高空作業平臺安全型車橋平衡控制系統研究

王軍華 南艷君 浙江愛知工程機械有限公司

要想提高運輸的整體效率，降低運輸過程的成本，重型商用車具有噸位大、車身長、軸數多等設計條件且應用于工時長、軸荷偏頻改變大、速較高及道路復雜多變的工況條件。采用單軸懸架易造成某軸輪胎對地附著力極小或極大之現象。前者可以讓車輛操作的穩定性受到影響，同時也會導致行駛的安全性，后者產生過重軸荷對懸架、車橋及車輪疲勞可靠性或使用壽命形成負向影響。平衡懸架主要由鋼板彈簧、鋼板彈簧支座、中后橋及推力桿組成，應用于前述工況可提高重型商用車輪胎接地性，確保多種工況下兩橋或多橋間載荷的均衡性。進一步的，平衡懸架亦為整車平順穩定的關鍵部件，路面激勵通過車輪、車橋、懸架傳遞至車架及駕駛室等簧上結構，作用于駕乘人員以及各系統零部件。良好的平衡懸架減振性能對乘員舒適性、貨物安全性及部件可靠性具有重要意義。

一、高空作業車調平控制技術分析

高空作業是一種舉升作業的裝置，工作斗調平系統安全可靠、快速穩定是其核心需求。目前，典型的工作斗調平系統分為機械調平、靜液壓調平和電液控制調平三種。針對不同的作業高度、車型，三種調平方式各有優缺點。機械調平和靜液壓調平是目前中小米數高空作業車經常使用的技術方式，而作業高度在 28m以上的高空作業車須使用電液控制調平。大米數、快響應、大幅度是高空作業車重要的發展方向，其中電液控制調平技術是高空作業車工程領域必須掌握的核心技術。1）機械調平系統機械調平一般采用拉桿機械調平或鏈條機構調平，其機械調平結構復雜，多用于折疊臂類高空作業車或混合臂類高空作業車，其中拉桿機械調平成本低廉、較為可靠，但機構制造較復雜、重量較大，影響舉高臂架的作業幅度范圍。2）靜壓調平系統靜液壓調平采用雙液壓缸等容積靜液壓驅動控制，多用于 28m 以下伸縮臂類或折疊伸縮混合式臂體高空作業車，受雙液壓缸之間液壓油可壓縮性和軟管彈性的限制，當管道長度超過臨界值時，在臂架的舉升過程中難以滿足工作斗水平動態傾角小于 5°的標準要求。靜液壓調平技術一般應用在伸縮臂高空作業車中，通常只采用單組雙缸組合等容積液壓缸方案。等容積雙液壓缸主要技術原理為與變幅機構相連接的泵工作液壓缸通過變幅運動壓出液壓油，高壓油壓入調平工作缸。因調平工作缸的缸筒杠桿尺寸與泵工作液壓缸相同，故兩缸的伸出與回縮長度對等，通過工作斗運動機構的仿形運動使工作斗變幅角度與臂體機構變幅角度保持一致，繼而保證工作斗水平。

二、高空作業平臺安全型車橋平衡控制系統

（一）建立車橋耦合系統力學模型

橋梁模型的構建，是車橋振動分析的主要研究方向，因為橋梁都是大跨度，為此，梁模型可以有效地提升橋梁結構的特點，也能用在車橋的振動計算中。車輛模型是計算車橋振動以及分析的重點工作。汽車是十分復雜的一種系統，不僅有車身，轉向系統，還涉及彈簧等裝置。其中還包含了各種線性以及非線性的彈簧裝置，這些眾多的因素都會讓車橋耦合系統增加。

（二）擺動油缸比例調速穩定旋轉

如果荷電子比例閥在接受控制器信號過程中，具體的位置在右側，此時壓力油就會從工作斗調平閥組進入。另一部分壓力油流經卸荷電子比例閥至工作斗調平閥組回油口。擺動油缸負載較為穩定，擺動速度取決于流經卸荷電子比例閥至工作斗調平閥組回油口流量大小。因單向回油節流閥穩定回油節流背壓使經常在小流量下工作的擺動油缸運動更平穩，從而實現擺動油缸比例調速穩定旋轉。

三、結語

綜合上述，本文分析了高空作業平臺車軸平衡控制系統，通過安全角度傳感器以及限位開關的方式，將高空作業平臺保持在良好的操作模式以及存儲模式下，其中安全控制器主要是用于邏輯判斷，或者是信號處理以及執行。在存儲模式下，整機運行時將打開軸平衡功能。在操作模式下，軸平衡功能關閉。在軸平衡控制油回路中增加了一個主控制閥，并使用壓力傳感器檢測軸平衡閥和主控制閥的執行狀態。與現有的液壓被動軸平衡控制技術和僅采用單軸平衡閥控制方法的普通電控軸平衡相比，本文設計的安全型車橋平衡控制系統硬件和軟件架構符合PL=d的設計要求，能夠充分保證整車車橋平衡功能的操作安全性。