ayx爱游戏体育APP下载:【doc】滑移式装载机静压传动系统原理及特性分析

  【doc】滑移式装载机静压传动系统原理及特性分析【doc】滑移式装载机静压传动系统原理及特性分析 滑移式装载机静压传动系统原理及特性分 析 试验研究 滑移式装载机静压传动 系统原理及特性分析 罗艳蕾何清华 内容摘要:本文给出了静压传动在工程机械中常用的传动方案,并对 滑移式装载机的静压传动系统的组成, DA控制实现原理及特性进行了综台分析. 关键词:滑移式装载机静压传动珊控制 1工程机械行路机构静液压传动方案达驱动两个车轮,轮边减速传动 装置常为齿轮传动 工程机械行路机构采用静压传动与机械,液力 两种传动系统比较,有以下主要特征:可实现全车...

  【doc】滑移式装载机静压传动系统原理及特性分析 滑移式装载机静压传动系统原理及特性分 析 试验研究 滑移式装载机静压传动 系统原理及特性分析 罗艳蕾何清华

  ,并对 滑移式装载机的静压传动系统的组成, DA控制实现原理及特性进行了综台分析. 关键词:滑移式装载机静压传动珊控制 1工程机械行路机构静液压传动方案达驱动两个车轮,轮边减速传动 装置常为齿轮传动 工程机械行路机构采用静压传动与机械,液力 两种传动系统比较,有以下主要特征:可实现全车 速范围内的无级变速;起动力矩大;低速高效率; 经常工作转速可调到发动机的低油耗范围,节油效 果好;易实现功率的合理匹配;无变速箱,差速 器,传动轴等,发动机可任意布置,降低车辆重 心,增加车辆的稳定性;利用电控和微机易于实现 自动控制;对液压元件性能要求高目前静压传动 是工程机械行路机构的一个重要发展趋势. 发动机动力输人到液压泵的形式可分为同轴双 联泵直接驱动,液压机械分流驱动,齿轮分动箱驱动 等.动力从马达输出到车轮有许多方案,根据前后 轮边减速级数以及减速比的不同,有直接驱动,一级 减速传动,多级减速传动等形式.根据泵,马达是否 变量及其数量,又有不同的传动方案.本文以泵直 接驱动形式给出滑移装载机常用的三种传动方案: (1)双向变量泵(2个)+双向变量(定量) 马达(4个)的闭式回路,马达直接驱动车轮.避 免机械减速引起的机械损失和噪声.但功率一定时 调速范围小,通常用于低速运行车辆,如图1. (2)双向变量泵(2个)+双向定量(变量) 马达(4个)+轮边减速器的闭式回路,每个马达 分别通过一个减速器驱动一个车轮,利用车轮马达 (高速小扭矩)变速箱系统保证马达有较高的效率, 且可减小泵的规格,如图2. (3)双向变量泵(2个)+双向变量(定量) 马达(2个)+轮边减速装置的闭式回路.一个马围3带轮边减速双马达 四轮驱动型式 或链轮传动,如图3 若采用变量马达可增大系统调速范围,用于行 驶速度较高场合. 2滑移式装载机传动系统组成和原理 滑移式装载机又称多功能工程车,是利用两侧 车轮线速度差而实现车辆转向(滑移转向)的轮式 通用底盘.发动机通过静压系统直接驱动马达,动 力一般为20—50kW,车速为10—15km/h左右它 可快速更换或挂接各种工作装置,大多数都用在建筑工 程,筑养路工程,市政建设以及车站,码头,仓 库,料场,林业等各种物料装运,施工作业,可实 现装载,挖掘,叉运,推土,挖坑,开沟,铣刨, 破碎,清扫,压实,松土,搅拌及混凝土输送泵等 功能.特别适用作业场地狭小,频繁更换作业机械 的场合. 传动系统原理如图4所示,双泵四马达组成的 四轮驱动闭式回路液压传动系统,每边轮子各有一 套闭式系统.发动机1驱动同轴双联泵(主泵)4 及补油泵(辅助泵)3,目前常用形式还有发动机 通过皮带至液压泵(如Bobcat700G系列).主泵通 常为双向变量斜盘式轴向柱塞泵,如Rexroth公司 的A4VG型.辅助泵常为齿轮泵(如ZPG2/G3), 提供先导控制油液及为两个行走闭式回路补油.控 制装置5采用DA速度敏感控制.微调踏板6及节 流阀7组成全程微调装置,可实现功率的分配.油 门踏板2控制发动机转速,同时与DA阀的部分微 调装置相连,当发动机转速达到一定时部分微调机 构才动作,限制系统工作所承受的压力的继续上升.电磁换 1.柴油机2.油门踏板3辅助泵4.双向变 量泵5.124调节阀6.微il爵踏板7节流口 8.行驶方向控制阀9.泵流量控制油缸10安 全阀11逆止阀12.补油压力调节阀13.马 达14.车轮 图4带蹦阀的泵一马达闭式驱动系统 t筑规槭?啦{9l 试验研究 向阀8实现车辆行驶方向的改变,流量控制油缸9 实现对变量泵斜盘倾角的控制.安全阀10及单向 阀l1限定闭式行走系统的最高压力,溢流阀12调 定辅助泵的出口压力马达13可为定量(如MCR/ GFR)或变量(如A6vG一),数量可为2或4 个,直接或经减速装置与轮子相连,常用形式为直 接驱动或经一级链传动减速. 3DA阀工作原理和系统调节原理 3.1DA阀工作原理 DA(速度敏感控制器)属于位移直接反馈式 排量调节.如图5所示,它以控制阀芯10的左右 压差?p=P1一P2为控制输入信号,输出P3的控制 压力,进入变量油缸5,改变活塞杆位移从而调节 变量泵4的斜盘倾角(即泵的排量),DA阀一般用 于原动机直接驱动的液压系统中. 1.柴油机2.定量补油泵3.行驶方向控制阀 4.变量泵5控制油缸6溢流阀7.调整弹 簧8微调弹簧9部分微调踏板10控制阀 芯 图5DA调节器工作原理 3.2系统调节原理 3.2.1速度调节 起动前,液压泵4在控制油缸5对中弹簧的作 用下,斜盘倾角为零.起动时,随油门加大柴油 机转速升高,阀先导压力?P3持续不断的增加, P,进入控制油缸使斜盘倾角不断增大,油泵排量 逐渐上升,车辆行驶速度逐渐提高,反之亦然.因 此控制油门踏板的位置,通过DA阀可对行驶速度 进行无级自动变速 3.2.2恒功率(自动变矩)驱动 当行驶阻力增大,马达要克服大阻力即其输出 扭矩增大,则其人口压力增加,使泵输出压力P 增大,变量油缸液压回位力增大,泵摆角减 试验研究 小,行驶速度下降,使车辆在一个新的稳定速度下 工作,实现恒功率驱动当超载时,即使驾驶员操 作迟缓(油门未减小),通过阀的自动调节也 可避免车辆过载与发动机熄火. 3.2.3滑移转向 如图6所示,四轮驱动,两个泵分别驱动一侧 的两个车轮,当两边的车轮同时向前或向后转时, 若转速相同则直线行驶;若转速不同或一边向前转 另一边向后转时,可实现转向;若向前与向后转速 相等时,可实现车辆绕某一点原地360~转动.转向 是通过操纵左右两边的两个换向阍来实现的,不需 另设转向系统. aL=2直线行驶 b?转向行驶 cL=一n2原地回转 圈6滑移转向原理 3.2.4制动原理 采用静液压传动的工程机械与常规机械一样, 需要具备行走制动和能够独立操作的停车制动及应 急制动 (1)停车制动:在发动机熄火状态下,使车辆 保持在静止状态多数停车制动装置采用结构原理 与机械制动器类似的,带摩擦元件的结构,如蹄 式,带式和多盘式等. (2)应急制动:在主制动系统全部或部分失效 车辆出现故障时实现制动.一般可用摩擦式停车制 动器兼作应急制动器使用. (3)静液压传动加速与制动系统:采用静液压 传动装置兼作行走制动系统.此时要求马达可作泵 运行,泵可在马达工况运行.当加大油门,控制压 力增加,变量泵斜盘的倾斜角增大,泵的输出流量 大于马达在某一转速下需要的流量时,多余的流量 使马达驱动车辆加速;反之,当减小油门或操纵换 向阀中位或踩下微动踏板时,泵的流量小于马达在 某一转速下需要的流量时,由于车辆的惯性作用, 此时马达作为油泵运转,而泵作为马达工作,从而 对车辆产生制动作用. 3.2.5功率分配 66 (1)全微调方式:在发动机整个工作转速范围 内实现功率分配.如图4,当踩下微动踏板6,使 节流口7打开,此时阀出口油液经节流口回油 箱,从而使变量控制油缸9在对中弹簧的作用下使 变量泵斜盘向中位摆动,排量减少,行驶速度下降 甚至停车.此时全部踩下油门踏板时,柴油机可在 高转速下输出上限功率的大部分或全部给工作泵 (图中未画出)驱动工作机构工作,如铲斗插人物 料及铲斗举升工况.实现此操作,使发动机在低速 大牵引工况下行走功率损失小,工作机构功率大, 功率利用率高.此微动踏板类似物理运动中的离合 器. (2)部分微调方式:随着发动机转速的上升, 控制压力P也上升,工作所承受的压力随之增大,达到安 全阀l0调定压力时安全阀打开溢流,增加了功率 损耗.同时发动机转速继续升高达到额定功率后, 其速度会迅速下降(全程式调速器柴油机特性), 所以当发动机转速达到一定值后,油门再继续加大 时,带动微动调节杆9一起动作,压缩微动弹簧 8,使速度增大引起的压差?p增大部分由弹簧8 增加的弹力所抵消+使控制压力P,不变,从而限 制工作所承受的压力P的增大.减小安全阀溢流量,同时 使控制压力与发动机转速不相关,使驾驶员把注意 力集中在操纵工作装置上,提高作业效率.通过相 关参数的设计,可使发动机在对应油耗较低的某一 速度范围内工作. 上述调节过程如图7所示. 圈7系统特性调节原理框图 4调节特性分析 4.1调节特性 4.1.1流经节流孔An的流量,压差 r—, Ql=CoAo~/pap Ap=Pt—P2 建麓扭攘嘲(92 = ( = ()号n(z) Ql=ql’(3) 式中:Ql——定量泵供油流量,I/rain; ql——定量泵排量,I/r; n——柴油机转速.r/niln; P-,P2——节流孔进油口,出油口压力, Pa; 0——节流孔节流面积,m2; c一节流孔流量系数; —— 油液密度,N/m2. 油液流过节流孔产生的压降与发动机转速的平 方成正比 4.i.2DA阀阀芯受力平衡方程 plA1+Fi=p2A2+P3A3(4) 令:c=(q1)’詈,由(4)式得: 当n‰时:p3=C.n2+El 当n=n时:=c?n+ 当n‰即n=An+n时: c?(‰+?n)2+ 由微调原理:P3=P3 得:F2=2A3C??An—C?An(5) 式中:A,A2——阀芯右端面,左端面作用面积, m 2; —— 调整弹簧作用力,N; —— 微调弹簧作用力,N; P3——控制压力,Pa; A——控制压力作用于阀芯圆环面的面积, : —— 部分微调起作用时发动机的转速, r/min. 41.3控制油缸阀芯受力平衡方程 p3A5+F3=F3+F4(6) Fa= (0一)(7) F3= (Yo)(8) F4=P4’A4(9) 式中:A——控制油缸作用面积,; t靛机械姗f,l 试验研究 —— 控制油缸控制油液进入端弹簧作用 力,N; F——控制油缸回油侧弹簧作用力,N; ——控制油缸对中弹簧刚度,N/m; 一 对中弹簧预压缩量,m; 广对中弹簧调节过程中的位移量,m; —— 变量泵斜盘受到的回位力,N; p4——驱动系统工作所承受的压力,Pa; A——工作所承受的压力作用在斜盘上的作用面积, m2 由式(6)得: P4=p3—2k3,(10) = 鑫()譬n2+A5?一 (11) P不仅与系统工作所承受的压力P有关,而且还与弹 簧压缩量所决定的排量q有关.实际在做的工作中, m是随工况而改变的,它引起控制压力P3的变 化,从而对泵排量q进行调节.这样通过流量控 制油缸建立负载与控制压力之间的关系,实现了负 载的反馈. 4.2特性分析 4.2.1压力与发动机转速的关系 当q4(即y)一定时,压差却,控制压力P 工作所承受的压力P随着发动机转速n变化的关系如图8a所 示.提高系数c可增大图中曲线斜率,使系统在 发动机较小转速下即可达到最高的压力,提高系统 的快速性.同时由于c的提高使系统的灵敏度增 大,即当发动机转速变化量较小时控制压力的变化 量较大.提高系数c的措施:增大A/A?A;减 小A,A0及 .一般获得最大工作所承受的压力时的发 a压差,控制压力,工作所承受的压力与发动机转速的关系 b不同斜率(CC)工作所承受的压力与发动机转速的关系 c不同斜率(crC)泵排量与发动机转速的关系 圈B压力,速度与发动机转速的关系 (下转78页) 7 设计?制造 桩的质量,kg; e广修正系数,即=2.5. 由于地层很复杂,不同的公式计算出来的结果 可能相差很大,此时需要将各个计算结果与地层状 态进行比较来确认哪个值更适合真实的情况. 4液压锤打桩的施工管理方法 4.1夯锤最大落下高度的设定 根据不同桩种,桩径按其允许打击应力设定夯 锤的落下高度.桩的种类不同,其允许打击应力也 是不同的,常见桩的允许打击应力如

  1所示 表1桩的允许打击应力 量和反弹量能够判断,即桩尖端到达支承层附近 时,使夯锤的落下高度一定,频繁测量桩的贯入量 和反弹量此时,若贯人量减少的同时反弹量增 加,继续作业,直至贯人量与反弹量大体稳定就可 判断桩尖端已到达支承层. 液压锤由于低噪声,无污染等优点,在城市中 心繁华地带也能施工,被称为绿色环保机械但液 压锤与柴油锤相比也存在一些缺点,如打击效率 低,约为柴油锤的二分之一,价格高等随着我们国家 经济的发展,人们对环保的要求也慢慢变得严格,目 前国内许多地区已明令禁止柴油锤在市区内施工, 如果我们能逐步降低液压锤的成本,液压锤在我 国必将得到普遍应用. 参考文献 1日本车辆?打桩机技术 2日本车辆?基础工法 (上接第67页) 动机转速应选在对应发动机的最大扭矩的转速.此 时对应的发动机燃油消耗量较小. 4.2.2泵排量(车速】与发动机转速的关系 当P(即负载压力)一定时,泵排量(即行 车速度)随发动机转速变化的关系如图8c所示 同样,采用较陡的曲线可在发动机较小转速下即可 达到液压泵的最大排量,同时车辆起步对应的发动 机转速较低提高斜率的措施:增大A/A,A; 减小d0及3.一般在发动机最大转速的80%时对 应的行车速度为其最大转速的80%,此时发动机 燃油消耗量较小. 5结论 (1)DA调节器可实现自动调速,恒功率驱动 及功率的合理分配(全微调机构实现),使变量泵 与发动机之间实现最佳功率匹配,充分的利用发动机 功率,并可选用较小功率的发动机. (2)在发动机转速较低时可发挥最大牵引力 (由部分微调机构实现),效率高,噪声小 (3)滑移式装载机无转向液压系统,靠行走液 压系统实现滑移转向,并可实现36原地回转 (4)主制动系统由驱动液压系统实现,马达直 接驱动车轮,无机械损失. (5)合理选取设计参数,如A,A,A,A, A0, ,2及k3,可提高系统的快速反应性,同 时使系统经常工作在发动机的低燃油消耗量范围 内. 罗艳蕾,贵州工业大学工程机械教研室,5511003 何清韭,由南大学机电工程学院,410083 收璃日期.2001—06—22 编辑,杨晓 建筑执槭2o毗(PJ

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