高速轮式推土机油气悬架系统设计

轮式推土机当行驶速度超过40km/h尤其在达到60km/h以上时，乘坐舒适性将会大大降低，同时年辆上的仪器设备也会因振动而过早失效，必须采用悬架系统，提高年辆平顺性(乘坐舒适性)和操纵稳定性。油气悬架具有非线性刚度、非线性阻尼、单位储能比大、刚性闭锁等特点，属于被动悬架，但又具有主动悬架的结构型式，具有主动悬架才能实现的部分功能和性能。通过对比分析，各类悬挂装置中目前只有油气悬挂装置能最好地满足使用要求，因此在高速推土机上应采用油气悬架技术。
　　在设计油气悬架系统时，目前国内缺乏适用性较强的理论依据，另外由于油气悬架系统性能试验需要大量投资，故具体性能参数还未经实践的检验，试验研究、动态分析、参数优化都还没有开展，因此油气悬架技术成为解决高速行驶问题的核心关键技术。
　　1、油气悬架系统分类
　　油气悬架是以油液传递压力、气体作为弹性介质的一种悬架系统，其中油液除传递压力外，还具有调节车体高度、车体减振、悬架刚度闭锁、辅助密封气体、润滑零件及调节气室容积等多种功能，而起缓冲吸收振动冲击能量的则是作为弹性介质的高压气体。
　　油气悬架根据结构形式分为独立式油气悬架系统和连通式由气悬架系统(见图1)。

　　1.1独立式油气悬架原理
　　独立式油气悬架系统指同一车桥上左右两侧的悬架缸之间互不连通，不同桥上的悬架缸之间也互不连通，即各个油气悬架相互独立、互不影响。独立式油气悬架可以实现车身高度的上下调整，在路面较差、坡度较大时，伸长悬架液压缸，使车身高度提高，增大接近角和离去角，年辆涉水时也需要提高车架悬架高度。在平坦的路面上行驶时，可以缩短悬架液压缸，降低整车重心，便于高速行驶。车身高度的降低，对于车辆通过有高度限制的桥涵、隧道是极为有利的。当车辆在横向倾斜的路面上行驶时，还可以控制一侧液压缸伸长，另一侧液压缸缩短，从而使整车仍保持水平。独立式油气悬架主要应用在重型自卸车辆中。
　　1.2连通式油气悬架原理
　　连通式油气悬架系统指同一车桥上左右两侧的悬架缸之间相互连通，不同年桥上的悬架缸之间也相互连通。连通式油气悬架不仅具有独立式油气悬架的优点，而且当年辆在高低不平的路面上行驶时，可以控制全部液压缸组连通，其悬架依路面高低而伸长或缩短，载荷在各车轮上均匀分布，整年仍保持水平状态。连通式油气悬架是近期发展起来的新型油气悬架形式，主要应用在多轴车辆上。
　　2、高速推土机油气悬架系统的结构及工作原理
　　高速轮式推土机油气悬架系统属于独立式油气悬架系统，它主要由弹性元件、减振装置、悬挂杆系、控制电路组成(见图2)。

　　其工作原理：当车桥由于路面不平向上运动时，载荷就会压缩悬架油缸活塞杆，悬挂油缸内的油一部分做迫压入蓄能器，蓄能器气室内的氮气同时被压缩，体积减小，压力相应升高，当压力达到足以克服外载荷时，悬架油缸不再压缩，这样就将一部分冲击能量吸收到蓄能器中；当车桥向下运动时，悬架油缸活塞杆将会伸出，悬架油缸内由的压力降低，蓄能器中的一部分油进入悬架油缸，蓄能器内皮囊中的氮气体积增大，压力相应降低，当压力与外载荷平衡时，悬架油缸不再伸长，这样蓄能器中一部分能量将释放。在车辆行驶过程中，装有油气悬架减振机构的2个后驱动轮随路面高低作上下运动，后车架基本保持水平位置，同时减少了地面对后车架的冲击，从而保证高速行驶的平稳性，提高司机驾驶的舒适性。
　　3、油气悬架系统的设计
　　3.1 闭锁功能的实现
　　高速推土机主要有行驶和作业两种工况，行驶时要求系统减振性能好，这时油气悬架系统起作用；而作业时，如果悬架系统起作用，将会影响推土机的牵引力，同时推土铲受力的变化将使悬架高度发生变化，从而使推土铲与地面的高度不断改变，势必造成作业面高低不平。因此推土机作业时需要使油气悬架系统闭锁。
　　油气悬架系统的闭锁是通过3个电磁换向阀实现的如图3所示，悬挂起作用时，电磁铁断电，电磁阀处于中位，接通油缸与蓄能器的油路，左右油缸断开；闭锁时，电磁铁通电，电磁阀换向，切断油缸与蓄能器的油路。

　　轮式推土机的后驱动桥都采用摆动桥，因此悬挂闭锁时，不仅切断了油缸与蓄能器的油路，同时也使左右油缸内的油相通，悬架可以随桥的摆动而摆动。
　　3.2充放油功能的实现
　　悬架系统安装完成后，悬挂油缸内并没有液压油，或油量很少。为保证悬架系统正常工作，必须向悬挂系统内充油；在对悬架系统进行维修时，也要将系统内的高压油放出，才能进行悬挂油缸及管路的拆查工作，因此悬架系统也要求有放油功能。
　　充油时，通过操纵球阀(图3)，使工作装置液压系统的油进入油气悬架系统，此时左右悬架油缸及管路内同时充油。
　　放油时，通过操纵球阀，使油气悬架系统内的油流回工作装置液压系统，此时左右悬架油缸及管路内同时放油。
左右悬挂油缸及管路同时充放油功能，也是通过电磁换向阀的通断实现的。
　　3.3组合