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液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 O 1 2年 第 9期 压路机典型液压驱动系统的研究 荆宝德 ， 林栋冰 ， 徐 晨 1 ， 杨晓健 1 ． 浙江师范大学 工学院， 浙江 金华3 2 1 0 0 4 2 ． 徐工集团工程机械股份有限公司 科技分公司 ， 江苏 徐州2 2 1 0 0 4 摘要 该文首先介绍 了液压传动的技术优势 ， 然后结合 目前压路机的结构特点 ，介绍 了三轮行走和串联行走两种结构型式压 路机 的 几种不 同方式的液压驱动系统 ， 最后还对液压系统的几种辅件进行了论述 。 通过对压路机典型系统的研究 ，得 出了一些重要结论 。 对从 事压路机液压系统设计人员及大专院校 师生有一定的参考 价值 关键词 压路机 ； 液压 驱动 系统 中图分类号 T H1 3 7 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 7 8 0 3 Re s e a r c h o n Ty p i c a l Ro a d Ro l l e r Hy d r a u l i c Dr i v i n g S y s t e m J I NG Bo o - d e 1 , L I N Do n g - b i n g ， XU C h e n ， Y ANG m 1 ． Z h e j i a n g N o r ma l U n i v e r s i t y ， J i n h u a 3 2 1 0 0 4 ， C h i n a ； 2 ． Xu g o n g Gr o u p E n g i n e e r i n g Ma c h i n e r y C o ． ，L T D． ，T e c h n o l o g y B r a n c h ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 4， C h i n a Ab s t r a c t T e c h n i c a l a d v a n t a g e s o f h y d r a u l i c d ri v i n g a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r ． C o mb i n e d wi t h c h a r a c t e ris t i c s o f s t r u c t u r e o f c u r r e n t r o a d rol l e r s ， we p r e s e n t s e v e r a l d i ff e r e n t h y d r a u l i c - d ri v e n s y s t e ms o f r o a d rol l e r s w h i c h h a v e t wo s t r u c t u r e t y p e s o f t h r e e- wh e e l mo v e me n t a n d s e ri a l mo v e me n t ． F i n all y ， a f e w a u x i l i a r i e s o f h y d r a u l i c s y s t e ms a r e d i s c u s s e d ． Ke y wo r d s r o a d r o l l e r ； h y d r a u l i c s y s t e m O 引言 随着液压技术的不断发展和液压元件可靠性的不 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 0 8 作者简 介 荆宝德 1 9 6 2 一 ， 男 ， 辽 宁人 ， 副教授 ， 博 士， 研究方向为流体传 动与控 制。 一 - 断提高，压路机的传动系统已愈来愈多的采用液压传 动技术。在上世纪 7 0年代仅有一些大吨位的振动压路 机上采用了全液压传动 ，但到上世纪 8 0年代中期 以 后 ，许 多的中小型振动压路机 以及静碾压路机都开始 采用了全液压传动技术。 压路机的液压传动系统与其他的液压传动 系统一 参考文献 『 1 】 黄宗益， 李兴 华， 陈明． 液压挖 掘机节能措 施【 J 】 ． 建 筑机械 化， 2 0 0 4 ， 8 ． 【 2 ] 高峰， 冯培恩， 潘双夏， 高宇． 液压挖掘机节能控制[ J 】 ． 工程机 械 与维修，2 0 0 1 ， 1 2 ． 【 3 】 宋世鹏， 朱新 云， 赵磊． 液压挖掘机功率损失 分析及节能控 制 技术研究【 J 】 ． 机床与液压， 2 0 0 5 ， 1 1 ． [ 4 1 赵波， 刘杰， 戴丽， 邓子龙． 挖掘机液压系统 的节能技术分析[ J ] ． 流体传动与控制， 2 0 0 7 ， 4 ． [ 5 】 路甬祥． 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压路机行走驱动液压系统可区分为三轮行走 和串 联行走两种结构型式 ，并且有三轮单驱动 、三轮全驱 动 、 三轮无桥驱动和串联单驱动 、 串联全驱动 、 串联 四 驱动等多种传动方案 ，下面简要介绍这些传动方案的 特点。 2 ． 1 三轮行走压路机的液压驱动系统 三轮行走的压路机包括三轮静碾压路机和两个轮 胎驱动的单轮振动压路机 ，它们 的特点是两轴线三车 轮 ， 处于同轴线上的左右两个车轮应实现差速传动。 1 三轮单驱动液压系统 典型的三轮单桥驱动液压系统 ， 其传动路线为 发动机 分动箱一 油泵_ 油马达_ 变速箱 驱动桥一 左右驱动轮 ， 而另一个车轮为从动轮。该传动方案的特 点 是 1 使用分动箱带动油泵运转 ， 便于压路机 的行走 与振动功率分流 ，并且可以通过分动箱齿轮副传动比 的调整来满足油泵转速的需要 ； 2 使用高速油马达传动方案 ， 能有较高的液压传 动效率和保证了压路机低速行走的稳定性 ； 3 使用变速箱和驱动桥作为减速增扭机械传动机 构。变速箱能将碾压速度和行驶速度分档传动 ， 输出较 大的速度级差 ．并且能更合理地利用发动机输出扭矩。 驱动桥可以向左右分流动力 ， 以驱动两侧车轮行走 ； 4 采用变量油泵一定量马达闭式回路系统 ， 使得 压路机变速 、 换向和行车制动的操纵方便灵活。 该传动方 案较多 的应 用在轮胎驱 动振动压路 机 上 ， 如徐工的 Y Z 1 0振动压路机 ， 其振动轮是从动的。 但 这种单驱动单振动压路机的缺点是显而易见的 ，从动 的振动轮易于产生拥土现象 ，当振动轮的分配重量较 大时无法满足对牵引力大的要求。 2 三轮 全驱 动液压 系统 三轮全驱动液压系统是三轮单驱动的派生 ，是在 单驱动回路中并联了振动轮驱动油马达 ，这另一个车 轮的传动路线为 油泵一振动轮行走马达一振动轮。 显然，三轮全驱动液压系统具有单驱动的优点 ， 而 且克服了振动轮被动的缺点 ， 从而避免 了振动压实过程 中的拥土现象 ， 并且增大 了压路机行走的牵引力 ， 能适 应重型以上轮胎驱动振动压路机的需要 ，如用在徐工 Y Z 1 0 D、 Y Z 1 2振动压路机上。 此方案中只是比单驱动多 用了一个油马达 ， 相对地增加了压路机的制造成本。 3 三轮无桥驱动液压系统 三轮无桥驱动采用闭式 回路低速方案 ，在同一轴 线上的两个车轮不使用驱动桥分流动力 ，而三个车轮 样 ．都是为满足作业负载对液压执行机构所提 出的各 项性能要求 ， 主要是力和运动方面的工作要求 ， 必须设 计相应的由各种液压元件组成的、能满足执行机构性 能的液压系统 。这个液压系统应 由执行部分 、控制部 分、 动力部分和辅助元件等所组成 ， 而各个元件之 间则 用管路连接起来。 本文仅对压路机的液压驱动系统进行分析论述。 1 液压传动的优势 全液压传动技术在压路机上的应用 ，不仅大为减 轻了操作人员 的劳动强度 ，而且使整机的技术性能有 了很大的提高。与机械传动相比， 液压传动在压路机上 的应用具有下述明显的优势 1 液压传动可实现无级调速 ， 传动平稳使得压路 机换 向与起动更为柔和 、 轻松 ， 克服了由于机械冲击在 被压实地面上产生的轮辙 ， 并且易于提高生产率 ； 2 液压传动易于实现负载的正反转和转速调节 ， 能实现振动压路机的调幅调频功能 ，为实现压实过程 的 自动控制和“ 机 、 电、 液” 一体化创造 了条件 ； 3 液压传 动用于压路机的转向系统 ， 大大增加 了 转向操作的灵活性和减小了操作力 ； 4 液压传动系统 中的压力和流量容易控制 ， 可与 发动机做成最佳的功率匹配 ，且易于实现过载保护和 故障 自动报警 ； 5 液压传动大大简化了操纵动作 ， 单杆操纵就能 控制压路机前后方 向的变换 、 运行速度的调节、 激振机 构的起振和断开 ，以及运行方 向改变时振动轴 回转方 向的变化 ； 6 液压元件在空间布置上容易调整 ， 便于压路机 整机结构的优化和外观造型； 7 由于一个 系统 内压力 的 自我平衡及液压软管 的相对柔性 ， 使得动力极易分流和长距离传输 ， 这对于 压路机的全轮驱动和振动驱动力的传递很方便 ； 8 液压元件的系列化和专业化生产 ， 为压路机 的 系列开发与保障技术性能的实现很有利。 2 压路机传动系统 全液压振动压路机的行走驱动多采用无级调速的 闭式变量系统 ， 可以很方便地实现单杆操纵 ， 压路机的 变速 、 换向、 停车 、 制动都很轻便灵活。行走驱动的液压 马达可 以是高速油 马达 ， 也可以是低速大扭矩油马达 。 前者需在油马达之后联接机械传动用于减速增扭。但 也不排除在小型压路机上使用多泵换接的有级调速方 案 ， 以便于降低压路机的造价。 7 9 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 2年 第 9期 都使用 了低速大扭矩油马达带动 ，并且不再设减速增 扭的最终传动装置。 B O MA G公司的 B W2 1 7 D振动压路 机采用 了这种液压传动系统 ，其振动轮和两个轮胎均 由三个并联的内曲线油马达直接驱动行走 。 采用无桥驱动低速传动方案 ，节省了机械传动装 置 ， 并使得整个传动系统简化 ， 压路机整体布置方便 。 但低速大扭矩油马达制造技术相对要求高，另外是压 路机起步或低速行走时易产生爬行现象。为了克服这 些弱点 ，可以在油马达之后增设一适 当传动比的最终 传动装置。 2 ． 2 串联行 走压 路机 的液压 驱动 系统 串联行走的压路机只有前后两个车轮行走 ．而且 都是光轮 。当然 ， 车轮也可以做成对分结构 ， 以减轻压 弯道时压轮对路面的滑磨。串联压路机的横向稳定性 差 ， 不宜设较高的行走速度 ， 所以在无级调速的液压传 动条件下不再另设机械变速装置。 1 串联单驱动液压系统 串联单驱动液 压系统 用作 串联 压路机的单轮 驱 动 ， 而另一个车轮可以是从动的导向轮。这时仍使用单 个油马达的高速传动方案，并在油马达之后联接一个 较大传动 比的行星减速器 ，这种单驱动液压系统结构 简单 ， 造价低 。 可以用在路面养护或沟槽压实 的小型单 轮振动压路机上。 2 串联全驱动液压系统 串联全驱动液压系统是大多数 串联振动压路机 的 传动型式 ，其结构特点是 由一个双 向变量油泵带动两 个并联的定量油马达构成闭式 回路高速系统 ，及 由油 马达经行星减速器驱动两个振动轮行走 ，这一传动方 案的特点是 1 压路机全轮驱动并不存在被动轮 ， 使得路面铺 装层压实平整 ； 2 充分利用附着重量增加 了压路机的牵引能力 ， 克服了因光轮附着系数小而造成驱动力小的缺点 ； 3 高速传动方案的传动效率高 ， 并且避免了低速 大扭矩油马达因低速爬行 可能造成的压实质量 问题 。 也就是说 ，以压实路面为主要用途的串联振动压路机 不应使用低速大扭矩油马达直接驱动行走。 3 串联四驱动液压系统 全驱动串联压路机采用对分压轮时，需使用四个 油马达并联的液压系统驱动，此种传动系统用在大规 格 的串联振动压路机上 ，因为整体压轮较宽时有可能 造成弯道压实对铺层材料的搓起 ，既然采用对分压轮 就必须分别独立驱动才可以。 3 液压辅件 液压系统中除了主要元件动力元件 、执行元 件和控制元件之外 ， 还有许多的辅助元件。这些辅助元 件主要有管路、 散热器 、 过滤器及油箱等。 为了降低液压振动 ，工程机械液压系统配管的直 径不宜大 ， 但也不应使油液在管道中的流速过高。国外 制造公 司推荐的振动压路机吸油管流速为 0 ． 5 ～ 1 ． 5 m ／ s ， 回油管流速为 2 ～ 4 m ／ s 。 压力油管流速为 3 7 r r d s 。 应尽量 缩短管路 ， 以减小油液阻力和发热 ， 又可提高液压系统 的刚度 ， 并且能降低其 自振频率和改善控制性能。 散热器可用通水或采用吹风冷却 ． 这对于工程机械 特显重要 ， 这样可以大大减小油箱的体积。散热冷却器 通常是安装在油循环最快的液压系统的回油路上 。 并且 还同时使用溢流阀或单向阀加以保护 ， 散热器堵塞时油 流可通过油阀回到油箱去。 振动压路机上有几个相互独 立的液压系统， 可以将散热器只联在一个系统中。 过滤器是液压系统中不可缺少 的元件 ，它可以清 除液压油 中的污染物 ， 保持油液清洁度 ， 确保系统元件 的工作可靠性。过滤器有多种结构形式和精度等级 ， 可 以安装在吸油管路上 、 供油管路上或 回油管路上 。当其 安装在供油管路或回油管路上时 ， 应与溢流阀合用 ， 避 免滤油器堵塞造成压力降低过大 ，必要时可安装堵塞 报警装置。 油箱在液压系统 中的功能是储油和散热 ，也起着 分离油液中的气体及沉淀污物的作用。设计油箱时， 应 使有足够大 的容量 ， 以利于储油和散热 ； 在吸 、 排 油管 之间设置隔板 。使液流循环以利油中气泡和杂质的分 离与沉淀 ； 油箱的通气孔应配置空气滤清器 ， 并在最低 位置设放油孔 。油箱的油面最好是高于所有油路的安 装位置 ， 以保证油液能始终充满油路。在油箱侧壁要装 设油位指示器 ，最好是在油量少于规定值的 1 0 ％时就 能发出警报。 参 考 文 献 [ 1 】 姚怀新． 工程车辆液压驱动系统 的构成 与特点分析 四 [ J ] ． 建 筑机械， 2 0 0 5 ， 6 ． [ 2 】 李云辉． Y Z 1 6 H型全液压振动压路机[ J 】 ． 工程机械， 2 0 0 0 ， 4 ． 【 3 】 尹继瑶． 单轮振动压路机技术 性能参数计算单轮振动压 路机的传动 系统及液压传动【 J 】 ． 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