风机叶片山地运输车辆转弯半径与道路占用分析_郭迎福.pdf

风机叶片山地运输车辆转弯半径与道路占用分析郭迎福，刘亦，刘厚才，许华，唐伟（湖南科技大学 机械设备健康维护湖南省重点实验室，湖南 湘潭 ；湘潭电机股份有限公司 海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湖南 湘潭 ）摘要：现在很多风场均分布在山区，山区风场风机叶片均较长，若按照传统的运输方式，车辆转弯中遇到障碍物时必须采取道路改造措施。风机叶片专用运输装置可将风机叶片举升并水平旋转一定角度，从而避让障碍，减小对道路宽度的要求，极大地节省道路改造费用。文中对这种运输方式的运输车最小转弯半径与道路占用情况进行了理论计算，并与普通半挂车进行对比分析，通过实例分析论证了这种车辆相对普通车辆对道路条件更高的适应性。关键词：专用汽车；风机叶片运输车；转弯半径；道路占用中图分类号：文献标志码：文章编号：（）风力发电是一种清洁的绿色能源，现在各地都在兴建风力发电场。鉴于中国的地形与地貌，有一些风电场建设在山区。由于风机叶片较长，部分型号甚至超过，对于山区道路，超长叶片造成车辆转向时叶片与道路两边的山体、建筑物、电杆及树木等发生碰撞，这就对进场道路条件提出了较高的要求。风机叶片运输车装有一套可举升和旋转的装置，整个运输车系统由牵引车、半挂车、举升和旋转装置及需运输的风机叶片组成（如图所示）。叶片安装在装置上，装置底部通过转盘轴承与半挂车连接，通过液压驱动装置使叶片举升和水平旋转，从而避让障碍，减少道路占用宽度，提高车辆通过性。牵引车 托架 风机叶片 半挂车图举升及旋转式风机叶片运输车结构示意图半挂车空载最小转弯半径及路面占用分析假设运输车逆时针方向行驶，如图所示，为牵引车前外轮最大偏转角，点为牵引车的转动瞬心，点为牵引车前轴中点，点为牵引车和半挂车的铰接点，点为牵引车后轴中点，为牵引车轴距，为半挂车车轴至牵引销的距离。EOFL2DRAL1CBR图半挂车空载转弯半径牵引车单车前外轮最小转弯半径的大小取决于轴距和前外轮最大偏转角，计算公式为：对于牵引车半挂车组成的系统，牵引车与半挂车中轴线的夹角进弯道时的变化规律为：（）式中：为半挂车的转弯半径，；为半挂车行驶过的圆弧轨迹长度；（）（）；（）（）。当转向的半挂车完成由瞬态到稳态的过渡后，半挂车与牵引车中轴线的夹角达到最大值，即 （）。出弯道时，夹角 （）完全出弯道后。公路与汽运总第 期 从点到牵引车的前右侧顶点的距离 可看作点到半挂车的最远距离，为牵引车宽度，则：从作 的垂线，垂足为，则：与车身的交点为，为半挂车宽度，则：可以看作半挂车到点的最短距离，则半挂车占用的整个车道宽度 （）普通半挂车运输风机叶片路面占用分析运输风机叶片时，由于风机叶片较长，安装后将有一部分伸出运输车。设风机叶片安装后尾部位置为，从转动瞬心到半挂车的最远距离可能由 变为，为装载叶片后叶片尾部伸出的长度（如图所示）。EOGL3L2FRL1BCDRA图风机叶片水平装载时道路占用情况分析 （）（）（）（）此时半挂车占用的车道宽度 （）（）举升与旋转装置运输风机叶片路面占用分析当将风机叶片举升一定角度时，叶片在水平面上的投影长度减小，即将减小，减小量为（），其中为风机叶片长度（如图所示）。EOGL3L2FRL1BCDRAG图举升风机叶片时道路占用情况分析 （）此时占用的车道宽度 （）（）将风机叶片以距离安装端部长度为的点为中心，顺时针旋转角度时，为旋转后托架距离转动瞬心点的最远位置，为旋转后叶片尾部位置（如图所示）。EOL2FRL1BCDRAGHI图旋转风机叶片时道路占用情况分析此时叶片根部连同托架向外旋转：（）（）叶片尾部则向内旋转：（）（）（）（）此时最大路面占用宽度为 与 中的较大值，即公路与汽运 第期 年月 ，道路占用实例分析与运输车参数优化以福田 型牵引车、某订制双桥低平板半挂车及托架、惠腾 型风机叶片为例，牵引车轴距为，车宽，牵引车后轴中点至牵引销的距离为 ；半挂车后轴至牵引销长度为，车宽；叶片长度为 ，叶片安装后根部距离牵引销；托架最大举升角度为 ，最大水平旋转角度为 ，托架与叶片整体重心距牵引销。参照公路建造标准，四级公路最小圆曲线半径最小值为，以此为基准对道路占用情况进行计算。要使路面占用宽度最小化，需选择合适的旋转中心参数，使叶片旋转后与 同时达到最小。可利用 工 具求 解该问 题。首 先 绘出与 关于的曲线图（如图所示）。S/m343230282624222018161420181614121086420OH和OI的值OIOH图道路占用宽度与旋转中心的关系图中与 的交点设为，当 时，。的值由下列程序求得：（，）；（）；（）（）（）；（）（）（）；（）（）（）；（）（）；（）（）；（）（）（）；（）；（）；（）；（），（），）；（）求得 ，结合运输车结构设计需要，取。该风机叶片运输车辆占用道路宽度情况如表所示。表道路占用情况计算结果项目数值牵引车转向角（）半挂车最大转向角（）空载时占用宽度 水平装载叶片时占用宽度 叶片举升时占用宽度 叶片举升并旋转时占用宽度 参照公路建造标准，双车道四级公路路面最小宽度为，应用该装置可以在保证通过性的前提下尽量减少需要的路面宽度，达到节约道路改造费用的目的。结语该文对风机叶片专用运输车的转弯半径进行了计算，讨论了举升与旋转运输风机叶片对道路占用情况带来的影响。通过实例分析，证明这种将风机叶片举升及旋转的运输车辆可减少对路面的占用，降低对路面宽度的要求。该文仅考虑了山体垂直情况下的道路占用，实际中山体有可能带有一定斜度，对于这种情况下的道路占用情况还有待进一步研究。参考文献：孙增飞，陈超群，孟召雨 矿用运输超长锚索平板车的设计与研究煤矿机械，（）公路与汽运总第 期 基于模糊闭环的车辆离合器起步控制研究骞大闯，徐荣政，张峰岭，武金银，吴斌（河南工业职业技术学院 汽车工程系，河南 南阳 ；北京工业大学 环境与能源工程学院，北京 ）摘要：通过车辆起步动力学分析，将离合器接合过程分为个阶段，提出了分阶段模糊闭环控制策略；根据离合器接合过程中对冲击度和滑磨功控制侧重点的不同，为不同阶段确定了不同的被控参数，开发了基于 单片机的控制系统；在此基础上进行了一挡正常起步和快速起步的台架试验，结果表明该控制策略满足冲击度和滑磨功的要求，可以实现车辆的快速、平稳起步。关键词：汽车；离合器；起步控制；模糊闭环控制；冲击度；滑磨功中图分类号：文献标志码：文章编号：（）基金项目：年南阳市科技发展计划项目（）电控机械式自动变速器（，）是在原干式离合器和定轴齿轮式有级手动变速器基础上增加自动操纵机构改造而成，具有传动效率高、燃油经济性好、结构简单、制造和维修成本低等优点，在国内有着良好的应用前景。但自主知识产权的 在产品化过程中还存在离合器起步控制等问题需要解决。该文针对离合器起步控制，对起步控制评价指标冲击度和滑磨功及离合器接合过程特性进行分析，提出以模糊控制为基础的多阶段闭环控制策略，开发基于 单片机的控制系统。离合器接合控制评价指标车辆的起步质量、换挡品质及离合器的使用寿命等都和离合器的控制规律密切相关。在离合器接合过程中，既要求车辆行驶平稳、没有冲击，又要求保证离合器的使用寿命尽量长。通常用冲击度和滑磨功来衡量离合器接合控制效果的优劣。冲击度冲击度是指车辆起步过程中车身纵向加速度的变化率，用以衡量车辆起步控制品质。冲击度太小，则起步较慢；冲击度过大，则会影响车辆的平顺性和舒适性。冲击度按下式计算：（）式中：为冲击度；为车辆纵向加速度；为车速。汽车的行驶方程为：（）式中：为发动机提供的驱动力；为车辆行驶过程中的滚动阻力；为车辆行驶过程中的空气阻櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙许华，刘亦，郭迎福，等勘查与检测道路用模拟风机叶片装置 设 计 湖 南 科 技 大 学 学 报：自 然 科 学 版，（）郑旺辉后轮转向半挂汽车列车的轨迹偏差分析系统工程与电子技术，（）姜右良 压路机最小转弯半径和通道宽度的计算建筑机械化，（）马广营，李炳文，刘飞，等 支架搬运车最小转弯半径计算及其巷道适应性分析 煤矿机械，（）阳思，马寿锋，钟石泉 基于元胞自动机的拖挂车弯道转弯模型及仿真交通信息与安全，（），公路工程技术标准赵党社，魏玲霞铰接式客车最小转弯半径和通道宽度的计算客车技术与研究，（）黄小进，唐志辉消防车道最小转弯半径以及通道宽度的计算 华中建筑，（）郭源康，刘清华，傅卫国 论超长型半挂汽车列车的转弯运行轨迹 山东交通科技，（）陈银清，洪添胜，孙同彪山地果园单轨货运机的最小转弯半 径 及 最 大 承 载 量 分 析 农 业 工 程 学 报，（增刊）陈淑平基于最小转向力的煤矿支架运输车总体参数优化研究 煤矿机械，（）收稿日期：公路与汽运 第期 年月