平地机前轮驱动液压系统研究.pdf

Hv d r a u l i cs Pn e u ma t i cs＆ S ea l s ／ No ． 9．201 2 平地机前轮驱动液压系统研究 李 良周 ， 白仲斌 广西柳工机械股份有限公司 平地机研究所 ， 广西 柳州 5 4 5 0 0 7 摘要 该 文对平地机液压驱动系统进行研究 。在原平地机前轮驱动液压系统的基础上设计一套可调节前轮马达输出扭矩 、 前轮马达 转速受控的液压系统 ， 能够让平地机更好 的适应各种不 同的工作环境 ， 减少轮胎磨损 。 关键词 平地机 ； 前轮驱动液压 系统 ； 扭 矩 ； 转速 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 8 - 0 8 1 3 2 0 1 2 0 9 0 0 8 3 0 2 Re s e a r c h o n Hy d r a u l i c Driv i n g S y s t e m o f F r o n t W he e l o f M o t o r Gr a d e r L I L i a n g - z h o u， B AI Z h o n g - b i n G u a n g x i L i u g o n g Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ，Mo t o r G r a d e r R D ，L i u z h o u 5 4 5 0 0 7 ， C h i n a A b s t r a c t T h i s a r t i c l e f o r a s e ri e s o f s t u d i e s o n mo t o r g r a d e r s h y d r a u l i c d ri v e s y s t e m． B a s e d o n t h e o ri g i n a l mo t o r g r a d e r s f r o n t - wh e e l d ri v e h y d r a u l i c s y s t e m，d e s i g n i n g a s e t o f h y d r a u l i c s y s t e m t h a t c a n a d j u s t f r o n t w h e e l m o t o r o u t p u t t o r q u e a n d c o n t r o l f r o n t w h e e l m o t o r s p e e d ． I t c a n ma k e mo t o r g r a d e r s b e t t e r a d a p t t O d i ff e r e n t w o r k i n g e n v i ron me n t a n d r e d u c i n g t i r e w e a l “． Ke y wo r d s mo t o r g r a d e rs ； f r o n t - w h e e l d riv e h y d r a u l i c s y s t e m； t o r q u e ； s p e e d 0 引言 平地机是一种装有以铲土刀为主，进行土壤的切 削 、刮送和整平的工程机械。平地机一般采用前轮转 向 ， 后轮驱动的结构 ， 此时前轮不输 出动力。当平地机 配置前轮液压驱动系统后 ， 前轮实现动力输出。 平地机 具有更大的牵引性能 ，也可以实现仅有前轮动力输 出 的精细作业。 1 原平地机前轮驱动液压系统原理 图 1 是原平地机前轮驱动液压系统。平地机采用 后轮驱动时 ， 由变量泵 1输出压力油经过减压 阀 6 、 电 磁 阀 5进入径向柱塞马达 9壳体 ， 将柱塞 压回到柱塞 腔实现径向柱塞马达 9自由轮状态 。当平地机在前进 状态需要前轮助力时 ， 1 D T通 电 。压力油 由三位 四通 电液换向阀 7驱动径 向柱塞马达 9实现前 轮驱动 。 同 时 3 D T通 电， 马达壳体油经 电磁 阀 5泄 回油箱 。当平 地机在后退状态需要前轮助力时 ， 2 D T通 电 。压力油 由三位 四通电液换 向阀 7驱动径 向柱塞马达 9实现 前轮驱动 ， 同时 3 D T通 电， 马达壳体油经 电磁 阀 5泄 回油箱 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 1 1 作者 简介 李 良周 1 9 7 0 一 ， 男 ， 广西桂平人 ， 工程师 ， 本科 学历 ， 专业 机 械设计 。现从事平地机开发设计。 根据马达扭矩公式 式 中 扭矩 广每转体积排量 ； △ Ip 压 差 ； 田 一机械一 液压效率。 1 一 变 量 泵2 一 伺 服 柱 塞 缸 3 一 压力切断阀4 一 负荷传感阀5 一 电磁阀 6 ～ 减压阀7 一 三位 四通电液换向阀8 一 梭阀9 一 径向柱塞马达 图 1 原液压 系统原理图 在马达排量一定时 ，前轮液压驱动力由系统压力 决定。原前轮液压驱动系统的压力 由压力切 断阀 3决 定。平地机开始行驶工作时 ， 伺服柱塞缸位于最大排量 处 ， 变量泵 1输出压力油带动径 向柱塞马达 9转动 。 在 外负载的作用下 ， 变量泵 1产生压力P。当前轮液压驱 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 9期 动力大于地面附着力时 ，变量泵 1出口压力P小于压 力切断阀 3的切断压力 ， 压力切断阀 3不起作用 ， 此时 变量泵 1 处于最大排量 ， 前轮马达也处于最高转速。当 前轮液压驱动力小于地面附着力时 ，变量泵 1出口压 力 P达到压力切断阀 3的切断压力 ，压力切断阀 3动 作 ， 变量泵 1 排量减少 ， 由于平地机后轮继续推动着平 地机行驶 ， 变量泵 l出口压力 P减低 ， 压力切断阀 3动 作 ，变量泵 1排量增加。这时压力切断阀 3不停 的动 作 ， 维持变量泵 1的排量与后轮转速相匹配。 2 问题描述 压力切断阀 3确定系统压力的大小 。平地机在 出 厂时该压力已确定 。地面状况发生变化 ， 如果设定压力 高于地面附着力时车轮将持续滑转 ，造成轮胎磨损严 重；如果设定压力低于地面附着力时无法发挥前轮驱 动的最大能力。 平地机在作业中 ，前轮驱动系统设定压力符合地 面状况时，但由于地面状况会有局部的坑洼 、土壤松 软 、 干湿等条件不同以及工作装置负载不断变化 ， 平地 机轮胎的附着力也处于不断的短暂变化中 ，常会发生 前轮相对后轮的短暂滑转 。此 时的前轮滑转不但造成 轮胎磨损 ， 还会引起整机跑偏或侧移。 3 对原有系统的改进 当液压马达选定后 ，前轮驱动力的大小 由系统压 力决定 ， 改变系统压力就可改变前轮驱动力。增加前轮 转速控制功能，采用 以后轮转速为基础来控制前轮转 速 便可实现平地机前后轮转速一致。 改进后的液压系统如图 2所示 ，其 中三位 四通 电 液换 向阀由开关型改为比例型，控制阀 口开度与变量 泵的负载传感功能形成负载传感液压系统 ，实现对前 轮马达流量的控制。从而实现前轮转速的控制 。 l 一 变量泵2 一 伺服柱塞缸 3 一 压力切 断阀4 一 负荷传感阀5 一 电磁阅 6 一 减压阀7 一 三位四通 电液比例换向阀 8 一 梭阀9 一 径向柱塞马达 1 0 一 电磁溢 流阀 l 1 一 控制器 图 2改进后的液压系统原理图 平地机采用后轮驱动时 ，由变量泵 1输出压力油 经过 减压 阀 6 、电磁 阀 5进 入径 向柱 塞 马达 9壳 体 ， 将 柱塞压 回到柱塞腔实现径向柱塞马达 9自由轮状态 。 当平地机在前进状态需要前轮助力时，控制器会读取 变速箱输出转速 ， 根据转速信号计算出后轮转速 ， 控制 器根据后轮转速输出控制 电流给 1 D T，压力油 由三位 四通电液 比例换 向阀 7驱动径 向柱塞马达 9， 同时 3 D T 通电， 马达壳体油经电磁阀 5 泄 回油箱。径 向柱塞马达 9获得 的液压 油 流量 大 小 由三 位 四通 电液 比例 换 向阀 7的阀芯开 口决定 ， 与后轮 的转速直接关联 ， 实现前后 轮转速一致。当平地机在后退状态需要前轮助力时 ， 控 制器根据后轮转速输 出控制 电流给 2 D T，压力油 由三 位四通电液换 向阀 7驱动径向柱塞马达 9 ，同时 3 D T 通电， 马达壳体油经电磁 阀 5泄回油箱。 变量泵 1出E l 压力为P。 径向柱塞马达 9的负载压 力为P 。变量泵输出的流量通过三位四通电液换向阀 7节流口引入径向柱塞马达 9 。节流 E l 两端的压差 a p p - - p 定值。 根据上述公式， 在负载压力 p 油路增加电 磁溢流阀 1 0 ， 通过控制 P 压力实现对变量泵 1出口压 力的控制 ， 从而实现控制整个系统工作压力的 目的。 4 结论 改进的平地机前轮辅助驱动液压系统 ，通过对前 轮液压驱动力大小的控制和对前轮转速的控制 ，使得 平地机工作 中， 前轮可以充分适应地面工况 ， 让平地机 充分发挥牵引性能， 同时也减少轮胎磨损。 参 考 文 献 【 1 1 雷天觉． 新编液压 工程手册[ M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 2 ] 何挺继 ， 朱 文天 ， 邓世新． 筑路机械手册[ M】 ． 北京 人 民交通 出 版社 。 1 9 9 7 ． [ 3 】 路 甬祥． 液压气动技术手册【 M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 『 4 1 李 英昌 ， 周 志鸿 ， 孔常胜． 液压 负荷 传感原 理简介[ J ] ． 冶 金设 备 ， 2 0 0 7 ， S 1 ． 【 5 】 姚 怀新 ． 行走机 械液压传 动与控制【 M 】 ． 北京 人 民交通 出版 社 ． 2 0 0 2 ． f 6 16 张强大 ， 李新峰． 徐工 G R 2 1 5 A型 全轮 驱动平地 机[ J 】 ． 工程机 械与维修， 2 0 0 7 ， 5 ． f 7 】 邵善锋 ， 等． 静液压全轮驱动平地机行走智 能控 制系统【 J 】 ． 工 程机械 ， 2 0 0 8 ， 4 ． 『 8 1 广西柳工机械股份有限公司． 平地机前轮驱动液压负荷传感 装 置 中国 ， 2 0 0 8 2 0 3 0 0 9 1 2 [ P ] ．2 0 0 9 - 0 4 0 8 ． [ 9 】 杨文华． 液控原理【 M] ． 北京 学术书刊出版社 ， 1 9 9 0 ．