CN105889392B - 矿用自卸车悬挂缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及矿用自卸车悬挂缸，为解决现有矿用自卸车悬挂缸对于车辆舒适性和车辆稳定性不能兼顾的问题；提供一种矿用自卸车悬挂缸，包括位于上部缸筒和位于下部的活塞组件，活塞组件由活塞和活塞杆组成，活塞组件将缸筒内腔分隔成无杆腔和有杆腔；活塞杆内设置有与有杆腔相通的内腔；内腔与有杆腔之间设置有连通两者的阻尼孔和从内腔向无杆腔单向导通的单向阀，在无杆腔内填充有油液和惰性气体；在无杆腔内顶部固定设置有气体刚度调节装置。本发明通过在无杆腔的顶部设置气体刚度调节装置，在设计制造时确定合适的气体刚度调节装置尺寸，从而调节悬挂缸内填充气体的刚度，解决车辆的舒适性和稳定性之间的矛盾。

Description

矿用自卸车悬挂缸
技术领域
本发明涉及一种油缸，更具体地说，涉及一种矿用自卸车悬挂缸。
背景技术
油气悬挂以惰性气体氮气为弹性介质，集弹性、阻尼和导向元件于一身，与其他类型悬挂系统相比，油气悬挂具有非线性变刚度、结构紧凑、可调车姿、蓄能比大等优点，广泛应用于矿用自卸车。不过矿用自卸车属于载货重型汽车，空满载桥荷变化大(前桥可到1.5～2倍，后桥可达5～6倍)，给油气悬挂的匹配带来新的技术难题。
油气悬挂缸的结构如图1所示，其包括缸筒1与活塞组件2，活塞组件2将缸筒1内空间分割成有杆腔6和无杆腔5，其中无杆腔5在上，有杆腔6在下，活塞组件2包括活塞3和活塞杆4，活塞杆4内设置有与无杆腔5相通的内腔7，活塞杆4上设连通内腔与有杆腔的阻尼孔和从内腔向无杆腔单向导通的单向阀。这种油气悬挂缸使用时，缸筒在上，活塞杆在下。油气悬挂缸内按比例填充有惰性气体氮气和液压油，其中液压油充满有杆腔、内腔和部分无杆腔，气体位于无杆腔的顶部。
油气悬挂缸为了获得较好的舒适性，通常会增大充气量，从而使车辆的刚度变小、振动频率变小，但会导致冲击行程或空/满载行程变大。较大的冲击行程或空/满载行程又会重新限制整车的舒适性，影响司机的视野和后桥主减速器的润滑，减小车辆在转弯、制动、加速、装卸物料时的稳定性，带来一定的行车安全隐患。反之，为了获得较好车辆稳定性，则须减少充气量，从而增大车辆的刚度和振动频率，使整车的舒适性大幅度降低。所以，如何提高产品整体性能和悬挂缸匹配设计是当前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有矿用自卸车悬挂缸对于车辆舒适性和车辆稳定性不能兼顾的问题，而提供一种兼顾车辆舒适性和稳定性的矿用自卸车悬挂缸。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种矿用自卸车悬挂缸，包括位于上部缸筒和位于下部的活塞组件，所述活塞组件由活塞和活塞杆组成，所述活塞组件将所述缸筒内腔分隔成无杆腔和有杆腔；所述活塞杆内设置有与所述有杆腔相通的内腔；所述内腔与有杆腔之间设置有连通两者的阻尼孔和从内腔向无杆腔单向导通的单向阀，在无杆腔内填充有油液和惰性气体；其特征在于在无杆腔内顶部固定设置有使无杆腔内惰性气体填充区域横截面的面积小于所述活塞横截面面积的气体刚度调节装置。
上述矿用自卸车悬挂缸中，所述气体刚度调节装置为柱体，所述柱体的上端与所述无杆腔顶部固定连接，所述柱体的下端沿着所述缸筒的轴向向下延伸并深入到所述活塞杆的内腔中。
上述矿用自卸车悬挂缸中，所述柱体为圆柱体或直棱柱体。所述柱体为空心柱体，也可以是实心柱体。该柱体与所述无杆腔顶部(也即缸筒)螺纹连接或焊接。
上述矿用自卸车悬挂缸中，另一种方案是所述气体刚度调节装置为位于无杆腔顶部且设置在缸筒上的凹腔，所述凹腔的横截面面积小于所述活塞的横截面面积且所述惰性气体全部位于所述凹腔内。所述凹腔为圆柱形凹腔。
本发明与现有技术相比，本发明通过在无杆腔的顶部设置气体刚度调节装置，在设计制造时通过确定合适的气体刚度调节装置的尺寸，从而达到调节悬挂缸内填充气体的刚度，很好的解决了车辆的舒适性(低频率、小冲击行程)和稳定性(小冲击行程)之间的矛盾。
附图说明
图1是现有矿用自卸车悬挂缸的结构示意图。
图2是本发明矿用自卸车悬挂缸第一种实施方式的结构示意图。
图3是本发明矿用自卸车悬挂缸第二种实施方式的结构示意图。
图中零部件名称及序号：
缸筒1、活塞杆组件2、活塞3、活塞杆4、无杆腔5、有杆腔6、内腔7、阻尼孔8、单向阀9、柱体10、油液11、凹腔12。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
实施例1。
本发明中的提供一种矿用自卸车悬挂缸，如图2所示，包括位于上部缸筒1和位于下部的活塞组件2，活塞组件2由活塞3和活塞杆4组成，活塞组件2将缸筒1内腔分隔成无杆腔5和有杆腔6；活塞杆4内设置有与无杆腔5相通的内腔7；内腔7与有杆腔6之间设置有连通两者的阻尼孔8和从内腔7向有杆腔6单向导通的单向阀9。
在无杆腔5内顶部固定设置有柱体10，柱体10呈圆柱状，其上端与缸筒1通过焊接进行连接，下端伸入到活塞杆4的内腔7中。柱体10为空心柱体，在实施时，柱体10还可以是实心的，或其他形状，如正棱柱形。
如图2所示，在设计制造时，按比例向悬挂缸内填充油液和惰性气体如氮气，其中内腔7、有杆腔6内和无杆腔5的下部填充有油液，无杆腔5的上部填充有气体。柱体10使无杆腔5内惰性气体填充区域横截面的面积小于活塞横截面面积，在设计制造时确定柱体10的直径(或横截面面积)，从而确定惰性气体填充区域的横截面面积，从而实现气体刚度的调节。
上述矿用自卸车悬挂缸用于矿车上，用于提高车辆的舒适性和稳定性，其中舒适性主要体现在两个方面：其一，车辆的固有振动频率越低，其舒适性越好。其二，在相同的冲击条件下振幅越小，其舒适性越好。车辆的稳定性是指在相同的冲击条件下振幅越小，其稳定性越好。
以上说明：其一，车辆的舒适性和稳定性是一致的，即要求在相同的冲击条件下振幅越小越好；其二，两者也是矛盾的关系，因为从公式1中可以看出，振动频率n和刚度C是正比关系，而公式2说明振幅ΔS和刚度C却是反比关系。即低振动频率和小振动的幅度相互制约。
其中n为频率、C为气体弹簧的刚度、m为簧上质量；ΔF＝F1-F0,为冲击力增加量、ΔS＝S1-S0为振幅或悬挂缸活塞行程变化量。
如图2中的矿用自卸车悬挂缸所示，如果施加冲击载荷，气体被压缩，其体积变化量ΔV：
ΔV＝AG×ΔH (公式3)
其中AG为气体横截面面积、ΔH为气体高度变化量。
ΔV引起的活塞杆位移变化量ΔS：
AC为活塞杆的横截面面积、假设i即为ΔS和ΔH之间的传动比。
由以上可知，ΔH往大的方向优化可实现气体刚度C和振动频率n减小，提高车辆舒适性提高，但会导致冲击行程或空/满载行程变大。较大的冲击行程或空/满载行程又会重新限制整车的舒适性，影响司机的视野和后桥主减速器的润滑，减小车辆在转弯、制动、加速、装卸物料时的稳定性，带来一定的行车安全隐患。
ΔS往小的方向优化，可实现实际体车辆的冲击行程或空/满载行程减小，车辆的稳定性提高，也在一定程度上提高车辆的舒适性。
因此为了达到舒适性和稳定性两方面同时优化的效果，从公式4来看，只能调整i，而且把i往小的方向调整。中，AC的选取与结构尺寸相关较大，且AC决定悬挂缸的压力，调整范围十分有限；而AG调整方便，且不影响悬挂缸的压力、外形及安装尺寸等。
在本实施例中，通过在无杆腔内设置柱体，来调节惰性气体的填充区域的横截面积，从而实现调整气体弹簧的刚度，提高车辆的舒适性(低频率、小冲击行程)和稳定性(小冲击行程)。
实施例2。
如图3所示，与实施1相比，其不同点在于在本实施中，在缸筒1上设置凹腔12来容纳惰性气体，凹腔12位于无杆腔5的顶部，与无杆腔5相通。无杆腔5和有杆腔6以及活塞杆的内腔7都填充油液，惰性气体位于凹腔12内，在设计制造时确定凹腔12的直径，通过选取恰当的凹腔直径，从而提高车辆的舒适性(低频率、小冲击行程)和稳定性(小冲击行程)。

Claims (6)

1.一种矿用自卸车悬挂缸，包括位于上部的缸筒和位于下部的活塞组件，所述活塞组件由活塞和活塞杆组成，所述活塞组件将所述缸筒内腔分隔成无杆腔和有杆腔；所述活塞杆内设置有与所述无杆腔相通的内腔；所述内腔与有杆腔之间设置有连通两者的阻尼孔和从内腔向有杆腔单向导通的单向阀，在无杆腔内填充有油液和惰性气体；其特征在于在无杆腔内顶部固定设置有使无杆腔内惰性气体填充区域横截面的面积小于所述活塞横截面面积的气体刚度调节装置；所述气体刚度调节装置为柱体，所述柱体的上端与所述无杆腔顶部固定连接，所述柱体的下端沿着所述缸筒的轴向向下延伸并深入到所述活塞杆的内腔中。
2.根据权利要求1所述的矿用自卸车悬挂缸，其特征在于所述柱体为圆柱体或直棱柱体。
3.根据权利要求2所述的矿用自卸车悬挂缸，其特征在于所述柱体为空心柱体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的矿用自卸车悬挂缸，其特征在于所述柱体与所述无杆腔顶部螺纹连接或焊接。
5.一种矿用自卸车悬挂缸，包括位于上部的缸筒和位于下部的活塞组件，所述活塞组件由活塞和活塞杆组成，所述活塞组件将所述缸筒内腔分隔成无杆腔和有杆腔；所述活塞杆内设置有与所述无杆腔相通的内腔；所述内腔与有杆腔之间设置有连通两者的阻尼孔和从内腔向有杆腔单向导通的单向阀，在无杆腔内填充有油液和惰性气体；其特征在于在无杆腔内顶部固定设置有使无杆腔内惰性气体填充区域横截面的面积小于所述活塞横截面面积的气体刚度调节装置；所述气体刚度调节装置为位于无杆腔顶部且设置在缸筒上的凹腔，所述凹腔的横截面面积小于所述活塞的横截面面积且所述惰性气体全部位于所述凹腔内。
6.根据权利要求5所述的矿用自卸车悬挂缸，其特征在于所述凹腔为圆柱形凹腔。
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