[發(fā)明專利]一種裝載機(jī)靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410853135.2
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104568258A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永勝;郭軍勝;韓標(biāo);黃新;張愛霞;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司科技分公司
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00;G01M17/06
• 代理公司: 徐州支點(diǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32244
• 代理人: 張榮亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種力矩的測量方法，具體是一種裝載機(jī)原地轉(zhuǎn)向時(shí)靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的測量方法，屬于裝載機(jī)轉(zhuǎn)向力矩測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

裝載機(jī)在正常作業(yè)、運(yùn)輸和行駛時(shí)需要頻繁轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向的難易與否直接關(guān)系著整機(jī)的性能及工作效率，故轉(zhuǎn)向是整機(jī)非常重要的性能之一。整機(jī)在滿載或超載運(yùn)輸?shù)那闆r下，由于工作場地狹小的限制，經(jīng)常需要以較小的轉(zhuǎn)彎半徑進(jìn)行轉(zhuǎn)向，當(dāng)轉(zhuǎn)向到極限位置時(shí)，會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向困難或轉(zhuǎn)向比較費(fèi)力的情況，一旦整機(jī)轉(zhuǎn)過極限位置后，轉(zhuǎn)向就變得相對容易。分析認(rèn)為：只有轉(zhuǎn)向油缸提供的轉(zhuǎn)向力矩大于地面的轉(zhuǎn)向阻力矩時(shí)，整機(jī)才可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；大的越多，則轉(zhuǎn)向越容易；反之，則比較困難。因此，在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)，需要知道同噸位裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向阻力矩有多大，以及轉(zhuǎn)向阻力與地面的摩擦系數(shù)、載荷、角度等參數(shù)之間的近似關(guān)系式，即在什么時(shí)候、什么狀態(tài)下的轉(zhuǎn)向阻力矩最大，從而有針對性的改變設(shè)計(jì)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性。然而，裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向阻力和阻力矩難以把握，各種文獻(xiàn)中提到的理論公式都無法相對精確的估算出轉(zhuǎn)向阻力矩的具體值。

由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，轉(zhuǎn)向阻力矩的大小與轉(zhuǎn)向阻力及轉(zhuǎn)向油缸有關(guān)，轉(zhuǎn)向阻力又與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力有關(guān)。而目前轉(zhuǎn)向油缸及其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力的選取一般都根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)來決定，即采用類比法確定。但依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇的轉(zhuǎn)向油缸的轉(zhuǎn)向力矩往往富余量比較大，成本較高，經(jīng)濟(jì)性不好，卻又不能輕易減小油缸的尺寸來滿足，且在轉(zhuǎn)向極限位置時(shí)余量又比較小。因此，轉(zhuǎn)向阻力矩相關(guān)參數(shù)的缺乏，使得設(shè)計(jì)人員只好犧牲整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性來滿足。

如何能相對準(zhǔn)確的估算出不同噸位裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向阻力矩，并提出轉(zhuǎn)向阻力矩必須滿足的要求及相應(yīng)的比較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)余量(安全系數(shù))，則成為急需解決的問題。如此，可以通過排查現(xiàn)有裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向力矩是否滿足要求，如果過于富余，則可以減小系統(tǒng)壓力或者更改為較小的轉(zhuǎn)向油缸來滿足，從而降低成本，提高產(chǎn)品競爭力；如果轉(zhuǎn)向力矩余量過小，則需要提高系統(tǒng)壓力或者將轉(zhuǎn)向缸加粗等以增大轉(zhuǎn)向力矩，從而減少轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障率，提高整機(jī)的工作可靠性，進(jìn)而為后續(xù)的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和老產(chǎn)品的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化提供理論和數(shù)據(jù)參考。因此，每種機(jī)型轉(zhuǎn)向阻力矩的曲線圖顯得非常重要，轉(zhuǎn)向力矩的富余量為決定整機(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的直接因素之一。

轉(zhuǎn)向阻力矩分為兩種：一種為靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩，另一種為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩；動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩是指整機(jī)正常轉(zhuǎn)向過程中的(包括原地轉(zhuǎn)向和行駛中轉(zhuǎn)向)；而靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩是指整機(jī)由靜止開始轉(zhuǎn)向瞬時(shí)的轉(zhuǎn)向阻力矩，即轉(zhuǎn)向油缸從無響應(yīng)到有響應(yīng)并開始伸縮時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)向阻力矩(僅原地轉(zhuǎn)向時(shí)出現(xiàn))。

根據(jù)最大靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力的理論，輪胎轉(zhuǎn)向的模型為輪胎的側(cè)向滑動(dòng)和側(cè)向轉(zhuǎn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，但滑動(dòng)的同時(shí)又有滾動(dòng)。據(jù)此，分析認(rèn)為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩大于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩，因此只需測得最大靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩即可，而對于裝載機(jī)的靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩，現(xiàn)有技術(shù)并沒有有效的測量方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種裝載機(jī)靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的測量方法，能夠得到整機(jī)任意位置的靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，先對裝載機(jī)靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的獲得及相關(guān)因素進(jìn)行理論分析：

當(dāng)整機(jī)原地緩慢轉(zhuǎn)向時(shí)，可近似的認(rèn)為轉(zhuǎn)向阻力矩等于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)向力矩，整機(jī)轉(zhuǎn)向越緩慢，轉(zhuǎn)向力矩越接近轉(zhuǎn)向阻力矩的真實(shí)值。當(dāng)然，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的先導(dǎo)壓力必須要推動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主閥的閥芯從而使得轉(zhuǎn)向油缸有伸縮響應(yīng)，只是油缸的響應(yīng)動(dòng)作越慢越好。而當(dāng)整機(jī)由靜止開始原地緩慢轉(zhuǎn)向時(shí)，整機(jī)所克服的即為靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩。

據(jù)此，對于裝載機(jī)靜態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的測量便可轉(zhuǎn)化為對整機(jī)由靜止開始緩慢轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向力矩的測量。而整機(jī)原地緩慢轉(zhuǎn)向的條件有如下兩點(diǎn)：1，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，2.方向盤的轉(zhuǎn)速越慢越好，但是要滿足油缸有伸縮響應(yīng)。

由于整機(jī)滿載(前橋載荷占比75％左右)轉(zhuǎn)向時(shí)比空載(前橋載荷占比50％左右)轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力矩要大，故可以認(rèn)為轉(zhuǎn)向阻力矩與前橋載荷存在某種正相關(guān)，即前橋載荷越大，轉(zhuǎn)向阻力矩越大。而裝載機(jī)的前橋載荷在整機(jī)滿載且動(dòng)臂平伸時(shí)最大，因此本發(fā)明的測量方法另一要求是：整機(jī)滿載，并且動(dòng)臂處于平伸位置。而當(dāng)整機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，前橋的載荷會變大，因此前橋的轉(zhuǎn)向阻力矩也會變大，故可以認(rèn)為轉(zhuǎn)向阻力矩與轉(zhuǎn)向角度也存在某種正相關(guān)。

綜合可見，本發(fā)明的測量方法要求的條件有：1.整機(jī)掛空擋，原地轉(zhuǎn)向；2.整機(jī)滿載，并且動(dòng)臂處于平伸位置；3.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)；4.方向盤的轉(zhuǎn)速(每個(gè)機(jī)型)以實(shí)際油缸有伸縮響應(yīng)的最小方向盤轉(zhuǎn)速為準(zhǔn)(接近最小也可)。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述推斷，可對整機(jī)的轉(zhuǎn)向過程建立模型并進(jìn)行理論分析。