多轴车辆公路艰巨路段弯道通过性计算.pdf

相关技术242023年第2 期与车辆移动电源多轴车辆公路艰巨路段弯道通过性计算谢新锋，江孟惠，蒲方元，牛会恩，王泽普，王俊慧1（1.北京机械设备研究所，北京，10 0 8 54；2.中国人民解放军9 49 0 7 部队，江西南昌，330 0 13）摘要：本文简要介绍了前桥转向车辆和全轮转向车辆的转向原理，给出了两种车辆通过四级公路单车道艰巨路段弯道时，扫过宽和通过宽的计算方法，并通过算例进行了实际验算。本文提供的方法可以作为评估车辆能否通过低等级公路弯道的设计参考。关键词：车辆；弯道；扫过宽；通过宽Doi:10.3969/j.issn.1003-4250.2023.02.006中图分类号：TM461.5文献标志码：A文章编号：10 0 3-42 50（2 0 2 3）0 2-0 0 2 4-0 31引言公路自行机动是武器系统车辆装备重要运输方式，武器系统车辆装备的特点是体积大、超长、超宽，为其公路机动运输带来了一定的困难，特别是在一些偏远地区低等级公路上实施机动运输时会发生因路窄、转弯半径小而引起机动运输困难。当路宽、转弯半径小到一定程度时，武器系统中的长车体、大转角车辆无法通过，需拆除障碍（树木、路标、电杆等）才能保障装备顺利通过。本文给出了多轴车辆弯道通过性的计算方法，可以此评估车辆能否通过低等级公路弯道。2车辆转向形式2.1前桥转向前桥转向的车辆是靠前轮的偏转来实现的。车辆转向机构的设计都是基于阿克曼理论。为了使转向时的前轮在路面上只有滚动而无滑动，内侧前轮的偏转角和外侧前轮的偏转角之间，应满足下列方程式，即阿克曼公式：Kcos-cos=(1)L式中：K一一转向销距离；L一一转向轴与非转向轴中心线的距离。阿克曼理论核心是车辆转向时所有转向车轮的轴线都相交于一点，各转向车轮围绕一个共同的圆心运动。8KH11图1内外车轮转角的关系车辆的转向中心不是固定不变的，而是随着转向轮偏转角度的变化而变化，如图1所示，O点为车辆的转向中心，H为车辆转向轮行进方向，Hi为车辆后轮（非转向轮）的瞬时行驶方向，由图1可知，Hi垂直于车辆非转向轴的轴线，转向轮行进方向H与非转向轮的瞬时行驶方向Hi不一致，即大角度转弯时后轴轮胎滑动，导致轮胎磨损严重。2.2全轮转向多轴车辆马力大、承载能力高的特点使其广泛应用于工业与军事领域。传统的前桥转向（三轴车）或双前桥转向方式，导致车辆轮胎磨损异常严重、转弯半径大、转向模式单一等问题愈加突显，全轮转向技术可在很大程度上改善上述转向方式的问题。全轮转向技术在提升车辆转向机动性的同时，又降低了转向阻力，从而间接降低了油耗，也改善了舒适性。整车全轮转向，是阿克曼理论的延伸。由图2可知，当车辆大角度转向时，全车车轮行进方向均垂向转向中心O，全车各轮瞬时行进方向均围绕圆与车辆25移动电源2023年第2 期心O做圆周运动，即车辆各轮滚动运动，与地面无滑动摩擦。0图2全轮转向原理3标准要求及相关计算3.1标准要求依据JTGB01-2014公路工程技术标准，目前我国最低等级的公路为四级公路，其通过性最差的路段为四级公路单车道艰巨路段，其路面情况为：车道宽：3.5m;最小弯道半径15m，弯道处内加宽1.2 5m；两侧土路肩各0.5m;建筑标志允许内侵路肩0.2 5m，实际可利用路肩0.2 5m。3.2路面各半径的计算四级公路单车道艰巨路段的计算如下：外侧路肩可利用边缘半径RI：R,=15+3.5/2+0.5/2=17m;车道外缘半径R2:R2=15+3.5/2=16.75m;车道内缘半径R3:R3=15-3.5/2-1.25=12m;内侧路肩可利用边缘半径R4:4=15-3.5/2-1.25-0.5/2=11.75m3.3各允许值计算最大允许扫过宽度：=Ri-R4=17-11.75=5.25m;最大允许通过宽度：=R2-R3=16.75-12=4.75m。4车辆转向相关计算公式4.1前桥转向车辆如图3所示。前桥转向车辆的扫过宽为：W;=R,-R,cosarcsin()+.(2)R式中：W一一车辆转弯扫过宽；R一一外侧路肩可利用边缘半径；L一一前侧距非转向桥中心线的距离；B一一车宽。图3前桥转向车辆扫过宽计算示图如图4所示。车辆的通过宽为：L2W,=R2-R2cosarcsin(+B.(3)R上式中：Wj一一车辆通过宽；R2一一车道外缘半径；L2一一前桥距非转向桥中心线的距离；B一车宽。图4前桥转向车辆通过宽计算示图4.2全轮转向车辆如图5所示。全轮转向车辆转向时扫过宽为：W;=R,-R,cosarcsin+B(4)(2R,）6.65W,=16.75-16.75cosarcsin+3.2=4.57m16.75(2.6+4.7+1.8+1.8+2.4)/2=6.65mR2=16.75m262023年第2 期移动电源与车辆上式中：Wi一一-车辆转弯扫过宽；.R一外侧路肩可利用边缘半径；一L3一一车辆全长;B一一车宽。图5全轮转向车辆扫过宽计算示图如图6 所示。车辆的通过宽为：W,=R2-R2cosarcsin+B.(5)2R2式中：Wj一一车辆通过宽；R2一一车道外缘半径；L4一一前桥距最后桥的距离；B一一车宽。图6全轮转向车辆通过宽计算示图5算例5.1算例1某前桥转向的车辆，车宽2.7 m，底盘参数见图7，按公式（2）与公式（3），可计算车辆通过宽与扫过宽。193059501520217011800图7某前桥转向车辆底盘参数该车在通过四级公路单车道艰巨路段时，扫过宽公式2 中各参数为：R;=17mL,=1.93+5.95+1.52/2=8.64m扫过宽为：/8.64W;=17-17cosarcsin+2.7=5.06m17该车在通过四级公路单车道艰巨路段时，通过宽公式3中各参数为：R2=16.75mLz=5.95+1.52/2=6.71m通过宽为：6.71W,=16.75-16.75cosarcsin+2.7=4.1m16.75与3.3节各数据比对，该车可以通过四级公路单车道艰巨路段。5.2算例2某全轮转向的车辆，车宽3.2 m，底盘参数见图8，按公式（4）与公式（5）计算该车辆通过宽与扫过宽。32502600470018001800240019340图8某全轮转向车辆底盘参数该车在通过四级公路单车道艰巨路段时，扫过宽公式4中各参数为：R,=17mL3/2=19.34/2=9.67m扫过宽度为：9.67W,=17-17cosarcsin+3.2=6.22m17该车在通过四级公路单车道艰巨路段时，通过宽公式5中各参数为：通过宽为：与3.3节各数据比对，该车扫过宽不满足四级公路单车道艰巨路段要求，通过宽度满足四级公路单车道艰巨路段要求。6结语通过对前桥转向车辆和全轮转向车辆的转向（下接第8 页）（上接第2 6 页）82023年第2 期与车辆移动电源参考文献：1 H G M 942 0 N发电机组控制器用户手册2 0 2 1年V1.2.2 张白帆。低压成套开关设备的原理及其控制技术M3 版机械工业出版社2 0 2 0：3 6-3 7.3 H A T 7 0 0 B双电源自动切换控制器用户手册2 0 18年V1.5.作者简介：周昆仑（1991-）男，河南信阳人，郑州众智科技股份有限公司研发中心五部电气工程师，从事郑州众智科技股份有限公司电气开发工作。Design of Low-voltage Assemblies Set of Diesel Generator forOffshoreWindPowerBackupPower SupplyZHOU Kun-lun,WANG Lei,GAO Chang-sheng,XU Jin-xing(Zhengzhou Zhongzhi Technology Co.,LTD.,Zhengzhou450001,China)Abstract:This paper introduces an offshore wind power back-up power diesel generator set of low-voltage equipment designcase,is based on the intelligent diesel generator set,generator controller to realize automatic control based on intelligent dual powerswitch controller to realize the utility and power generation by ATS automatically cast,realized unattended,equipment to runautomatically,even during the typhoon,Still can start the generator set smoothly,avoid or reduce the cost and risk of manualmaintenance.Keywords:generator,control panel,controller,circuit breaker,ATS dual power switch原理的分析，给出了两种车辆通过四级公路单车道艰巨路段时的扫过宽和通过宽计算公式，并通过实例计算加以验证。车辆通过宽度与扫过宽度的计算方法，可以作为工程设计人员的计算参考，也可以作为车队指挥人员的参考。参考文献：1蒋潇，多轴车辆全轮转向系统动力学研究北京理工大学硕士学位论文，2 0 16.2李慧勇，张嘉翼等，载货车直角弯道通过性仿真研究.汽车科技，2 0 2 0.3陈思杨，特种超限车辆道路通过性研究武汉理工大学硕士学位论文，2 0 0 8.4屈求真，三轴汽车转向系统结构设计分析汽车研究与开发，1997.5王萍，李成刚，胡于进等，重型特种车辆多轴转向技术的优化设计专用汽车，2 0 0 5.作者简介：谢新锋（197 2-），男，研究员，主要从事地面设备供电系统研究与设计。Calculation Of Bend Trafficability Of Multi Axle Vehicles In DifficultRoad SectionsXIE Xin-feng,JIANG Meng-hui?,PU Fang-yuan,NIU Hui-en,WANG Ze-pu,WANG Jun-huil(1.Beijing Institute of Machinery and Equipment,Beijing100854,China;2.PLA Unit 94907,Nanchang330013,China)Abstract:This paper briefly introduces the steering principles of front axle steering vehicles and all wheel steering vehicles,andprovides the calculation methods of the sweeping width and passing width of two types of vehicles when they pass through the bendin the difficult section of single lane of class IV highway,and the calculation is verified by an example.The method provided in thispaper can be used as a reference to evaluate whether the vehicle can pass the bend of low-grade highway.Keywords:Vehicle,Bend,Sweepingwidth,Passingwidth