一種自卸車連通式油氣懸架充油充氣方法與流程
2024-02-12 02:16:15
本發明涉及自卸車領域，具體涉及一種自卸車連通式油氣懸架充油充氣方法。
背景技術：
銅、鐵和煤炭等礦產資源是世界經濟發展必須的基礎材料和能源礦產，其開採、運輸工作與礦產資源的高效開發利用息息相關。傳統的機械傳動機構採取離合器、變速器、傳動軸及主減速器與差速器等機構。隨著礦山規模的不斷擴大，對礦用自卸車的噸位、性能和數量等方面都提出了更高的要求，傳統的機械傳動自卸車已不能滿足實際需要。由於礦用自卸車需要很大的驅動力，使得傳動結構非常笨重、體積龐大。
隨著國內外大型露天礦山規模的不斷擴大，電動輪自卸車在年開採量100萬噸級以上大型露天礦山的運輸設備中起著舉足輕重的作用。目前大型電動輪自卸車作為大型露天礦山的主要運輸工具，承擔著世界上40％的煤、90％的鐵礦的開採運輸量。除此之外，電動輪自卸車在大型水利工程建設行業中也有著廣闊的市場前景。
油氣懸架在現代大型工程機械、特種車輛及工程車輛中得到廣泛應用，對於保證車輛的減震性能和操縱穩定性起著關鍵性的作用。目前，在對自卸車的懸掛系統充油充氣時，因為不能保證合適的充油充氣量並不能排除油氣懸架中對懸架系統有害的空氣，所以無法保證車輛的性能要求。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種可以便於自卸車油氣懸架檢測和工藝操作、保證油氣懸系統減震性能的自卸車連通式油氣懸架充油充氣方法。
為了解決上述技術問題，本發明包括以下步驟：
A、抬高並支撐自卸車車架：
(1)、將自卸車車架用車架支撐工裝工具抬高並支撐到第一制定高度，該第一制定高度應保證自卸車車輪總成能將懸架缸的活塞杆完全拉出並保證自卸車車輪能脫離地面；
B、對懸架缸進行拉伸並充油：
(1)、將懸架缸上端的充氣管路連接接口打開；
(2)、將自卸車車輪總成的高度降低，使自卸車車輪總成在重力的作用下將懸架缸的活塞杆全部拉出至最低點，此時懸架缸的活塞杆桿頭與懸架缸缸筒底部的距離記為L1，即懸架缸的活塞杆的伸出長度，然後通過車輪支撐工裝工具將自卸車車輪總成墊起；
(3)、將懸架缸下端的充油接口與充油裝置連接，充油裝置對懸架缸進行充油，使懸架缸內的空氣通過充氣管路連接接口排出，當充氣管路連接接口處冒出油液，表示油液已經充滿懸架缸，即懸架缸內的空氣已經排盡，然後停止充油工作；
C、對懸架缸進行排油：
(1)、保持自卸車車架高度不變並將自卸車車輪總成抬起，自卸車車輪總成使懸架缸的活塞杆往上運動，從而使懸架缸內的油液從懸架缸上端的充氣管路連接接口流出；
(2)、計算懸架缸的活塞杆初始充油後的伸長長度L2和計算在自卸車空載的狀況下懸架缸充氣後的活塞杆伸長長度L3；
(3)、當懸架缸的活塞杆桿頭與懸架缸缸筒底部的距離為L2時，停止對自卸車車輪總成的抬起操作；
D、排出管路中的空氣並連接管路：
(1)、將管路中間的充氣閥與充氣裝置連接，打開充氣裝置並保持一定的壓力值，使充氣裝置的稀有氣體通過管路並將管路中的空氣排出；
(2)、將管路的接口與各個懸架缸上端的充氣管路連接接口連接；
E、撤離支撐工裝工具並對懸架缸進行充氣：
(1)、用充氣裝置對懸架缸先預充一定量的氣體；
(2)、在自卸車空載的狀況下，將車輪支撐工裝工具撤離，使自卸車車輪總成與水平地面接觸；
(3)、將車架支撐工裝工具撤離，懸架缸在自卸車的簧上重量的作用下被壓縮；
(4)、加大充氣裝置的充氣壓力，直至懸架缸的活塞杆桿頭與懸架缸缸筒底部的距離為L3時停止充氣；
F、將自卸車在水平路面運行一段時間並對懸架缸內的充氣長度進行再次測量，根據測量的數值來進行補充或排出一定量氣體的操作。
在對懸架缸充油充氣的時候，為了工藝的簡便性，將各個懸架缸所需的充油量換算為懸架缸初始充油後活塞杆的伸出長度，並將自卸車空載的狀況下懸架缸的充氣量換算為懸架缸充氣後活塞杆的伸出長度，懸架缸的活塞杆伸長尺寸L1、L2、L3的控制相較於油氣懸架的充油量和充氣量的控制更為簡便，便於自卸車懸架系統的檢測和工藝操作。在懸架缸的動態壓縮與拉伸狀態下，懸架缸內的油液溫度會升高，懸架缸內如果存在空氣，空氣所含的氧氣極易使液壓油變質，影響懸架缸的減震性能，所以必須將懸架缸的空氣排出，通過上述方法可以在充油和充氣過程中既保證充油量和充氣量，又可以保證空氣的排出，從而保證懸架缸的減震性能。
作為本發明的進一步改進，步驟C的(2)具體包括以下步驟：
a)、計算懸架缸初始設計下的充油充氣量，根據自卸車總體設計需要，初步設計單個懸架缸在自卸車空載和自卸車滿載時的長度，由此得到單個懸架缸由空載狀態變為滿載狀態時的靜行程變化量X，
懸架缸內氣體的熱力學狀態方程為：
P0Vr0＝P1Vr1； (a)
懸架缸由空載狀態變為滿載狀態時氣體體積變化量：
V0-V1＝(A1-A2)X； (b)
在(a)、(b)式中，V0、V1分別為懸架缸空載和滿載狀態時單個懸架缸內的氣體體積，P0、P1分別為懸架缸空載和滿載狀態時懸架缸內的氣體壓力，A1為懸架缸活塞的面積，A2為懸架缸環形腔面積，r為氣體多變指數；
b)、根據空載時懸架缸的狀態計算得出該狀態下懸架缸腔內總體積，用懸架缸腔內總體積減去懸架缸空載時懸架缸內的氣體體積V0，得到懸架缸初始設計下的充油體積V2；
c)、計算單個懸架缸在初始設計的充油和充氣狀態下準靜態的剛度和阻尼特性：
在(c)、(d)式中，V0、V1分別為懸架缸空載和滿載狀態時單個懸架缸內的氣體體積，P0、P1分別為懸架缸空載和滿載狀態時懸架缸內的氣體壓力，A1為懸架缸活塞的面積，A2為懸架缸環形腔面積，r為氣體多變指數，K(LM)、C(LM)分別表示單個懸架缸的剛度和阻尼，m表示單個懸架缸對應的簧載質量，LM表示懸架缸的活塞杆相對空載平衡位置時的相對位移，即相對空載平衡位置的壓縮量或者伸長量；
d)、在自卸車整車動力學仿真計算模型中輸入各個懸架缸的剛度和阻尼特性數據，對自卸車的動力學性能進行仿真計算並分析懸掛系統是否滿足自卸車的動力學性能要求；
e)、根據自卸車的動力學性能要求，調整懸架缸初始設計下的充油體積以及懸架缸空載和滿載狀態時單個懸架缸內的氣體體積參數，重新計算懸架缸的剛度和阻尼，並輸入到自卸車整車動力學仿真計算模型中重新計算自卸車的動力學性能，直至滿足設計需求；
f)、最終確定懸架缸的空載狀態時內單個懸架缸內的氣體體積以及懸架缸的充油體積，並將充油體積和充氣體積轉換為懸架缸分別充油和充氣後的活塞杆伸長長度L2、L3，其中，懸架缸活塞杆初始充油後的伸長長度L2可根據懸架缸結構特徵將充油體積V2進行換算得到，即懸架缸一定充油量對應懸架缸的活塞杆一定的伸長量，根據懸架缸充油後活塞杆被擠壓伸出缸體的體積等於充油體積可以換算得到，自卸車空載的狀況下懸架缸充氣後的活塞杆伸長長度L3由懸架缸的充氣量進行換算得到，即自卸車空載的狀況下懸架缸充氣後的活塞杆伸長長度L3根據懸架缸充氣後活塞杆被擠壓伸出缸體的體積等於充氣體積可以換算得到。
綜上所述，本發明的優點是可以便於自卸車油氣懸架系統的檢測和工藝操作，排盡對油氣懸架系統不利的空氣並保證油氣懸架的充油量和充氣量，保證油氣懸架系統的動力學性能。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式來對本發明做進一步詳細的說明。
圖1為本發明的懸架缸、管路與自卸車車架的連接結構圖。
圖2為本發明的懸架缸的活塞杆被完全拉出的狀態示意圖。
圖3為本發明的懸架缸的活塞杆達到初始充油後的伸長狀態的示意圖。
圖4為本發明的懸架缸的活塞杆在自卸車空載的狀況下伸長狀態的示意圖。
具體實施方式
由圖1至圖4所示，本發明包括以下步驟：
A、抬高並支撐自卸車車架1：
(1)、將自卸車車架1用車架支撐工裝工具抬高並支撐到第一制定高度，該第一制定高度應保證自卸車車輪總成能將懸架缸的活塞杆3完全拉出並保證自卸車車輪能脫離地面；
B、對懸架缸2進行拉伸並充油：
(1)、將懸架缸2上端的充氣管路連接接口3打開；
(2)、將自卸車車輪總成的高度降低，使自卸車車輪總成在重力的作用下將懸架缸的活塞杆3全部拉出至最低點，此時懸架缸的活塞杆3桿頭與懸架缸2缸筒底部的距離記為L1，然後通過車輪支撐工裝工具將自卸車車輪總成墊起；
(3)、將懸架缸2下端的充油接口4與充油裝置連接，充油裝置對懸架缸2進行充油，使懸架缸2內的空氣通過充氣管路連接接口3排出，當充氣管路連接接口3處冒出油液，表示油液已經充滿懸架缸2，即懸架缸2內的空氣已經排盡，然後停止充油工作；
C、對懸架缸2進行排油：
(1)、保持自卸車車架1高度不變並將自卸車車輪總成抬起，自卸車車輪總成使懸架缸的活塞杆3往上運動，從而使懸架缸2內的油液從懸架缸2上端的充氣管路連接接口3流出；
(2)、計算懸架缸的活塞杆3初始充油後的伸長長度L2和計算在自卸車空載的狀況下懸架缸2充氣後的活塞杆伸長長度L3：
a)、計算懸架缸2初始設計下的充油充氣量，根據自卸車總體設計需要，初步設計單個懸架缸2在自卸車空載和自卸車滿載時的長度，由此得到單個懸架缸2由空載狀態變為滿載狀態時的靜行程變化量X，
懸架缸2內氣體的熱力學狀態方程為：
P0Vr0＝P1Vr1； (a)
懸架缸2由空載狀態變為滿載狀態時氣體體積變化量：
V0-V1＝(A1-A2)X； (b)
在(a)、(b)式中，V0、V1分別為懸架缸2空載和滿載狀態時單個懸架缸2內的氣體體積，P0、P1分別為懸架缸2空載和滿載狀態時懸架缸2內的氣體壓力，A1為懸架缸2活塞的面積，A2為懸架缸2環形腔面積，r為氣體多變指數；
b)、根據空載時懸架缸2的狀態計算得出該狀態下懸架缸2腔內總體積，用懸架缸2腔內總體積減去懸架缸2空載時懸架缸2內的氣體體積V0，得到懸架缸2初始設計下的充油體積V2；
c)、計算單個懸架缸2在初始設計的充油和充氣狀態下的準靜態剛度和阻尼特性：
在(c)、(d)式中，V0、V1分別為懸架缸2空載和滿載狀態時單個懸架缸2內的氣體體積，P0、P1分別為懸架缸2空載和滿載狀態時懸架缸2內的氣體壓力，A1為懸架缸2活塞的面積，A2為懸架缸2環形腔面積，r為氣體多變指數，K(LM)、C(LM)分別表示單個懸架缸2的剛度和阻尼，m表示單個懸架缸2對應的簧載質量，LM表示懸架缸的活塞杆3相對空載平衡位置時的相對位移，即相對空載平衡位置的壓縮量或者伸長量；
d)、在自卸車動力學仿真計算模型中輸入單個懸架缸2的剛度和阻尼，對自卸車的動力學性能進行仿真計算並分析懸掛系統是否滿足自卸車的動力學性能要求，在自卸車動力學仿真計算模型中需根據自卸車的實際情況建立連通式油氣懸架系統，自卸車動力學仿真計算模型可採用常用的多體動力學軟體Simpack或者Adams等軟體建立；
e)、根據自卸車的動力學性能要求，調整懸架缸2初始設計下的充油體積以及懸架缸2空載和滿載狀態時單個懸架缸2內的氣體體積參數，重新計算懸架缸2的剛度和阻尼，並輸入到自卸車動力學仿真計算模型中重新計算自卸車的動力學性能，直至滿足設計需求；
f)、最終確定懸架缸2的空載狀態時內單個懸架缸2內的氣體體積以及懸架缸2的充油體積。並將充油體積和充氣體積轉換為懸架缸2分別充油和充氣後的活塞杆伸長長度L2、L3。其中，懸架缸活塞杆3初始充油後的伸長長度L2可根據懸架缸2結構特徵將充油體積V2進行換算得到，即懸架缸2一定充油量對應懸架缸2的活塞杆3一定的伸長量，根據懸架缸2充油後活塞杆3被擠壓伸出缸體的體積等於充油體積可以換算得到；自卸車空載的狀況下懸架缸2充氣後的活塞杆伸長長度L3由懸架缸的充氣量進行換算得到，即自卸車空載的狀況下懸架缸2充氣後的活塞杆伸長長度L3根據懸架缸2充氣後活塞杆被擠壓伸出缸體的體積等於充氣體積可以換算得到；
(3)、當懸架缸的活塞杆3桿頭與懸架缸2缸筒底部的距離為L2時，停止對自卸車車輪總成的抬起操作；
D、排出管路中的空氣並連接管路：
(1)、將管路中間的充氣閥與充氣裝置連接，打開充氣裝置並保持一定的壓力值，使充氣裝置的稀有氣體通過管路並將管路中的空氣排出；
(2)、將管路的接口與懸架缸2上端的充氣管路連接接口3連接；
E、撤離支撐工裝工具並對懸架缸2進行充氣：
(1)、用充氣裝置對懸架缸2先預充一定量的氣體；在正式充氣與撤離車輪支撐工裝工具與撤離車架支撐工裝工具前應充一定量氣體，否則，撤離車架支撐工裝工具後的自卸車車體重量將把懸架缸2壓縮，以致缸內液壓油充滿管路，而充氣後油液回流至各懸架缸2，但回流至串聯管路上各懸架缸2的油量將不可控，無法保證各懸架缸2液油的回流量一致，導致充氣時無法控制同一串聯迴路上各車輪總成的懸架缸的活塞杆3充氣後的伸長量。因此，在正式充氣前，先預充一定量的氣體，使同一管路上串聯的油懸架缸2同時伸出一定長度即可，同時，自卸車車架1會有抬高現象。此時，一定壓力的氣體已充滿管路並將油液隔離。
(2)、在自卸車空載的狀況下，將車輪支撐工裝工具撤離，使自卸車車輪總成與水平地面接觸；
(3)、將車架支撐工裝工具撤離，懸架缸2在自卸車的簧上重量的作用下被壓縮；
(4)、加大充氣裝置的充氣壓力，直至懸架缸的活塞杆3桿頭與懸架缸2缸筒底部的距離為L3時停止充氣；
F、將自卸車在水平路面運行一段時間並對懸架缸2內的充氣長度進行再次測量，根據測量的數值來進行補充或排出一定量氣體的操作。這樣可以消除懸架缸2內摩擦或者卡滯帶來的影響。
在對懸架缸充油充氣的時候，為了工藝的簡便性，將各個懸架缸所需的充油量換算為懸架缸初始充油後活塞杆的伸出長度，並將自卸車空載的狀況下懸架缸的充氣量換算為懸架缸充氣後活塞杆的伸出長度，懸架缸的活塞杆伸長尺寸L1、L2、L3的控制相較於油氣懸架的充油量和充氣量的控制更為簡便，便於自卸車懸架系統的檢測和工藝操作。在懸架缸的動態壓縮與拉伸狀態下，懸架缸內的油液溫度會升高，懸架缸內如果存在空氣，空氣所含的氧氣極易使液壓油變質，影響懸架缸的減震性能，所以必須將懸架缸的空氣排出，通過上述方法可以在充油和充氣過程中既保證充油量和充氣量，又可以保證空氣的排出，從而保證懸架缸的減震性能。