压油缸 伸长或缩短，最终通过液压油缸带动转向机械结构使车轮产生相应的转动。其中在手动调 整车轮转向角度过程中，上述涉及各截止阀的开关状态如下表：
[0034] 前轮组手动转向：
[0036] 后轮组手动转向：
[0038] 在自动转向模式中，牵引车通过半挂车鹅颈取力机构驱动转向信号油缸运动，信 号油缸内液压油受挤压产生油压，转向信号油缸大腔液压油被挤出，分别驱动前转向油缸 和后转向油缸的大腔，实现半挂车的前、后轮组车轮的转向，此模式下，各截止阀的开关状 态如下：
[0040] 1.前、后轮组独立式液压系统
[0041] 转向液压系统采用前、后轮组两套液压控制回路彼此独立的方式。转向控制回路 设置了 4个转向信号油缸，其中转向信号油缸4、5分别与前转向油缸14、15连接，信号油缸2、 3与分别与后转向油缸16、17连接，见图1。前轮组和后轮组转向控制回路是完全独立的，互 不影响，当其中一个转向控制回路发生故障时，另外的转向控制回路仍可以正常工作，见图 2〇
[0042] 2.双回路冗余转向控制回路
[0043] 前、后轮组液压回路(液压系统）中均采用双回路冗余设计，在正常情况下，前轮组 和后轮组液压回路中各自有两个回路均参与工作，即：信号油缸4与前转向油缸14、信号油 缸5与前转向油缸15为构成前轮组转向的液压回路;信号油缸2与后转向油缸16、信号油缸3 与后转向油缸17构成后轮组转向的液压回路，见图1、图2。当前轮组或后轮组液压回路中一 个液压回路发生故障时，另一个回路仍可以正常工作，形成冗余备份，以保证液压系统可以 正常工作，进一步提高转向液压