[发明专利]一种装载机静态转向阻力矩的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种力矩的测量方法，具体是一种装载机原地转向时静态转向阻力矩的测量方法，属于装载机转向力矩测量技术领域。

背景技术

装载机在正常作业、运输和行驶时需要频繁转向，转向的难易与否直接关系着整机的性能及工作效率，故转向是整机非常重要的性能之一。整机在满载或超载运输的情况下，由于工作场地狭小的限制，经常需要以较小的转弯半径进行转向，当转向到极限位置时，会出现转向困难或转向比较费力的情况，一旦整机转过极限位置后，转向就变得相对容易。分析认为：只有转向油缸提供的转向力矩大于地面的转向阻力矩时，整机才可实现转向；大的越多，则转向越容易；反之，则比较困难。因此，在设计新产品时，需要知道同吨位装载机的转向阻力矩有多大，以及转向阻力与地面的摩擦系数、载荷、角度等参数之间的近似关系式，即在什么时候、什么状态下的转向阻力矩最大，从而有针对性的改变设计参数来实现较好的经济性。然而，装载机的转向阻力和阻力矩难以把握，各种文献中提到的理论公式都无法相对精确的估算出转向阻力矩的具体值。

由实践经验得知，转向阻力矩的大小与转向阻力及转向油缸有关，转向阻力又与转向系统压力有关。而目前转向油缸及其转向系统压力的选取一般都根据现有的经验来决定，即采用类比法确定。但依据经验选择的转向油缸的转向力矩往往富余量比较大，成本较高，经济性不好，却又不能轻易减小油缸的尺寸来满足，且在转向极限位置时余量又比较小。因此，转向阻力矩相关参数的缺乏，使得设计人员只好牺牲整机的经济性来满足。

如何能相对准确的估算出不同吨位装载机的转向阻力矩，并提出转向阻力矩必须满足的要求及相应的比较经济的设计余量(安全系数)，则成为急需解决的问题。如此，可以通过排查现有装载机的转向力矩是否满足要求，如果过于富余，则可以减小系统压力或者更改为较小的转向油缸来满足，从而降低成本，提高产品竞争力；如果转向力矩余量过小，则需要提高系统压力或者将转向缸加粗等以增大转向力矩，从而减少转向系统的故障率，提高整机的工作可靠性，进而为后续的新产品设计和老产品的转向系统优化提供理论和数据参考。因此，每种机型转向阻力矩的曲线图显得非常重要，转向力矩的富余量为决定整机经济性和可靠性的直接因素之一。

转向阻力矩分为两种：一种为静态转向阻力矩，另一种为动态转向阻力矩；动态转向阻力矩是指整机正常转向过程中的(包括原地转向和行驶中转向)；而静态转向阻力矩是指整机由静止开始转向瞬时的转向阻力矩，即转向油缸从无响应到有响应并开始伸缩时对应的转向阻力矩(仅原地转向时出现)。

根据最大静摩擦力大于滑动摩擦力的理论，轮胎转向的模型为轮胎的侧向滑动和侧向转动的合成运动，但滑动的同时又有滚动。据此，分析认为最大静态转向阻力矩大于动态转向阻力矩，因此只需测得最大静态转向阻力矩即可，而对于装载机的静态转向阻力矩，现有技术并没有有效的测量方法。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种装载机静态转向阻力矩的测量方法，能够得到整机任意位置的静态转向阻力矩。

为了实现上述目的，先对装载机静态转向阻力矩的获得及相关因素进行理论分析：

当整机原地缓慢转向时，可近似的认为转向阻力矩等于转向系统提供的转向力矩，整机转向越缓慢，转向力矩越接近转向阻力矩的真实值。当然，转向系统提供的先导压力必须要推动转向系统主阀的阀芯从而使得转向油缸有伸缩响应，只是油缸的响应动作越慢越好。而当整机由静止开始原地缓慢转向时，整机所克服的即为静态转向阻力矩。

据此，对于装载机静态转向阻力矩的测量便可转化为对整机由静止开始缓慢转向时的转向力矩的测量。而整机原地缓慢转向的条件有如下两点：1，发动机怠速运转，2.方向盘的转速越慢越好，但是要满足油缸有伸缩响应。

由于整机满载(前桥载荷占比75％左右)转向时比空载(前桥载荷占比50％左右)转向时的阻力矩要大，故可以认为转向阻力矩与前桥载荷存在某种正相关，即前桥载荷越大，转向阻力矩越大。而装载机的前桥载荷在整机满载且动臂平伸时最大，因此本发明的测量方法另一要求是：整机满载，并且动臂处于平伸位置。而当整机转向时，前桥的载荷会变大，因此前桥的转向阻力矩也会变大，故可以认为转向阻力矩与转向角度也存在某种正相关。

综合可见，本发明的测量方法要求的条件有：1.整机挂空挡，原地转向；2.整机满载，并且动臂处于平伸位置；3.发动机怠速运转；4.方向盘的转速(每个机型)以实际油缸有伸缩响应的最小方向盘转速为准(接近最小也可)。

为了进一步验证上述推断，可对整机的转向过程建立模型并进行理论分析。