公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)養(yǎng)護(hù)模塊研究

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摘要：闡述了多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)養(yǎng)護(hù)模塊的功能和使用配置，以及快速換裝接口的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)養(yǎng)護(hù)裝備上集成多種養(yǎng)護(hù)作業(yè)的功能，以提高設(shè)備利用率。

關(guān)鍵詞：多功能；養(yǎng)護(hù)模塊；快速換裝

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路里程大幅增加，對(duì)公路的適時(shí)養(yǎng)護(hù)也就擺到了重要的議程。由于我國(guó)地域遼闊，道路環(huán)境復(fù)雜，在不同的季節(jié)和不同的路段產(chǎn)生的道路損壞問(wèn)題也復(fù)雜多樣，由此就需要多樣的養(yǎng)護(hù)技術(shù)和設(shè)備。采用一種作業(yè)車(chē)輛作為基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)若干功能的集成，是一種節(jié)省成本、降低資金占用的明智選擇。國(guó)外較為成功的案例有德國(guó)奔馳的Unimog系列和德國(guó)HAKO的Fumo系列。但國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)此類(lèi)比較完善和成系列的產(chǎn)品。若從國(guó)外進(jìn)口該類(lèi)設(shè)備，價(jià)格極其昂貴，市政工程及公路養(yǎng)護(hù)單位難以承受；另一方面，我國(guó)的道路情況復(fù)雜，國(guó)外設(shè)備難以較好地適應(yīng)國(guó)內(nèi)公路養(yǎng)護(hù)的應(yīng)用需求。為改變這種現(xiàn)狀，我公司利用企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)研發(fā)多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)。該多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)采用模塊化設(shè)計(jì)[1]，通過(guò)養(yǎng)護(hù)模塊快速換裝接口，實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)養(yǎng)護(hù)裝備上完成多種養(yǎng)護(hù)作業(yè)的功能。

1多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)的總體結(jié)構(gòu)

多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)由主車(chē)系統(tǒng)和若干與之配套的公路養(yǎng)護(hù)功能模塊組成[2]。其中，主車(chē)系統(tǒng)是專(zhuān)用車(chē)輛—一個(gè)經(jīng)過(guò)改造的載重汽車(chē)底盤(pán)，可以配備隨車(chē)吊、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、液壓發(fā)電機(jī)、低速行走系統(tǒng)、貨箱自卸系統(tǒng)、交通作業(yè)顯示屏、快換作業(yè)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力輸出接口、控制系統(tǒng)等部分[3]，如圖1所示。1）液壓動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力由取力器從發(fā)動(dòng)機(jī)取出，通過(guò)帶離合控制的分動(dòng)器連接液壓泵。設(shè)計(jì)安裝液壓負(fù)載敏感系統(tǒng)，配置國(guó)內(nèi)外知名品牌的泵閥元件。其中可提供4~5個(gè)液壓回路，可滿(mǎn)足多個(gè)公路養(yǎng)護(hù)功能模塊同時(shí)工作，并且通過(guò)PVG閥控制，保證其多模塊同時(shí)工作時(shí)各回路流量不相互影響。保證動(dòng)力強(qiáng)勁、穩(wěn)定、可靠。2）低速行走系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造，定制10變速裝置。最低速度可以控制在1.5m/h，滿(mǎn)足一些模塊養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)的超低速行走要求。3）前部接口。主要有前掛板和電、液、氣的快插快換接口，前掛板和汽車(chē)底盤(pán)的大梁剛性連接，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。前掛板上有標(biāo)準(zhǔn)孔位對(duì)應(yīng)模塊上的安裝板。4）中部接口。主要是利用隨車(chē)吊的吊臂和支腿做伸縮支撐。吊臂前端和支腿上均制作有安裝模塊的標(biāo)準(zhǔn)連接板。5）后部接口。這部分是多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)主車(chē)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。在副梁上裝部分設(shè)計(jì)快換平臺(tái)。此平臺(tái)可以承載更大體積、更大質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)功能模塊。平臺(tái)上設(shè)計(jì)有集裝箱底鎖，模塊設(shè)計(jì)在安裝有集裝箱角件的底托支架上，底鎖和角件可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單便捷連接，安全可靠。6）電力和氣路系統(tǒng)。由配電箱、空氣壓縮機(jī)、液壓發(fā)電機(jī)、配氣包、控制閥、管件管路、電磁閥、氣缸、快換接頭等部分組成。給養(yǎng)護(hù)功能模塊提供可靠穩(wěn)定的電力和氣壓。7）操控系統(tǒng)。針對(duì)不同的養(yǎng)護(hù)功能模塊，采用可編程控制器智能控制。操作人員既可以在駕駛室內(nèi)操作，又可圖3前部接口結(jié)構(gòu)圖圖2多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)養(yǎng)護(hù)模塊結(jié)構(gòu)框圖以在車(chē)下遙控操作養(yǎng)護(hù)模塊作業(yè)。可保證作業(yè)動(dòng)態(tài)過(guò)程平穩(wěn)；執(zhí)行響應(yīng)動(dòng)作快；信息跟蹤反饋準(zhǔn)確。

2養(yǎng)護(hù)功能模塊的配置

公路養(yǎng)護(hù)功能模塊是作業(yè)機(jī)械—若干經(jīng)過(guò)改造的專(zhuān)業(yè)公路養(yǎng)護(hù)設(shè)備，主要是簡(jiǎn)化去除其原有的動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力改由主車(chē)提供），制作通用的連接平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)接口（可與主車(chē)進(jìn)行快換）。多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)主車(chē)與功能模塊之間的連接接口是本設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，這部分設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到功能模塊的快換性能和作業(yè)性能。它包括前部接口（前懸掛）、中部接口（吊臂接口或支腿接口）、后部接口（上裝快換作業(yè)平臺(tái)）三個(gè)部分。可滿(mǎn)足運(yùn)輸、吊運(yùn)、高空作業(yè)、路燈搶修、標(biāo)牌維護(hù)、流動(dòng)動(dòng)力源、高壓水清洗、罐車(chē)、除雪、撒鹽、牽引、除草、除冰、照明、搶險(xiǎn)指揮、路面灌縫、注漿、路面坑槽修復(fù)、路面清掃、隧道清洗、護(hù)欄清洗、綠籬修剪等20余種公路養(yǎng)護(hù)模塊作業(yè)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。2.1前部接口。前部接口由前掛板、上支架、下支架、調(diào)整拉桿等組成（見(jiàn)圖3）。前掛板上有上下兩組卡槽，和養(yǎng)護(hù)功能模塊上的連接板一一對(duì)應(yīng)。安裝時(shí)，將模塊調(diào)至前掛板前，連接板上邊的兩只固定的掛釘卡在前掛板上卡槽里。連接板下邊的兩個(gè)可以橫向擺動(dòng)（>90°）螺栓旋轉(zhuǎn)后卡在前掛板下卡槽里，然后擰緊螺母完成機(jī)械連接。同時(shí)，前懸掛側(cè)面有液壓、電力、氣動(dòng)快換接口，方便對(duì)不同模塊進(jìn)行動(dòng)力連接。前部接口可以快換安裝諸如鏟雪、除冰、清掃、護(hù)欄清理、灑水、除草等養(yǎng)護(hù)功能模塊。這樣只需一個(gè)人，可以邊駕駛車(chē)輛邊操作養(yǎng)護(hù)作業(yè)，同時(shí)還可以有效地觀(guān)察作業(yè)情況。2.2中部接口。中部接口由主車(chē)液壓支腿、懸掛連接架組成。主車(chē)液壓支腿中豎向支腿的兩側(cè)分別設(shè)有上下分布的上懸掛銷(xiāo)和下懸掛銷(xiāo)，豎向支腿的前側(cè)設(shè)有鎖緊擋塊（如圖4）。懸掛連接架（如圖5）包括相對(duì)的左側(cè)板和右側(cè)板及連接該左側(cè)板和右側(cè)板的上連接板和下連接板，左側(cè)板和右側(cè)板上分別設(shè)有與上懸掛銷(xiāo)和下懸掛銷(xiāo)相配的掛鉤，耐磨套分別同軸安裝在左側(cè)板和右側(cè)板的側(cè)面，偏心旋轉(zhuǎn)軸與偏心塊通過(guò)固定銷(xiāo)連接并安裝于耐磨套上，該偏心塊用于實(shí)現(xiàn)與鎖緊擋塊壓緊配合，長(zhǎng)臂把手的一端滑配于偏心旋轉(zhuǎn)軸上并通過(guò)擋圈限位，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)臂把手另一端以帶動(dòng)偏心旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)臂把手中下部設(shè)有與左側(cè)板或右側(cè)板上定位孔相配的定位銷(xiāo)，用于實(shí)現(xiàn)鎖緊狀態(tài)下長(zhǎng)臂把手的定位，養(yǎng)護(hù)功能模塊固定于上連接板和下連接板上。每個(gè)養(yǎng)護(hù)功能模塊均配備懸掛連接架，通過(guò)中部接口實(shí)現(xiàn)各自的功能。中部接口可以快換安裝諸如綠籬修剪、隧道清洗、橋梁檢測(cè)、高空作業(yè)、護(hù)欄打樁等養(yǎng)護(hù)功能模塊。2.3后部接口。多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)快換作業(yè)平臺(tái)直接與模塊的底托連接，連接時(shí)將模塊移動(dòng)到貨箱平臺(tái)上方，模塊上的角件位置對(duì)中于平臺(tái)上的扭鎖位置。落下后，轉(zhuǎn)動(dòng)扭鎖90°將角件固定下來(lái)。為使連接定位快速準(zhǔn)確，還需要設(shè)計(jì)對(duì)中裝置。對(duì)中裝置分為前、后兩部分，分別位于平臺(tái)的前部和貨箱的后部。可使得多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)快速換裝平臺(tái)進(jìn)行換裝時(shí)能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)中、找正，提高使用的便捷性，且前、后對(duì)中找正喇叭槽的槽底設(shè)有耐磨層，提高前、后對(duì)中找正座的使用壽命。2.4液壓系統(tǒng)配置。多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)的液壓系統(tǒng)可能需要實(shí)現(xiàn)前（中）與后部接口同時(shí)工作，且起重機(jī)的液壓系統(tǒng)需單獨(dú)控制。受各模塊的工作功率不同，致使前（中）與后部接口的輸出功率不同，因此需要通過(guò)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不等流量、不等壓力控制。選定基于PVG32多路閥的功率圖分配方案作為配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。此方案利用PVG32多路閥與負(fù)載敏感泵相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功率分配和有效避免功率干涉，工作原理如圖7所示。由圖7可以得出，該系統(tǒng)各液壓油路之間并聯(lián)連接，系統(tǒng)采用閉芯液壓泵模塊，閉芯液壓泵模塊主要用于變量泵液壓系統(tǒng)，閉芯液壓泵模塊的定差溢流閥兩端壓差一定，當(dāng)液壓泵出口壓力超過(guò)設(shè)定的壓力值時(shí)，溢流閥打開(kāi)，油液回油箱，保護(hù)液壓泵正常工作。采用該種系統(tǒng)時(shí)，無(wú)論是負(fù)載增加還是負(fù)載減小，液壓變量泵的出口流量均能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求，多余的流量通過(guò)定壓溢流閥溢流回油箱。

3結(jié)論

本文研究的重點(diǎn)是模塊化多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)的結(jié)構(gòu)功能。其關(guān)鍵部分是為專(zhuān)用工程車(chē)的研發(fā)提供性能更好、功能更全、型譜更全、節(jié)能環(huán)保、研發(fā)成本更低的可用模塊。本文借鑒國(guó)外在模塊化工程車(chē)方面的研究成果，結(jié)合國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)在模塊化多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)方面的需求，探索公路養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品的模塊化結(jié)構(gòu)理論模型，縮小與國(guó)外模塊化專(zhuān)用工程車(chē)技術(shù)之間的差距，為以后的大規(guī)模定制多功能公路養(yǎng)護(hù)工程車(chē)提供理論指導(dǎo)。

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作者:劉廷國(guó) 李國(guó)征 郭豐 單位:河南省高遠(yuǎn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司