静液压马达

静液压马达（精选7篇）

静液压马达 篇1

近几年, 国内收获机械正向高效、大型、大功率、大割幅和大喂入量高速发展, 对高技术的需求也越来越强烈, 由此可见, 国内大型农业收获机械对静液压驱动系统的应用会在未来短暂的时间内得到快速发展。随着农业机械应用上的高端技术水平和多年国外成熟的实际经验, 国内开始推广了静液压驱动系统, 使静液压驱动系统在棉花采摘机、玉米收获机、稻麦收割机、青饲料收获机和辣椒收获机等收获机械上得到了成功的应用, 用户对这些应用也比较认可。

随着静液压系统不断在农业机械上的应用, 以及用户在操作上的熟练和维护保养上的不及时、不到位等现象, 致使经常出现维修不到位、维修费用成本高等现象出现, 而农业机械的有效作业时间受农时的严重制约, 为了提高农业机械的作业效率, 在有限的时间能发挥更高的作业效率, 为此, 保养和维护至关重要, 现针对静液压驱动系统的保养和维护提出以下观点。

一、静液压系统的保养和维护

静液压系统是否清洁对系统的工作状态和液压元件的使用寿命有着至关重要的影响, 常规保养限于更换油泵滤油器和液压油。

1. 更换滤油器。

一般新系统试运转后就应更换滤油器。首次更换时间不得超过100个工作小时, 此后为每500个工作小时更换一次。滤芯内有一个2 bar的溢流阀, 对滤芯起保护作用。如滤芯太脏使得滤芯两端压超过2 bar时, 该阀打开, 来自补油泵的流量中有一部分将不经过滤直接输入到闭式回路主系统, 极易导致主泵和马达磨损。应及时向油箱内补充因更换滤油器而损失的油液。

2. 液压油更换。

较高的工作油温加之强制冷却会使油液温度冷热交替, 频繁变化, 导致油液使用寿命缩短。根据主机实际使用情况, 液压油更换时间为每1000~2000个工作小时更换一次。变质的液压油不能在泵、马达各个运动副间 (如缸体与柱塞、缸体与配流盘、滑履与斜盘) 建立强度足够的油膜, 极易造成运动副直接的固体接触, 导致运动副磨损。如不按时更换液压油, 泵和马达的寿命将会大大缩短。更换油液时, 先将油箱和泵、马达壳体内的油液放空, 然后按规定的注油方法给系统加油。高压回路内的油液不需要直接更换。不要打开高压油路, 以免二次污染。

3. 系统清洁。

通常更换油液时不需要清洗整个液压系统。若因某种原因导致整个系统被污染, 必须对油箱、管路进行彻底清洗, 必要时对主泵和马达也要进行彻底清洗。林德泵和马达的拆卸、清洗和安装必须在清洁的环境下, 由专业人员完成。

二、造成泵、马达损坏的主要原因

1.发动机首次启动前泵、马达壳体没有注油泵、马达各个运动副间 (如缸体与柱塞、缸体与配流盘、滑履与斜盘) 之间的油膜是保证其相对高速运动的关键 (润滑、降温) 。尽管元件的出厂试验会在壳体内存流一部分油液, 但如果壳体内没有注满油, 启动初期仍可能造成各配合面间的固体接触, 导致表面磨损。严重的还会产生局部烧盘甚至摩擦焊。

2. 系统不清洁。

油箱、管路在安装前未能彻底清洗极易导致元件运动副的磨损。尤其是高压管路 (主回路) :由于闭式回路特点, 高压管路中的油液中的一部分将通过元件本身的泄漏和马达上的冲洗阀经回油管排到油箱, 补油泵的压力油经滤油器将同等数量的油补充回高压管路。因此需要经过一段时间后理论上高压管路里的油液才能与油箱里的油完全置换一次。所以高压管路一旦被污染, 污染物有多次机会对泵、马达的运动副造成破坏。

3. 新油不清洁。

液压油出厂时不一定能达到相应的清洁度指标。虽然油泵上安装了绝对过滤精度为10μ的滤油器, 但仍会有约1%~2% (由滤油器的过滤比决定) 的尺寸为10μ的颗粒通过滤油器进入主回路 (高压管路) 。如新油不经过滤直接加入系统, 也可能会造成泵、马达运动副的磨损。

液压元件的磨损是一个恶性循环过程, 泵、马达内部被杂质磨下的细微颗粒会立刻参与该过程, 会在很短时间对元件造成很大的破坏。统计数据表明, 90%以上的液压系统故障是由于系统污染造成的。可能的后果有:泵、马达配合面磨损 (容积效率下降) 、控制系统堵塞 (控制失灵) 、液压阀卡死等等, 严重的会造成元件彻底损坏。

摘要：农业机械在逐步向高科技、高效率方向发展, 由于农业机械的作业环境恶劣, 作业时间短, 为此, 农业机械除对质量和技术要求比较严格外, 对机械的保养和维护更是重中之重, 同样的机械在不同的保养和维护条件下, 工作效率和工作质量有很大的区别, 因此, 重视农机的保养和维护是保证其工作的一个重要指标。

关键词：静液压,驱动,维护,保养

参考文献

[1]M.德尔格.静液压驱动系统:德国, CN201210032858.7[P].2012-08-15.http://d.wanfangdata.com.cn/Patent_CN201210032858.7.aspx.

静液压马达 篇2

塑料管道由于其轻便的特质被广泛的应用到了给水以及排水系统中, 国家结合实际的使用情况, 针对塑料管道制定了相应的标准, 而这些标准为塑料管道的生产质量以及实际应用提供了可靠的依据。根据国家相关产品标准要求, 需采取静液压试验方法对塑料给水管道的安全性、可靠性进行评价。

2 塑料管道静液压试验的基本概述

2.1 静液压试验的概念

一般来说, 静液压试验一般是指在设定的温度下, 将试验所需要的原料制作成管材或者管件的试样, 将水作为主要介质, 对其施加一定程度的内压, 依据内压数值计算使用材料所能够承受的应力, 将试验材料进行长期地放置, 直到材料出现破坏, 进而掌握材料强度随着时间发生何种变化, 将破坏类型以及破坏时间进行记录, 然后对各个温度之下的时间以及应力数据进行多重线性回归处理。

2.2 塑料管道静液压试验的基本原理

参照GB/T6111-2003流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法, 试样经状态调节后, 在规定的恒定静液压下保持一个规定的时间或直到试样破坏。在整个试验过程中, 试样应保持在规定的恒温环境中, 这个恒温环境可以是水 (水-水试验) , 其他液体 (水-液体试验) 或者是空气 (水-空气试验) 。

2.3 静液压试验的基本流程

2.3.1 试样准备

准备一根管材, 两模管件, 管件为两模, 其中管材类:dn≤315mm时, 每个试样在两个密封接头之间的自由长度L0不应小于试样外径的三倍, 但最小不得小于250mm;当管材dn>315mm, 其最小自由长度L0≥1000mm。管件类:应与相应规格及等级以上的管材粘接连接或熔接完整, 并按规定调节48h以上。

2.3.2 对试样进行调节

在水箱中放入注满水的试样, 要求水温不能够比试验的温度高出5℃, 在试验温度条件下调节表1所规定的时间, 如果状态调节温度超过100℃, 应施加一定压力, 防止水蒸发。

2.3.3 试验步骤

按照相关标准要求, 选择试验介质为水-水试验、水-空气试验或水-其他液体试验。将经过状态调节的试样用夹具夹持后, 与加压设备连接, 并排除试样内的空气, 然后根据试样的材料、规格尺寸和加压设备情况, 在30s~1h之间用尽可能短的时间, 均匀平稳地施加试验压力至计算出来的压力值, 压力偏差为:当达到试验压力时开始记时。

在恒温控制的试验环境中, 悬挂试样, 整个试验过程中, 要始终保持试验介质处于恒温的状态, 其具体温度见相关标准, 恒温环境为液体时, 保持其平均温差为±1℃, 最大偏差为±2℃;当达到规定时间或试样发生破坏、渗漏时, 停止试验, 记录时间。如果试样发生破裂, 应记录其破坏类型, 是韧性破坏还是脆性破坏;而如果试样在距离密封接头小于0.1L0处出现破坏, 则试验结果无效, 应另取试样重新试验 (L0为试样的自由长度) 。

3 塑料管道静液压试验检测影响因素

3.1 管道的尺寸大小

根据上述试验过程以及按照《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》 (GB/T6111-20O3) 中, 计算塑料管道试验压力的基本公式如下所示:

式中:P是计算出的实际试验压力;σ是指环应力, 也称诱导应力, 一般塑料管材的产品标准里是直接给出来的;emin是指试样实测最小壁厚, dem是指试样实测平均外径, 不是指公称尺寸。例如, PP-R管材 (规格:dn为20×2.0) 进行静液压试验 (20℃, lh) , 实测平均外径为20.1mm、最小壁厚为2.10mm, 查PP-R产品标准GB/T18742.2-2002, 环应力为l6.0MPa, 换算P=2×16.0×2.1/ (20.1-2.1) =3.73 (MPa) 。通过对实际的试验检测进行研究, 能够得到影响试验结果的因素: (1) 试样壁厚的测量; (2) 试样平均外径的测量。将会影响到塑料管道静液压试验的结果, 如果测量的结果不准确, 就会影响最终检测的结果。

3.2 静液压试验所使用的仪器精度

管道静液压试验顺利完成的关键因素就在于静液压试验仪器使用, 所以, 静液压试验的结果很大程度上都取决于所使用的仪器所具有的控制压力的进度以及稳定程度。为了更进一步地降低塑料管道的蠕变影响, 需要对压力进行科学而又合理的压力控制, 避免该试验由于过大的压力冲击出现了失败的结果。通常情况下, 在塑料管道静液压试验中使用的试验仪都符合国际标准, 然而, 由于会发生系统设计失误, 因此, 如果静液压试验仪所具有的精度不准确, 有可能使得出口点与测试点的压力存在比较大的差异, 导致试验仪表上显示出的压力数值和实际的出口位置压力具有较大的偏差, 最终使得检测的结果缺乏真实性。对于塑料管道来说, 在其承受的极限值左右, 若无法控制压力, 则容易发生韧性破坏事件。

3.3 恒温水浴控制温度的进度以及温度场所具有的均匀性

由于管道在进行静液压试验所需的条件以及塑料管道的使用条件之间存在一定的差异性, 所以一般来说, 进行静液压试验的条件跟塑料管道所具有的处理故障温度以及故障的压力相接近, 即当压力较大时, 温度也会变高, 因此, 恒温水浴所具有的温控精度以及温度场的均匀性, 对该试验的结果会产生影响。在塑料管道所具有的温度、时间以及压力这三者的关系中, 不难看出, 一旦温度的波动范围较大时, 都会对该试验的最终检测结果产生一定的影响。通过对许多试验结果进行分析可知, 在高温低压或者高压低温的条件下进行检测时, 若温度超过了许可范围, 就会由于试验韧性发生破坏导致试验失败。所以, 如果在试验过程中发生了韧性破坏, 则需要利用具有更高精度的计量设备对温度进行校对。而对于较大容积的水浴来说, 为了确保温度场处于均匀状态, 通过采用循环系统, 使得水浴里面的水充分地搅拌。

3.4 卡具

进行静液压试验时, 为了能够更真实的将塑料管材的质量表现出来, 则需要将破坏控制在自由的长度范围内。在国家标准中, 有关文件规定了破坏需要发生在卡具装好后所具有的自由长度内。所谓的自由长度主要是指:塑料管材完成装卡工作时, 任意两个夹具所具有的下沿间距离。对于卡具来说, 可以利用它的锁紧系统, 在塑料管材发生蠕变的过程中, 发挥出可靠而又有效的密封功能, 与此同时, 还需要确保塑料管材和卡具之间没有任何尖锐的部分, 由于在静液压试验时, 过于尖锐的部分有可能导致应力出现集中, 进而破坏塑料管材。在对试样进行安装的过程中, 需要尽可能地确保安装的密封性, 具体操作是依据塑料管材的实际外形以及结构的特点, 挑选符合管材规格的密封圈, 在卡压过程中要确保力度适中, 切不可用力过度, 以免导致应力集中, 尤其是对于那些性质比较脆弱的管材来说, 更需要注意这一点。

4 结语

总而言之, 影响静液压试验检测结果的因素较多, 为了尽可能的将上述因素消除, 减少试验误差, 使得试验的准确性得到进一步的提高, 则需要在充分考虑静液压应力问题的基础上, 利用相关技术提高试验的质量。

摘要：在建筑管材中, 由于塑料管材兼具了优良的化学性能和物理性能, 逐渐将铸铁以及镀锌钢管等传统的管材取代, 被广泛的应用到了建筑用管材领域。现阶段, 主要是利用静液压试验对塑料给水管道的安全性、可靠性进行评价。本文主要对塑料给水管道静液压试验的基本方法进行了阐述, 并分析了影响塑料给水管道静液压试验结果的几点因素, 以便有效确保试验结果的准确可靠。

关键词：塑料管道,静液压试验,检测影响

参考文献

[1]居来提·居马, 伊力多斯.塑料管道静液压试验检测影响因素探讨[J].投资与合作, 2013 (2) :56.

[2]伊力多斯, 朱兴成, 台来提.管道系统静液压试验检测影响因素[J].管道技术与设备, 2013 (4) :54~55.

静液压马达 篇3

传统的转向离合器—制动器式转向机构转向靠离合器摩擦表面的摩擦力来传递转矩,当分离某一侧的转向离合器时,就可以减少或切断该侧驱动轮所传递的转矩使车辆转向。转向半径的大小由驱动轮所传转矩的减少量(即离合器分离的程度)所决定。因为其操纵性差、生产效率低、能耗较大,所以随着履带车辆功率的不断增大,转向离合器的应用将会受到一定的限制。随着履带车辆功率的增大和车速的提高,对其转向机动性的要求也越来越高,对新型转向机构进行研究的要求也越加迫切。目前,国内采用闭式静液压双流驱动的履带车辆越来越多,尤其是在履带推土机、履带拖拉机和运输型履带车辆上不断有闭式静液压双轨驱动的产品问世[1]。

双流转向机构与传统的转向离合器-制动器式转向机构相比具有如下几个特点[2]:

1)转向特性好,能实现机械的原地转向,这是转向离合器-制动器式转向机构无法实现的;同时转向半径范围大,转向机动灵活。

2)可实现一定程度的降速增扭,这是传统的转向离合器-制动器式转向机构所达不到的。

3)工作可靠、不受压紧力及摩擦系数变化的影响,从而可减少使用中的维修与调整,大大提高了机械部件的使用效率与寿命。

4)转向液压马达无级调速,可以通过手柄控制转向液压马达的转速及转向,实现不同的转向半径,操纵省力且方便。

本研究是在前人研究的基础上,依据现有的机械液压双流传动转向装置,设计了一套与其匹配的转向操纵控制机构,同时应用CATIA软件进行此机构的运动仿真。此机构的特点是:一是采用方向盘替代传统的操纵杆来控制车体的转向,操纵起来既灵活又简便;二是在转向过程中可实现车辆一定程度的降速增扭,降低了发动机的储备功率和油耗,经济实惠;三是通过此机构可以解决履带车辆前进转向和后退转向与轮式车辆转向不一致的问题,能够完全像操纵轮式车辆一样来操纵履带车辆。

1 操纵机构的设计

要实现的操纵控制过程如图1所示[3]。无级变速杆控制车辆的直线行驶速度(即车辆的前进与倒退速度),方向盘控制车辆的转向。操纵控制机构的原理如图2所示。

首先,通过转动无级变速杆,使盘ABCD沿oy坐标轴旋转一角度,此时滑块a不动,与其对应的泵马达斜盘倾角仍然处于中位,由传动系控制的行星轮系的外齿圈也不动,而滑块b随盘ABCD转动向上(或向下)沿oz滑动,滑快b产生的变量与泵马达的斜盘倾角对应,泵马达通过传动系控制行星轮系的太阳轮,由行星架输出,控制车辆沿直线行驶。然后转动方向盘,在万向节的作用下,斜盘ABCD沿与其在同一平面的圆弧EFG转动。此时,滑块a沿oz轴向上或向下移动,其变量与泵马达斜盘倾角对应。由传动系控制行星轮系的两侧外齿圈产生大小相等、方向相反的转速,与行星轮系太阳轮的转速共同作用使得,由行星架输出的转速产生速度差,从而实现车辆的转向。与此同时,滑块b向原位运动,使得它最终控制的太阳轮转速降低,从而实现车辆转向期间的自动降速这一重要特征。用上述的控制机构既可实现类似轮式车辆的操纵方式,又保证了发动机提供足够的牵引力,克服履带车辆转向时产生的附加转向阻力矩,使直线行驶及转向与操纵轮式车辆的操作一致。

2 操纵机构的实体建模

CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM领域的领先地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器和消费品行业。它的集成解决方案覆盖了所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高,是全球应用最为广泛的高端工业软件系统之一。因此,采用CATIA软件对本机构进行设计与运动模拟仿真,不但可以对设计过程中存在的问题进行很好地规避,而且可以很好地反应机构的特征。

根据静液压驱动装置斜盘倾角的变化范围(-17°~17°),考虑到控制箱体的输出轴摆杆与斜盘倾角控制杆之间采用软轴连接间隙较大,设定控制箱体输出轴摆杆摆动范围和控制箱体的操纵杆变化范围在-20°~20°之间,而方向盘的转角范围在-360°~360°之间。

依据以上参数,利用CATIA软件的机械设计模块中的子模块—Part Design(零件设计)模块功能,进行机构的三维实体建模,典型零件实体模型如图3所示。根据零件实体模型,在CATIA软件机械设计模块的子模块—装配设计(Asembly design)模块中,导入组装所需零件模型,构建控制箱体三位组装模型,如图4所示。

3 操纵机构的运动仿真

首先,在CATIA三维设计软件平台上,电子样机技术可直接在数字模型(Digital Mock up)下的DMU Kinematics(数字仿真子模块)中进行,进入子模块DMU Kinematics,导入经装配设计后的模型;其次,利用Kinematics joints工具条,对各个运动副之间的运动关系加以定义,如Gear joint(齿轮副)、Revolution joint(旋转副)等;最后,利用模块具有的模拟命令(Simulation with commands)进行模拟仿真,可达到满意的效果。电子样机技术强调的不仅是实现一个虚拟样机的结果,而且也可把设计和管理产品的全过程都在电子样机状态下进行。

利用模块具有的模拟命令(Simulation with commands)进行模拟仿真时,为了反映机构的运动情况,假设方向盘转动的角度变化规律为

式中θ—方向盘转角(°);

t—机构运动时间(0~10s)。

利用模块具有的模拟命令(Simulation with commands)进行模拟仿真。根据机构的结构特点,当操纵杆摆动到某一固定值β时,控制直线行驶的输出轴转动某一角度,此时转动方向盘,得到方向盘转角、直线行驶输出轴转角和转向输出轴转角随时间的变化关系,如图5所示。

从图5可以看出,当方向盘按照正弦函数规律开始转动时,方向盘先由中位沿某方向旋转到最大值位置,接着再回到原位;然后,沿相反方向转到最大值位置再回到原位;此时,控制转向行驶的输出轴转角变化与方向盘转角变化规律相反,控制直线行驶输出轴的转角由最大值降到最小值0,说明车辆减速直至原地转向,然后,随方向盘回到原位,它也回到原位保持直线行驶。

4 结束语

应用CATIA软件对操纵控制机构进行三维建模和运动模拟仿真,真实与形象化地验证了本套装置的运动可行性,达到了设计要求,使得模拟过程生成的输出短轴随时间变化的关系得到形象反映。应用CATIA的仿真设计,使设计周期大大缩短,对提高产品设计效率、设计质量和缩短研发周期具有促进作用。

摘要：依据液压双流驱动履带车辆的工作原理,设计了一套与传动变速箱匹配的、能够采用方向盘控制的操纵控制机构,然后在CATIA平台上对机构进行三维实体建模,并在三维模型上对该机构进行运动模拟仿真。运动模拟仿真结果表明,控制机构达到了设计的要求。

关键词：公路运输,履带车辆,设计,双流传动,转向,CATIA建模,运动仿真

参考文献

[1]史金钟,徐玉梅,刘华,等.闭式静液压双轨驱动在履带车辆中的应用[J].拖拉机与农用运输车,2005(3):16.

[2]祖炳洁,王军,刘希太.大功率履带推土机的差速转向技术[J]机械传动,2006,30(2):82-83.

静液压传动在采棉机上的应用 篇4

静液压传动是把原动机输入的机械能(转速和转矩)通过液压泵转化为液压能(流量和压力),再由液压马达将液压能重新转化为机械能(转速和转矩),并对外输出能量的一种传动方式[1]。它是以封闭管路内的油液为工作介质进行液体压力能的传递和控制。与机械传动方式相比,静液压传动系统更容易实现运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制。

由于静液压传动装置易于实现负载下的无级变速,易于实现自动化和遥控,车辆的通过性能良好,操纵简单,整机配置灵活,能更好地满足农艺要求。因此,在各种农业机械上得到了广泛应用[2],尤其是在大型自走式联合收获机上的应用已成为衡量一个国家农机发展水平的重要标志。近几年,为了适应棉花生产全程机械化的发展需要,新疆地区开始推广使用大型自走式采棉机,这些采棉机都采用了静液压传动的行走驱动系统。

1 静液压传动系统分析

1.1 系统的典型结构

1.1.1 高速方案和低速方案

1) 高速方案。

由高速马达通过变速箱、驱动桥或减速机等中间传动元件驱动车轮。在这种方案中,液压泵具有较大的变量范围,再加上合理选择速比和设置挡位,可以得到比较理想的功率输出特性[3]。由于高速马达具有较高的功率/质量比,所以农业机械静液压传动系统多采用此方案。采棉机静液压传动系统采用变量泵+定量马达+Ⅲ挡机械变速箱的高速方案,可以有效扩大调速高效区,实现大范围的分段无级变速,满足采棉机的使用要求。

2) 低速方案。

低速大扭矩马达不需要中间传动元件直接驱动车轮,有的马达带有制动器,结构简单,使用方便。用低速马达组成的静液压传动系统,调速范围比较窄,一般适用于速度变化不大的场合。

1.1.2 整体式和分置式

1) 整体式。

液压泵和液压马达组合在一起,输入轴与输出轴之间有相对固定的位置关系。一般适用于小排量的静液压驱动装置。其特点是结构紧凑,元件不需要管路连接,使用成本较低,但是安装布局有一定的限制,专用性比较强。这种布局在采棉机上应用很少。

2) 分置式。

液压泵和液压马达为各自独立的元件,相互间用管路连接。这样,可以用不同排量和变量形式的液压泵和液压马达组合,通过参数合理匹配,能满足主机的各种工况要求[1,3];系统安装比较灵活,能按主机的设计要求进行布置。因此,分置式布局在自走式采棉机中占主导地位。

1.2 系统的调速特性

静液压传动系统采用变量泵(或马达)的闭式容积调速回路来实现调速。在不考虑系统泄漏和摩擦损失时,容积调速中马达输出轴上的转速、转矩和功率分别为

undefined

undefined

N=ppQM=ppQp (3)

式中 QM ,qM—液压马达的流量和排量;

Qp,qp—液压油泵的流量和排量;

np,pp—液压油泵的转速和输出压力。

由式(1)可知,改变油泵和马达的排量qp和qM,就可以实现马达转速nM的变化。上述容积调速回路按照实际应用中油泵和马达的不同组合分为如下3种情况[2,4,5]。

1.2.1 变量泵与定量马达的容积调速回路

这种调速回路中,油泵的转速np和马达的排量qM不变,油泵出口压力pp的最大值由系统安全阀限定。由式(1)可知,马达转速nM随油泵排量qp呈线性变化。由于变量泵的排量可以调得较小,所以此回路调速范围较大,若采用高质量的油泵(马达),调速范围可达40。当回路中油泵改变供油方向时,马达能实现平稳换向。由式(2)可知,马达最大输出转矩T是不变的,属于恒转矩调速。由式(3)可知,若不考虑功率损失,回路的输出功率N随马达转速nM呈线性变化。

该回路结构简单,采用变量泵的结构比变量马达简单得多,成本较低,并且调速性能满足自走式采棉机的要求。因此,在采棉机行走装置的静液压传动系统中得到普遍应用。

1.2.2 定量泵与变量马达的容积调速系统

这种调速回路中,油泵的转速np和排量qp不变,油泵出口压力pp的最大值由系统安全阀限定,仍可用式(1)或式(2) 或式(3)计算。马达输出转速nM与排量qM成反比,当排量减小到一定程度时,马达会因输出转矩不足以克服负载而停止转动,所以马达的转速不能太高。同时,受马达变量机构最大行程的限制,其排量也不能太大,转速也不可太低。因此,这种调速回路的调速范围较小,一般不超过4。系统的最大供油压力为定值,此时马达排量qM是可变的,输出转矩T也是变化的,并且随着马达排量的增减而增减。因为油泵输出流量Qp为定值,所以马达最大输出功率N不变,属于恒功率调速。由于回路调速范围小,加之变量马达在接近qM=0处有死区,不能用改变排量的方法使马达平稳换向, 所以这种调速方法很少单独使用。

1.2.3 变量泵与变量马达的容积调速系统

这种回路相当于恒转矩调速回路和恒功率调速回路的组合。当将马达的速度由低向高调节时,首先将马达的排量固定在最大值上,然后调节变量泵的排量,使其从小到大逐渐增加,直到泵的排量变到最大值为止。此阶段属于变量泵与定量马达的恒转矩调速阶段。此后,将变量泵的排量固定在最大值,然后使马达的排量由大变小,直到马达排量减小到允许值为止。此阶段属于定量泵与变量马达的恒功率调速阶段。由于这种回路兼有上述两种回路的性能,所以回路总的调速范围扩大,可达100以上。回路在恒转矩的低速段可保持最大输出转矩不变,而在高速段则可提供较大的功率输出,这一点符合很多机械的要求,因此得到广泛的应用。但是回路采用了变量马达,使系统结构较复杂,成本较高。

2 静液压传动在采棉机上的应用

2.1 系统的基本组成

采棉机静液压传动系统原理如图1所示。系统的主要由以下几部分组成。

1.变量控制伺服阀 2.变量泵 3.辅助泵 4.补油溢流阀5.高压油管 6.补油单向阀 7.定量马达 8.低压溢流阀 9.梭阀10.高压安全阀 11.微动阀 12.低压油管 13.冷却器及旁通阀14.滤油器总成 15.油箱 16.泄漏油管 17.控制油管

2.1.1 变量泵(2)

采用通轴式轴向柱塞泵,这是系统的主泵。泵体上安装一个与主泵同轴转动的辅助泵(3),主泵体还安装有液压阀组,內部装有补油溢流阀(4)和补油单向阀(6)等。

2.1.2 定量马达(7)

采用轴向柱塞马达,与马达连接在一起的有一集成阀块,內部装有低压溢流阀(8)、梭阀(9)和高压安全阀(10)。

2.1.3 辅件

包括冷却器(13)、滤油器(14)、油箱(15)、高压油管(5)、低压油管(12)、泄漏油管(16)和控制油管(17)等。它们的作用是保证系统正常工作。

2.1.4 微动阀(11)

与高压安全阀(10)一起构成高压安全保护系统。该阀实际上是高压安全阀的先导阀,通常安装在驾驶室内,通过人工踩下阀上的踏板来控制弹簧力大小,进一步控制液压系统的最大工作压力。

2.2 系统的工作原理

采棉机工作时,行走方向由控制主液压泵斜盘的正负摆角决定,行走速度与斜盘摆角的大小相对应。

2.2.1 停车位置

变速杆放在停车挡,变量泵上的操纵杆在竖直位置,斜盘倾角为0,主油泵空转,但不输出压力油。辅助泵从油箱吸油,供给伺服阀控制油,伺服阀此时处于中立位置阻断辅助泵来油。同时,辅助泵的油液打开补油单向阀进入闭式系统,梭阀关闭,阻断油液流到低压溢流阀的油路。油液通过高压安全阀流到微动阀,油路也被堵住。油路都不通时,辅助泵出口压力升高,当油压达到补油溢流阀的设定压力,补油溢流阀打开溢流,并维持补油系统压力的稳定。此时,仅有少量油液补充闭式系统的泄漏,马达停止转动。

2.2.2 前进位置

变速杆前推,辅助泵输出的压力油经伺服阀进入变量泵前进伺服油缸,推动活塞动作,斜盘倾斜使柱塞泵开始工作,高压油进入闭式系统,使前进补油单向阀关闭,阻断回路前进端的补油。油液直接通过高压油管进入液压马达,使马达转动,采棉机前进。高压油也直接进入马达阀块中,通过前进高压安全阀主阀芯的节流孔,打开单向阀,通过外接油管进入微动阀。另外,油液直接流向倒退高压安全阀,使此处的单向阀关闭。同时,高压油作用在梭阀的一端,梭阀被高压油推向另外一端,梭阀移动打开闭式回路相反一端的油路,让回油端的油液流到低压溢流阀,回油打开该阀使油液排放到马达壳体中,闭式回路的回油端将一直保持低压溢流阀设定的压力。油液再通过马达壳体到泵壳体中,然后通过油冷却器回油箱。

2.2.3 倒退位置

与前进位置的工作原理相似,变速杆后推,压力油控制变量泵使变量斜盘向倒退方向转动,实现回路高低压油路转换,马达反方向旋转。辅助泵的油液通过回路中低压边的单向阀油路进入回路。此时,倒退高压安全阀成为系统的保护阀。梭阀在高压油的作用下移动到阀的另一端,使回路中的低压油路与低压溢流阀连通,从而形成泵和马达的冷却油液。

2.3 系统的其他功能

2.3.1 补油作用

静液压传动是一个闭式循环系统,工作中由于泄漏,必须及时补充油液。同时,由于系统工作压力高,易产生油温升高,必须及时用冷却油液置换高温油,维持系统油温正常。此外还要供给变量泵的伺服控制系统压力油。因此,闭式系统必须设有补油系统,辅助泵的作用就是向闭式系统的低压油路补油,多余的压力油经补油溢流阀溢流到主油泵壳体内,再流回油箱。

2.3.2 油液的置换和冷却作用

系统工作时,在高压油的作用下梭阀移向一端,使马达的回油路与低压溢流阀油路连通,回油压力打开低压溢流阀,部分回油经低压溢流阀流入马达壳体内,再经油管流到冷却器,经冷却后返回油箱。低压溢流阀的作用是防止从闭式系统流出的油液多于补油泵供给的油液,否则系统将不能正常工作。

2.3.3 制动作用

闭式系统自身就有制动作用,当变量泵在中立位置时,主油泵不输出压力油,油管及马达内的油液被封闭在油路内,马达不能转动,系统内的油液起到制动作用。

3 采棉机静液压传动的特点

3.1 静液压传动系统的特点

在采棉机静液压传动系统中,油泵直接由发动机驱动,马达与变速箱输入轴连接,系统能在变速箱各挡位内实现无级变速。该系统具有一般静液压传动系统所具有的特点:

1) 在满载工况平稳启动,且功率损失小;

2) 容易控制,可实现紧急制动,易于实现前进和倒退的转换;

3) 通过改变油液流量、流动方向和油液压力参数中的一个或多个参数,就能轻松实现无级变速,调速范围宽,调速平稳且均匀,适应被收获棉花不同长势的需要;

4) 与发动机有良好的匹配特性,比任何机械变速箱响应速度都快,动力性能好;

5) 体积小,质量轻,安装方便,布置灵活,主机布局合理。

3.2 采棉机的特点

1) 应用电子技术、计算机控制技术、传感技术与液压技术相结合,实现故障报警、数据传输和参数监测,有利于功率的合理利用,使采棉机容易实现智能化、节能化和环保化。

2) 采用同步变速的静液压传动系统[7],即在整个采棉作业过程中,无论怎样改变采棉机前进速度,均不会改变采摘速度与行走速度的比值(常称速比系数),从而保证采棉机的作业性能不受机器速度变化的影响,保证采棉机同步变速作业。

4 结束语

静液压传动具有显著的优点,在采棉机行走驱动系统中广泛使用,具有良好的应用前景。目前,在新疆地区使用的采棉机大部分为国外进口机型,国内生产的采棉机静液压传动系统在使用过程中可靠性难以保证,有些只是高价买进成套系统,并未进行系统与整机的性能配套研究,对相关先进技术的消化吸收比较少。静液压传动系统的研究与开发一直是国内采棉机生产企业在整机设计制造过程中最薄弱的环节之一。因此,相关企业在加紧对国外先进技术消化吸收的同时,还应积极研究开发适合我国国情的,性能先进、工作可靠以及价格适中的静液压传动系统。同时,开展相关技术在采棉机上应用的基础理论研究(如系统效率、功率利用分析以及调速范围分析等),通过理论研究进一步指导生产实际,真正实现采棉机的国产化。

参考文献

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[2]西北农业大学.液压传动[M].北京:中国农业出版社,1994:203-207;232-241.

[3]吴元道.工程机械静液压传动装置[J].液压气动与密封,2002(4):46-48.

[4]贾铭新.液压传动与控制(2版)[M].北京:国防工业出版社,2001:161-166.

[5]金文胜,安国军,刘喜海,等.静液压驱动在农业机械行走装置上的应用与发展趋势[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2001,16(3):252-257.

[6]毕新胜.2555系列采棉机静液压驱动[J].液压与气动,2003(2):21-23.

静液压马达 篇5

支架搬运车是用于综采工作面液压支架整体下井、整体搬家、倒面作业的一种新型特种车辆, 其结构形式主要有框架式和铲板式两种, 铲板式支架搬运车行走液压系统主要采用液力驱动, 框架式支架搬运车采用静液压驱动系统, 静液压驱动系统又分为高速和低速方案[1]。

1 高速方案设计

静液压驱动系统主要由泵和马达组成, 根据选用马达的转速和扭矩, 静液压驱动又可分为高速和低速方案, 高速方案采用高速小扭矩马达, 低速方案采用低速大扭矩马达[2]。

高速方案采用DA控制变量泵和HA控制变量马达, DA液压控制与驱动转速有关[3], 由DA控制阀通过一个三位四通方向阀作用在液压泵的变量油缸上, 由此斜盘与泵的排量可无级调节, 驱动转速升高, 控制压力增大, 泵的排量增大。HA控制是与高压有关的自动控制, 排量的设定值随工作压力的变化而自动控制, 此控制装置由工作油口A或B的工作压力来控制, 一旦达到控制其设定压力, 随工作压力升高, 则马达由最小排量向最大排量摆动。HA控制分为HA1和HA2控制, HA1控制压力几乎无增量, HA2控制压差为10 MPa。

如图1所示, 煤矿井下支架搬运车的液压驱动系统左右相互独立, 每一侧由液压泵1、先导控制阀2、先导控制阀3、凸轮4和马达5组成。液压泵给系统提供高压油, 马达由高压油推动旋转输出动力, 带动车轮转动, 先导控制阀1控制车辆的前进和后退, 先导控制阀2供给先导控制阀1压力控制油, 凸轮控制先导控制阀2上顶杆的位移, 顶杆位移决定了先导控制阀2输出的压力。

2 低速方案设计

低速方案采用DA控制变量泵和两级变量马达, 低速马达变量控制依靠切换马达全排量工作和半排量工作的操作手柄来实现, 加上切换两马达工作和四个马达工作的操作手柄, 车辆可以实现四个档位行走驱动方式。

1.液压泵2.先导控制阀 (1) 3.先导控制阀 (2) 4.凸轮5.液压马达

如图2所示, 支架搬运车的液压驱动系统左右相互独立, 每一侧由液压泵1、换向阀2、冲洗阀3和马达4组成。液压泵给系统提供高压油, 马达由高压油推动旋转输出动力, 带动车轮转动, 换向阀2控制马达的全排量和半排量切换, 与控制二/四驱的换向阀一起组合可实现四个档位行走驱动方式。

3 两种方案对比分析

(1) 高速方案配置高速小扭矩马达和减速机后, 可以组成不同等效排量的驱动装置, 具有转动惯量小和工作扭矩小易于制动的特点, 并且扩大了液压马达的工作能力和范围;

1.液压泵2.高低速控制阀3.冲洗阀4.低速马达

(2) 高速方案采用的斜盘式轴向柱塞马达可以连续变量, 对车辆负荷压力进行无级调节, 因而可以达到无级调速, 而低速方案采用的低速大扭矩马达是有级变量;

(3) 低速马达价格贵, 并且容易损坏 (从现场调研所得) , 在性价比上高速马达远远低于低速马达;

(4) 采用高速方案液压系统效率较高, 效率为80%左右, 低速方案系统效率为75%左右[4]。

4 支架搬运车静液压驱动系统设计关键问题

(1) 支架搬运车行走液压驱动系统左右两侧相互独立, 车辆转向时如何实现差速控制, 达到车辆左右两侧车轮同步平稳转向, 且转向半径小的目的;

(2) 支架搬运车是用于综采工作面液压支架整体下井、整体搬家、倒面作业的一种新型特种车辆, 矿井下地面潮湿和铺有煤渣, 在这种情况下, 支架搬运车会因为路面附着力减小而出现车辆甩尾、打滑等现象, 解决车辆打滑问题对于提升车辆整机性能、提高车辆作业效率具有很重要的意义;

(3) 矿井下巷道坡度大, 如何控制车辆在大坡上的行走速度是很关键的问题, 保证车辆平稳下坡。

5 结语

通过对支架搬运车行走液压系统高速和低速方案对比分析, 得出高速方案在无级调速能力、工作可靠性、制动性、驱动能力、等效排量范围等方面有着独特的优点, 易于推广和使用, 并且根据支架搬运车的使用工况与现场调研情况总结了设计支架搬运车行走液压驱动系统的三个关键问题, 为支架搬运车静液压驱动系统的设计提供参考。

摘要：介绍了框架式支架搬运车行走液压系统的两种方案, 并对两种方案进行了对比分析, 对两种静液压驱动系统的关键问题进行了研究, 为支架搬运车静液压驱动系统的设计提供了参考。

关键词：支架搬运车,行走液压驱动系统,高速方案,低速方案

参考文献

[1]柳玉龙.液压传动在支架搬运车中的应用[J].煤矿机械, 2010 (7) :177-179.

[2]姚怀新.工程机械底盘及其液压传动理论[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]安光明.框架式支架搬运车的闭式回路静液压传动系统探讨[J].煤矿机械, 2010 (12) :128-129.

静液压马达 篇6

随着铁路内燃机车的长期运用, 内燃机车的静液压系统经常出现各类故障, 据统计, 三年内共计15件 (见表1) , 从统计结果可以看出, 因管路质量故障造成机破4件、临修8件、碎修和其它修各1件, 安全阀故障造成机破1件。静液压系统故障给公司质量损失和信誉造成了严重影响, 需要运用故障树分析方法对静液压系统进行全面分析, 找到故障发生的最根本原因, 制定操作性强的整改措施, 对静液压系统各件检修和组装进行质量改进, 降低或杜绝静液压系统故障的发生。

1 静液压系统工作原理

静液压系统由静液压泵、静液压马达、热交换器、温度控制阀、安全阀、静压油箱、高压软管、百叶窗油缸及其管件组成。其工作原理如下:当柴油机运转时, 通过柴油机曲轴的自由端, 经传动万向轴带动静液压变速箱, 通过静液压变速箱输出轴的内花键带动静液压泵, 静液压泵从油箱把油吸入进油口, 经柱塞加压后, 通过压力管路将油送至静液压马达。液压马达在压力油的作用下进行旋转, 从而带动冷却风扇工作, 高压油在静液压马达里释放能量后, 通过回油管路返回至静压油箱。随着柴油机负荷的增加, 机油温度和冷却水温度上升并达到规定值时 (机油温度达到55~65℃, 冷却水出口温度达到74~82℃时) , 则各自系统温度控制阀中感温元件里的石蜡、铜粉混合物受热后从固态转化为液态, 体积膨胀, 从而推动温度控制阀体内的滑阀, 逐渐将阀体内的旁通口关闭, 有压力的工作油部分或全部进入静液压马达进油口, 冷却风扇从低速逐渐全速旋转。当柴油机负荷减少, 机油和冷却水温度下降时, 温度控制阀体内的滑阀逐渐将阀体内的旁通口关闭, 有压力的工作油全部或部分进入静液压马达进油口, 冷却风扇从全速逐渐至低速旋转, 如此周而复始, 由温度控制阀自动控制冷却风扇的工作。

2 静液压系统故障树分析

静液压系统故障树, 如图1所示;子树B, 如图2所示;子树C, 如图3所示;子树D, 如图4所示。故障树定量分析。

(1) 统计各基本事件出现的次数如表2所示。从出现频次可以看出, 事件X2~X10出现4次, 事件X12、X13出现3次, 事件出现2次, 对事件X2~X10、X12、X13、X14应采取措施进行控制, 其中事件X4~X10均为清洁度有关的事件。

(2) 根据公司外部发生故障的统计结果, 管路发生12件, 其中4件造成机破, 应采取措施进行控制;低温静液压温控阀底座安装螺栓折断发生2件, 应采取措施进行控制, 因固定卡子松动, 造成低温静液压安全阀与回油管主管路连接的支管裂断1件。

3 采取的措施

3.1 管路存在的问题

1) 原车管路焊接不合格, 存在缺陷, 强度无法保证;管路为原车管路, 管路的球接头插入深度不够, 造成焊接不牢, 容易开裂。整改措施为: (1) 静液压系统高压管路检修, 必须保证球接头插入深度≥4 mm; (2) 复查原车球接头插入深度达不到要求时, 对管路进行重新配制; (3) 对球接头处进行双面焊, 保证焊缝强度; (4) 高压油管更新; (5) 去除焊渣焊豆, 保证清洁度。

2) 管路密封不严, 造成泄漏。整改措施为: (1) 对管路丝扣、球头等加强检查检修, 彻底清除影响性能的缺陷; (2) 调研试验新型密封方法; (3) 车上空间狭小、不易紧固, 自制管路专用紧固扳手。

3) 管路状态不检查, 或检查不认真。整改措施为:加强管路状态检查。要求各管路的管壁腐蚀不允许超过母材的30%, 否则更新管路;目测检查, 不允许有裂纹, 否则高压油管更新, 低压管焊修。

4) 螺纹状态差。整改措施为:加强螺纹状态检查。各接头体螺母的螺纹部分有裂纹、变形等缺陷, 有局部损坏2扣以上的, 应更新。

5) 球形接头接触面差。整改措施为:球形接头接触面检查。应保证环状封闭接触面, 确定宽度暂定不大于0.8 mm, 否则更新球形接头。

6) 管路组装前不检查, 或检查不认真;管卡安装松动, 分布间隔大。整改措施为: (1) 组装前检查管路清洁度; (2) 不允许使用生料带、铅油; (3) 管路组装时应在自由状态下用手拧紧3扣以上, 不允许有抗劲现象; (4) 管卡安装牢固, 分布间隔合要求。

7) 管路、阀清洁度差。整改措施为: (1) 去除焊渣焊豆; (2) 对各螺纹螺母、接头体及管件认真检查, 并清除内、外表面残留的水垢、油污、橡胶垫、胶皮软管的异物, 管路内部进行逐根清洗; (3) 加强静液压管路内清洁度检查; (4) 加油设备保证清洁; (5) 强化温度控制阀或安全阀清洁度控制, 保证内部无锈蚀、颗粒。

3.2 温度控制阀或安全阀卡死的问题

温度控制阀或安全阀卡死, 造成内部压力过高或无油压。整改措施为:1) 细化温控阀、安全阀检修工艺, 保证运用无卡滞;2) 严禁使用生料带;3) 保证各阀配合间隙符合要求。

3.3 温度控制阀安装的问题

温度控制阀安装螺栓不符合要求, 紧固力矩过大。整改措施为:使用规定螺栓, 保证螺栓符合设计, 按要求均匀紧固。

采取措施后, 内燃机车静液压系统机破事故基本杜绝, 质量故障大幅度降低, 说明采取的措施十分有效。故障树分析方法是一种针对故障, 进行系统分析的一种先进质量分析方法, 分析的过程由顶事件向下展开, 逐层进行剖析, 最终找到故障发生的底事件, 即找到故障的根本原因, 为制定适应性强的整改措施奠定基础, 为质量改进提供目标和方向。

4 结语

随着机车运用年限的增加, 静液压系统等承受较大交变应力的部件, 因设计缺陷, 检修和组装不规范, 极易出现疲劳失效, 运用故障树对发生的故障进行分析, 能找到故障发生的最根本原因, 采取有效的改进措施后, 能够确保机车的安全运用。

摘要：文中运用故障树分析方法对内燃机车静液压系统故障进行了分析, 找到了故障发生的根本原因, 制定了改进措施, 可有效预防静液压系统故障发生。

关键词：静液压系统,故障树,分析

参考文献

[1]董锡明.机车车辆运用可靠性工程[M].北京:中国铁道出版社, 2002.

静液压马达 篇7

与机械传动的契合:各司其职

静液压驱动与机械传动之间的一种常见的契合方式,即将两种传动装置串联于总功率流中,以静液压驱动装置实现无级变速、换向、动力制动和过载保护等功能,后置的机械变速器的主要功能则是展宽输出转速和转矩的覆盖匹配范围,同时也有助于优化载荷分布和整机的成本构成。这种串联的契合方式中的静液压驱动和机械传动各自独立进行调节,两者之间原则上没有“横向”关联。机械变速器的加入扩展了整套动力传动装置的可用高效区,但并不能提高最高效率的峰值。

与上述串联系统相对应的是通常称之为“静液压机械功率分流传动(hydrostatic-mechanic power split transmission)”的系统,它可以理解为是一种将液压与机械装置“并联”后分别传输功率流的传动系统。由发动机输入传动系统的功率流先被分为两路,一路为经静液压驱动装置传输的液压功率流,另一路为纯机械方式传输的纯机械功率流,然后再把这两路汇合起来传输给行走装置。此项技术的出发点是企图把静液压驱动良好的无级调速性能和机械传动较高的稳态效率这两者的优点结合起来,以期得到一个既有无级变速性能,又有较高效率和高效区的分布有利的变速传动装置。这一原理虽然早在20世纪初即已被提出,在大中功率的行走机械用液力变速器和大型风机、水泵等叶轮式固定设备中的液压调速装置上早有应用,也曾出现过为卡车和轿车设计和试制的静液压机械功率分流传动装置的多种实物样机,注册了难以计数的专利,但只有当液压元件达到完全成熟的水平,并能够应用电子系统来有效地调节和控制两个功率流的种种关系的今天,行走机械用的静液压机械功率分流变速器才真正实现了商品化,并在近年出现了引人注目的新发展。良好的市场前景促使诸如萨澳丹佛斯、博世力士乐和林德等一些最具实力的液压泵和马达生产厂商无不在这一领域投入了可观的研发力量。

按照实现功率的分、合流所采用的机构的不同,静液压机械功率分流传动装置分为外功率分流和内功率分流两种。前者利用行星齿轮排等专设的机械差速器实现液压机械功率合流,后者利用液压泵和马达自身转子与壳体间的转速差,在液压元件内部直接实现功率分流。

与带有行星齿轮机械差速器的外功率分流型传动装置相比较,靠液压元件本身构件实现功率分流的内分流型装置的结构更为紧凑,机械传动构件的附加损失也较小。但是它所涉及的液压泵和马达中至少有一个必须是转子和壳体都能高速旋转的“双动”型元件,这给联结回路通道和元件变量控制装置的布置都带来较大的困难,而且还有整个装置旋转动平衡方面的麻烦。这些难点集中于本来就比较难造的变量液压泵和马达上,更是难上加难。因此,目前在行走机械领域内分流的应用面远不及外分流传动。然而笔者相信,在材料和制造技术高度发展了的今天的新的边界条件下,内功率分流静液压机械传动装置仍会有长足的发展。

与液力传动的契合:亦敌亦友

目前,在多数情况下静液压驱动与液力传动之间都处于竞争的状态之中,特别是在工程机械和起重运输机械领域。但是两者之间也存在着一种重要的契合形式,见之于大功率液力传动的履带车辆的静液压机械双功率流转向装置之中。

履带车辆最基本的转向方式是通过人为控制左右两侧的履带的速度差作用于车身上产生转向力矩,实施滑移转向;为了得到预期的准确转向轨迹,要求履带间的速度差由驾驶员主动控制,尽量不受行驶和转向阻力变化的影响。实用中有多种机构可用于滑移转向车辆的传动和转向控制,但由于履带式车辆与行走机械上传统的由转向离合器和双级行星机构等构成的单功率流型的转向装置的稳定转向半径太少、转向效率较低和操纵费力等原因,在目前以现代主战坦克和装甲车为代表的新型大中功率的高速履带车辆中已属陈旧技术,它们越来越多地采用的是集变速和转向功能;于一身的双侧变速器和双功率流转向装置。这些新型转向装置具有较多个稳定转向半径,在集成了具有无级变速能力的静液压或电力传动装置后,更具有能够无级调节转向半径和回收慢速履带的制动功率再生于快速履带的功能,在提高了车辆的平均转向速度的同时,还显著改善了操纵的舒适性。

多挡液力变速器具有传输功率大、便于在行进间换挡和能自动适应行驶路面状况等优点,目前已广泛用于主战坦克、履带装甲车和大功率履带式工程机械。但由于存在输出转速受负荷影响很大,牵引特性过“软”,加之较大的变矩器外径和不良的再生功率传输能力等问题,它不适于以左右履带分置的双侧变速器形式兼顾转向功能。纯静液压的双侧驱动方式由于效率较低和功率容量有限,仅见之于中小功率滑移转向车辆上。而目前实用的双侧变速器装置采用的都是牵引特性较“硬”、单位体积功率较高和能逆向传输功率的纯机械的负荷换挡变速器(俄式坦克系列用),以及美国M2/M3装甲车用的HMPT系列静液压机械功率分流分段式无级变速器。古老而又时尚的电传动系统也可用于这一目的。

液力传动的现代大中功率履带车辆越来越普遍使用的是将转向功率单独分出的双功率流变速转向系统。用于产生推进力的行走主功率流经液力装置传输,用于在车身上产生转向力矩的功率流则由另一路机械的、静液压的或电力的传动系统传输,构成双功率流驱动和转向装置。由于静液压装置具有功率密度高、转速调节范围宽、在所有4个象限的传动中可逆性和对称性良好以及较“硬”的传输特性等优点,而且技术上比较成熟,所以目前应用最多的当属静液压双功率流转向装置。液力和静液压两种传动以这种方式的契合造就了现代大功率履带车辆的变速和转向综合传动装置。这种装置的基本原理和前述输入分流型外功率分流的静液压机械传动系统相似,只是在机械流的传动链中加入了液力变矩器,液压功率流则仅用于在左右两侧履带的驱动轮之间传输转向时的再生功率流。在直行时,液压流传输的功率流理论上为零,仅由液力机械变速器向行走装置传输功率;在绕车体中心原地转向时,液力机械功率流为零,几乎全部功率在以秒计的短暂转向时间内都要由静液压驱动装置来传输。车辆的大部分行驶工况则处于上述两种极端的情况之间,由液力机械和静液压装置分担全部行走功率的传输。

1.柴油发动机2.变量液压泵3.后驱动桥4.安装在后驱动桥上的变速-分动箱5.2个变量液压马达6.万向节传动轴7.前驱动桥

与电传动的契合:优势互补

静液压驱动和电力传动装置都具有独立传输车辆推进动力并可无级变速的装置,两者在控制方式的多样性和布局的灵活性方面也有许多类似的优点。在现今的技术条件下,电技术在信号处理的能力和解算传输速度方面总体占优,但在功率元件的特性方面却是液压与电传动各有所长。因此除了现在已普遍存在的“电子神经+液压肌肉”这样一种契合模式外,两者在功率流的传输方面的契合也有许多成功的实例。使用集成安装的电动泵液压缸或低速大扭矩液压马达构成的电液执行单元可就近设置在工作部件附近,液压元件在输出大推力和转矩方面性能突出,而用电缆传输功率和控制信号则敷设方便灵活而且洁净,两者的契合综合了电能传输和液压执行元件各自的优点,不仅提高了系统响应速度,规避了在较远距离上敷设高压管道的潜在风险,还有利于降低成套装置的重量和实现多个冗余度的控制。采用这种技术的EHA电动静液压执行装置已在航空和航天领域推广应用,也已成为先进车辆的主动控制悬架技术中的核心元件。

在以蓄电池或电网电力为能源的电动车辆和机械中,也有相当一部分采用了静液压驱动装置。虽然使用牵引电机直接驱动这种机械的行走装置不仅是可能的,而且从减少能量转化环节的角度观察也许是更为有利的,但工程实践中还需要考虑和顾及的其他一些因素,如对结构空间、多个驱动轮差速运转、防爆和防电击性能等的考虑,促使设计者有时宁肯采用电动机驱动液压泵,再由液压泵供能的液压马达驱动车轮的两相契合的传动方案。

蓄电池电动车辆采用静液压驱动装置后带来的另一个优点是驱动变量液压泵的电动机工况比较平稳,无需像传统的牵引电机那样带负荷启动和直接承受剧烈的转矩和转速波动,对于提高蓄电池的放电效率和寿命有利。

电动车辆的静液压驱动系统的调节控制方式有两种:第一种是电动机仅作为转速和转向相对恒定的动力源,常见于功率较大的运输和施工设备;另一种采用可调速换向的直流电动机或交流变频电动机,控制装置相对集中于电力拖动部分。

如今,油电混合动力的汽车和行走机械是一个关乎节能和环保的热门发展项目而越来越为公众所知晓。而比较鲜为人知的是,实际上契合了静液压驱动技术的油电混合动力工业车辆在多年前就已是成熟的产品了。现在这一技术也开始向节能型汽车的领域进军。

多种传动系统的契合:静液压同步辅助驱动装置

静液压同步辅助驱动装置是一种与机械、液力或电力传动的主要驱动轮或驱动桥相契合的系统,它们已成功地应用于农业机械、高通过性汽车、挂车、平地机和辅助推进火炮等设备中。这些静液压辅助驱动轮或驱动桥通常按分时模式工作,仅在某些特定条件下和速度范围内才接入,并通过地面的耦合对于车辆与行走机械进行助推。此类系统既利用了静液压驱动装置的无级变速性能与主驱动装置同步随动,又利用了静液压驱动装置的布局灵活的特点延伸了主驱动装置的作用空间,附装后还不影响后者的基本结构和操控方式。所以很适合作为整机基型产品的选装或升级改装设备。

静液压同步辅助驱动装置除了在液压马达及轮边减速器等元器件方面具有承载能力强和具备自由轮功能等一些特殊要求外,还需要配置能保证和主驱动轮协调运转的同步控制系统。不过由于车辆与行走机械上无论是主驱动轮还是辅助驱动轮,在产生推进力时都不可避免地伴随有滑转和动力半径的变化,所以各个主、辅驱动轮的轮缘线速度之间不可能、也没有必要像啮合于一根公共齿条上的几个齿轮的节圆速度那样精确相等。

由于通常仅在较低的行驶速度时才使用辅助驱动轮系统来增大整机的推进力,所要求的同步驱动速度范围也并不很宽,由此使得简化静液压同步辅助驱动装置中元件和系统的结构并使其具有较好的性价比成为可能。

辅助驱动的液压马达是分时工作的,在不工作时需要使它们与主传动链分离并仅有较小的拖转阻力。此处主要使用具有良好的自由轮功能的内曲线马达以及具有零排量功能的单作用径向柱塞马达和轴向柱塞马达,少数情况下也采用普通的液压马达辅以机械离合器进行工况的切换。

静液压辅助驱动装置有三种实用的同步控制系统。

一是恒压型同步驱动系统。

这是一种基于力反馈原理的自适应系统。这种系统本身并不复杂,在仅需在向前行驶的工况中单向工作时尤为简单,如果要双向工作则需增加换向阀。它的通用性也较好,泵的取力点布置灵活,还能自动补偿主辅驱动轮胎由于充气压力的差异和磨损程度的不同引起的动力半径变化。应该说是一个脑筋需要转点弯才能搞出来的颇富想像力的方法。它的缺点则首先是工作中辅助驱动轮始终在较高的压力下运转,于元件寿命不利;其次在整车推进力负荷波动较大的工况中(如上下坡行驶),主驱动轮有时会产生负牵引力和寄生功率。在辅助驱动装置采用变量马达可以在很大程度上克服这些缺点,实际上已具有“二次调节”恒压系统的某些特点。但对马达的要求更高,整体结构也将趋于复杂和昂贵。

二是主驱动轮同步拖动液压泵系统。

采用可双向旋转的定量液压泵供能,由与机械或液力传动的主驱动桥输入轴之间具有固定传动比的同步动力输出轴经齿轮增速器拖动,使其输出流量和所联接的辅助驱动上的轮液压马达的转速都与主驱动轮同步变化,通过适当配置增速器的传动比,可基本满足主辅驱动轮同步运转的条件。此系统对于液压泵的许用转速范围和低转速时的容积效率都有较高的要求,而且并非所有车辆与行走机械上都留有与主驱动轮同步旋转的现成的取力点,如何同步拖动辅助驱动系统的液压泵在结构上常会遇到困难。

三是速度反馈控制同步驱动系统。

这是建立在电子调节技术基础上的一种比较考究却也比较直观的系统。它基本上是一套标准的由发动机直接拖动的闭式回路静液压驱动装置。这种系统的通用性很好,既可适应不同动力半径的主、辅驱动轮的配置,又可人为设定它们之间的推进力分配比例。变量液压泵的安装位置也比较随意。它们已在一些对于成本不很敏感的平地机和军用拖挂车等产品上获得了应用。

在可预见的将来,类似于电动静液压执行器(EHA)的由电缆传输动力和液压马达输出推进转矩的系统,也将能在轮距较长的同步辅助驱动装置中获得应用。