林 闖，費(fèi) 燁LIN Chuang, FEI Ye(沈陽建筑大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

工程機(jī)械行走液壓回路極限匹配方法

林 闖，費(fèi) 燁
LIN Chuang, FEI Ye
(沈陽建筑大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

[摘 要]針對(duì)工程機(jī)械液壓行走回路設(shè)計(jì)中參數(shù)匹配問題，從角功率概念出發(fā)，基于底盤牽引調(diào)速的極限工況系統(tǒng)性匹配閉式行走回路中的泵和馬達(dá)，適于全液壓工程機(jī)械底盤行走回路的工程設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞]角功率；工程機(jī)械；行走回路；匹配

由于靜壓傳動(dòng)便于實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，較液力傳動(dòng)效率更高，近年閉式回路在推土機(jī)、挖掘機(jī)、履帶起重機(jī)這類載荷、速度組合多變的工程機(jī)械底盤上得到應(yīng)用，其中元件的合理匹配開始為研究人員所關(guān)注并提出多種方法，但多偏重于單一元件的理論優(yōu)選、缺乏系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性考慮且較為煩瑣不便于工程使用。本文嘗試從角功率概念出發(fā)，給出一種便于工程實(shí)用的工程機(jī)械閉式行走回路系統(tǒng)參數(shù)匹配方法。

1 變量閉式行走回路的組成及概念

液壓驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械底盤，通常利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)變量泵帶動(dòng)變量馬達(dá)，經(jīng)減速器減速后驅(qū)動(dòng)車輪（或鏈輪），其基本組成及相關(guān)參數(shù)見圖1。

圖1 變量閉式行走回路簡(jiǎn)圖

工程中常在發(fā)動(dòng)機(jī)一定的前提下設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)。因而，本文主要對(duì)變量泵、變量馬達(dá)的匹配方法進(jìn)行說明，這里先給出相關(guān)概念。

1.1 行走機(jī)構(gòu)主機(jī)負(fù)載值

行走機(jī)構(gòu)主機(jī)負(fù)載值反映了主機(jī)的作業(yè)要求，它取決于車輛的車速與牽引力。用功率P1表示

其中，η為行走機(jī)構(gòu)總效率。

1.2 液壓傳動(dòng)負(fù)載值

液壓傳動(dòng)負(fù)載值反映了系統(tǒng)的傳動(dòng)能力，它取決于液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和扭矩，用功率Pt表示

Pt=2πnMTMηt

其中，ηt為馬達(dá)下游傳動(dòng)總效率。

1.3 角功率

對(duì)于車輛系統(tǒng)而言，將最大牽引力與最大行駛速度之積Fmaxυmax稱為角功率。

實(shí)際工作中最大牽引力與最大行駛速度并不同時(shí)出現(xiàn)，因此角功率只是主機(jī)行走的一個(gè)名義功率，表示行走牽引力和行走速度的范圍，它反映了行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)需具備的功率容量，即系統(tǒng)最大的能量傳遞能力。

1.4 調(diào)節(jié)范圍

通常情況下，行走機(jī)構(gòu)液壓回路實(shí)際傳遞功率小于其額定功率，這就需要對(duì)馬達(dá)扭矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，一般通過容積調(diào)速來實(shí)現(xiàn)。

將系統(tǒng)或元件額定功率與實(shí)際傳輸過去的功率之比，稱為系統(tǒng)或元件的功率調(diào)節(jié)范圍，用R表示。

就行走液壓回路而言，其輸入功率就是發(fā)動(dòng)機(jī)功率扣除其它工作裝置消耗掉的準(zhǔn)備用于傳遞的功率，即功率P1，它不應(yīng)超過回路的額定功率。

行走回路的額定功率應(yīng)由角功率確定，即

P額=P角=Fmaxυmax

故此，對(duì)于行走液壓回路，其調(diào)節(jié)范圍

當(dāng)R≤3時(shí)，只通過變量泵調(diào)節(jié)即可，此時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

當(dāng)R>3時(shí)，采用變量泵+變量馬達(dá)調(diào)節(jié)，它分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩個(gè)階段。

因此，調(diào)節(jié)范圍可表示為

僅用變量泵時(shí)，RM=1；采用變量泵+變量馬達(dá)時(shí)，?。?/p>

2 變量閉式行走回路的參數(shù)計(jì)算

2.1 液壓泵參數(shù)

由式（1）可得

結(jié)合圖1，變量泵調(diào)節(jié)范圍可表示為

代入上式得

則泵的排量

若是變量泵+定量馬達(dá)，按最大速度工況確定泵最大排量

若是變量泵+變量馬達(dá)，按最大負(fù)載工況確定泵最大排量

2.2 液壓馬達(dá)參數(shù)

結(jié)合圖1有

故馬達(dá)排量

對(duì)于變量馬達(dá)，當(dāng)nM＝nMmax、Δp＝ΔpMmax時(shí)，有

考慮到

則有

據(jù)式（1)～式(5)即可完成變量閉式行走回路中泵和馬達(dá)的選擇匹配。

2.3 行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算

行走回路的參數(shù)匹配，根據(jù)車輛要求的最大牽引力Fmax與最大行駛速度υmax即角功率來完成。完成泵和馬達(dá)的匹配計(jì)算后，應(yīng)對(duì)所選泵、馬達(dá)組合成的系統(tǒng)進(jìn)行性能驗(yàn)算，以保證系統(tǒng)最大負(fù)載、最大速度工況提供的最大牽引力和最大行駛速度均符合要求。

3 結(jié) 語

本文基于變量閉式行走回路的結(jié)構(gòu)組成，從角功率概念出發(fā)，依據(jù)車輛要求的最大牽引力 與最大行駛速度 兩種極限工況對(duì)液壓行走回路參數(shù)進(jìn)行匹配，可用于全液壓工程機(jī)械底盤行走回路的工程設(shè)計(jì)。

(編輯 賈澤輝）

［中圖分類號(hào)］TH137

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)04-0045-02

［收稿日期］2015-03-02

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