自行式液压模块车核心技术之转向系统

SPMT中文名叫自行式模块运输车，又名自行式液压平板车。在其运输方面需要载重大，运行灵活、操作简单的专用运输设备，因此自行式液压模块车(SPMT)就诞生了。自行式模块运输车主要应用于重、大、高、异型结构物的运输，载重量在多车机械组装或者自由组合的情况下可达50000吨以上。在装备制造业、石油、化工、海洋石油、桥梁建造等工程领域应用广泛。

与常规载重平板挂车不同，自行式模块轴线运输车采用闭式泵带动马达减速机的驱动方式，转向方式通常为液压缸助力转向。模块车为多轴线、多悬挂、多轮驱动的运输车辆，主要用在码头、船厂、架桥和高铁等专用场地。具有机动性强、无需牵引、自行驶、载重量大、拼接方式多样化等优点。

国外对轴线车的研究开始于20世纪30年代，目前轴线车在向大吨位、大型化、超多轴线发展，并且采用模块化的组合方式，可以很好的满足形状不规则、大吨位货物的运输需要。模块车的国外生产厂家目前有法国的NICOLAS(尼古拉斯)，意大利的COMETTO、NICOLA，德国的GOLDHOFER(歌德浩夫)、KIROW、KAMAG、SCHEUERLE等。

近年来，国外模块车生产厂家在以前基础上不断探索研究，采用了一些新的技术，使模块车的自重更低，性能更好，市场竞争力更强。

1、更高的轴线承载能力

GOLDHOFER公司的产品在高轴线承载技术方面取得突破，使轴线的承载能力得到了很大提高。GOLDHOFER公司PST/ES-E系列产品单轴线承载能力达到了每轴线50t。他们的产品液压缸、悬挂、防爆阀、大吨位承载桥及轮胎等关键部件性能好，车辆结构强度高，液压系统性能好。

2、先进的车架制造工艺

德国的SCHEUERLE公司在车架轻量化的研究方面取得了进展，其车架采用了工装分段组焊和加工技术，刚性大、强度高、质量轻。

受广阔市场空间的影响，上世纪末本世纪初国内兴起了很多特种车辆的生产厂家，主要有苏州大方、湖北万山、秦皇岛天业通联以及江苏海鹏等，其中大部分是仿制国外的产品。国内的模块车单轴线载重量较国外低，属于轻型板系列。随着我国基础设施的大规模建设，货物的吨位不断在提高，国内厂家纷纷开始研制重型板系列。湖北万山公司开发的重型板系列产品单轴线承载量达到了36t，性能与德国GOLDHOFER公司TIHPISL系列性能相当。

模块车在运输超大型物件时有可能一辆车无法单独完成任务，这时多辆车的拼接使用显得十分必要。国内厂家经过不断探索研究，逐渐掌握了模块车的拼接技术，产品不仅能实现硬拼接，还能实现软拼接。软拼接时，各模块车都有自身一套控制系统，可实现自身转向协调同步功能。模块之间利用CAN总线信号进行相互通讯，实现不同模块之间行驶和转向的协调同步。通讯时，一个模块作为主单元，其它模块接收来自主单元的驱动、转向等命令。目前，可以实现拼车的车辆有电子液压复合多模式转向模块车和机械拉杆转向模块车。两种车自身，相互之间都可以实现拼接。

国内研究开发了针对多轴线模块运输车转向结构的优化设计软件。利用此软件进行不同轴距、不同轴线、不同拼车方式下的转向机构设计分析，使得模块车在转向时实际转向角度与理想转向角度差值尽可能小，从而使转向机构设计更合理，更科学。

车架大量采用一体化集成技术，选用屈服强度可达 685MPa的高强度焊接钢板材料。半封闭式的车架结构增大了其强度和刚度。制造方面采用工装分段组焊技术，确保了车架精度。

在液压系统设计过程中，模块轴线运输车辆大量采用了模块化设计技术。如将液压源控制、升降控制和转向手动/遥控控制等功能集成在液压控制箱中，将四通阀和截止阀集成在一个液压阀块上等。这样既减少了安装空间，又使整个结构看着简洁、美观，同时操作更加方便、快捷。

模块车的转向方式可大致分为两种。一种为机械拉杆式转向，转向角度一般为±55°~±60°，根据厂家要求可以实现八字、半八字或者斜行等转向模式。运输超大物件时，模块车之间可以横向或纵向拼接。这种模块车只能实现一种转向方式，并且转向简单，可靠，成本较低，主要应用在船厂或公路运输领域。

机械拉杆式转向机构又可以分为拉杆转向机构、齿轮齿条转向机构和蜗轮蜗杆转向机构3种，这些转向机构各有优劣。

拉杆转向机构最早出现于德国 Nicolas 公司设计的液压挂车，后被移植于液压模块车。该机构的转向原理是：通过液压缸推动中间转向板动作，中间转向板带动四连杆机构运动，进而实现轮组的转向，此种结构简单可靠，但是只有一种转向模式，最大转向角度一般也超不过 55°。因转向模式单一，车辆不能实现灵活转向，设计时已经很少采用此种结构。

齿轮齿条转向机构由德国 Scheuerle 公司开发，该机构是将两根齿条作为液压缸的活塞杆，通过液压缸的往复运动，由齿条推动齿轮回转以实现轮组转向，该机构的优点是转向平稳，结构紧凑，定位准确，能够实现较大的转向力矩，转向角度能够达到±110°，并可实现多种转向模式。

蜗轮蜗杆转向机构通过液压马达带动蜗杆旋转，再由蜗杆带动蜗轮转动实现轮组转向，该机构理论上可以实现 360°回转，但实际工作时，由于行走驱动液压软管和制动用气动软管的限制，一般最大转向角度在±140°，此种结构由德国 Gold-hofer 特种车辆公司研制。