1 前言
重型平板运输车是一种采用液压驱动、液压悬架、电子液压复合多模式转向,承载平台可升降,自行式重载运输专用车辆,如图1所示。单车承载能力从几十吨到数百吨,并车后可承载上万吨。重型平板运输车悬架采用液压独立悬架,每个悬架通过回转支撑与车架相连,每个悬架可单独回转,从而实现整车的多模式转向。
2 马达转向装置结构及原理
2.1 马达转向装置结构
马达转向装置如图2所示。主要由车轮总成1、车桥总成2、摆动臂3、举升油缸4、旋转架5、回转支承6、液压马达7组成。两个液压马达通过支架固定在车架上,转向时,液压马达通过其输出轴上的小齿轮驱动回转支撑齿圈,回转支撑带动旋转架,旋转架带动摆动臂,摆动臂带动车桥和车轮总成,进行转向。
2.2 马达转向装置液压原理
马达转向装置液压原理如图3所示。主要由负载敏感变量泵、负载敏感比例阀、双液压马达、安全阀、油箱和管路组成。转向时,通过控制负载敏感比例阀的开度,实现不同悬架位车轮在同一时刻相对任一瞬心的无滑移纯滚动,从而实现重型平板运输车的多模式转向。
3 马达转向装置异响现象
整车装配调试完成后,进行重载试验时,马达转向装置偶尔会出现“嘭、嘭”巨大的异常响声,经过反复故障复现,全工况完整的异响现象为:
a.无论空载还是重载,车辆直行或曲线行驶时,均无异响。
b.空载(≤20%额定载荷)原地转向无异响。
c.重载工况下,进行一次原地转向后:发动机熄火,在5~10min时间内,每个马达转向装置都会先后随机产生异响;发动机不熄火,立即原地反向运转,每个马达转向装置都会产生异响。
d.重载工况下,进行一次原地转向后,在不再进行转向操作的情况下,车辆向前或向后行驶100mm左右之后,再进行转向操作,无异常响声。
经过对异响工况仔细观察,发现产生异响的直接原因为:轮胎作为弹性支撑体,在重载原地转向过程中,存在较大的扭曲变形。一次原地转向完成后,旋转架转向角度达到预定角度,但此时轮胎已经产生严重的扭曲变形,轮胎变形蓄积的能量在短时间内由转向液压马达A、B口的压差平衡。由于负载敏感比例阀中位不能长时间保压,在转向液压马达的工作油路的压差消除以后,轮胎变形蓄积的能量通过旋转架、齿圈推动液压马达小齿轮快速旋转,异响产生。重载转向后,向前或向后行驶一小段距离,由于消除了轮胎的弹性变形,再无异响发生。
4 马达转向装置异响的原因
根据轮胎变形储蓄能量推动马达齿轮快速旋转,从而产生异响的现象及马达转向装置结构特点,最可能的原因应为齿圈安装平面度不满足要求造成螺栓松动、回转支承间隙过大、齿轮啮合间隙过大等,但经检测和反复试验,上述原因全部排除,产生异响的原因只可能是液压系统引起。
分析马达转向装置液压原理可知,负载敏感比例阀将变量泵输出的液压油分配给各液压马达,液压马达齿轮带动回转支承内齿圈及车轮车桥转向。旋转架不转时,负载敏感比例阀阀芯位于中位,P、T口与马达A、B口处于断开状态,马达静止;当转向时,通过控制负载敏感比例阀阀芯向左位或右位移动,压力油通向转向马达,使马达正转或反转从而带动旋转架向左或向右转向;停止转向时,负载敏感比例阀阀芯立即回到中位,马达A、B口即被封死,马达停止转动。
重载时,承载的轮胎受压存在变形,在转向过程中,因与地面的摩擦力,轮胎又产生扭转变形。一次原地转向完成停止后,旋转架转向角度达到预定角度,但轮胎依然保持变形状态。轮胎变形蓄积的能量在短时间内由转向液压马达A、B口的压差平衡,但负载敏感比例阀的闭式中位不能持续保压,在马达A、B口的压差减小到一定值时,平衡被打破,由轮胎变形蓄积的能量通过旋转架、齿圈推动液压马达回转,此时的液压马达转变成泵的工况,但因A、B口被封死,液压马达快速旋转过程中,由于吸空,产生异响。
5 马达转向装置异响的解决措施
故障定位为负载敏感比例阀反向开启瞬间或马达高压侧油压下降后,在变形轮胎作用下,回转支承齿圈快速推动马达齿轮反转,马达变为泵工况,管路吸空,继而发出异常噪音。
根据故障原因,可采取加装高开启比双路平衡阀或将马达A、B口用节流孔连通来解决。
分别采取增加双路平衡阀和用节流孔将马达A、B口连通后,进行验证,全工况响声完全消除、运转平稳。重载转向熄火后,悬架在轮胎弹性变形力作用下,无任何响声地缓慢自动回位,异响消失。
6 结论
根据重型平板运输车马达转向装置异响现象,综合分析马达转向装置结构和原理,找到了因马达变泵工况吸空进而产生异响的根本原因,通过采取增加双路平衡阀或用节流孔将马达A、B口连通的措施,经试验验证,措施有效,故障得到解决。