舞台演出车叠加阀式液压系统设计

　　舞台演出车是随着文化下乡活动而发展起来的一种新型多功能车辆,应具有灵活、机动的特性,且要求整备质量轻,车厢可自动展合以形成舞台,舞台折叠后能够运输演出道具及辅助工具。因此在选择合适的汽车底盘的基础上设计合理可行的液压系统来控制车厢的自动展合以形成演出舞台就显得尤为重要。

　　1　舞台演出车的结构形式

　　舞台演出车大多采用东风、解放等货车车型的二类底盘配备自行设计的车厢结构。车厢(如图1)主要由车厢顶板1、两侧外板2、两侧内板3、底板4及前板、后板组成。若将车厢展开形成演出舞台,则要求在液压系统控制下,首先将顶板1连同铰接的两侧外板2垂直向上升高至预定高度,随后两侧外板2绕铰接点伸展开来直到与顶板1齐平,从而形成演出舞台的顶棚,最后两侧内板3绕与底板4的铰接点向外展开直到与它齐平,形成临时演出舞台。

　　舞台演出面积根据车厢结构设计而大小不等。考虑到车厢尺寸较大,因此每侧壁板都需要2个液压缸同时驱动,则两侧内、外板的动作各需要4个相同型号的液压缸进行操纵。同时,顶板的升降动作也要在前、后板附近各布置2个液压缸来完成。则该液压系统共需配备12支液压缸,工作循环可简单描述如下:顶板(连同两外侧板)上升→外侧板展开→内侧板展开→内侧板合拢→外侧板合拢→顶板回落。

　　2　叠加阀式液压系统设计

　　设计液压控制系统来完成以上工作循环并不复杂。市场上已有的舞台车,其液压系统[1-2]大多采用管式阀连接,各控制阀及连接管路都布置在汽车车架的横梁下部。这种布置形式隐蔽性好,不影响整车外观,但给安装、调试和维护带来极大不便,这些工作需要人员在车架底部操纵完成,非常不方便,而且一旦发生故障,因管路连接错综复杂,寻找及修理故障点都将面临很大困难。针对以上缺点,作者拟设计一种新型的液压系统,该系统采用叠加阀组形成结构紧凑的液压单元,并将其布置在驾驶室与车厢之间,便于人员操作。为实现自动控制,该液压系统主要采用了3种不同功能的叠加阀:三位四通Y型中位机能的电磁换向阀、双向液控单向阀、双单向节流阀。图2为拟定的采用叠加式液压阀组成的液压系统原理图。表1为该系统中各个电磁阀的电磁铁动作表。

　　选择如上的控制阀,是因为在回路设计中主要考虑了以下几个问题。

　　(1)同步回路

　　因该系统完成的每个动作都是由4个同型号的液压缸共同驱动,所以要求4缸尽可能同步。实现同步的方式很多[3]:如机械同步、节流调速同步、容积调速同步等。用于舞台车展合控制的液压系统多采用节流调速同步回路,其中包括采用节流阀、分流阀及调速阀等多种形式。理论上,分流阀能根据液压缸负载不同自动调节节流口的大小,使进入到多个液压缸中的流量相同以实现同步。然而实际中其同步精度与分流阀的入口流量的平方成正比,如果流量偏小,将使同步精度大大降低;此外,同步精度还与分流阀在管路中的位置、与液压缸之间的接管长短及工作压力等多个因素有关[4]。调速阀在工作负载发生变化时能自动调节其节流阀口的压力差,使通过的流量基本保持不变,适用于速度稳定性较高的场合。而舞台车各厢板展合过程中,负载变化不大且对运行速度的稳定性要求也不高,作者选择了节流阀同步回路。