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液压机械传动平地机关键技术研究

林涛  
【摘要】:平地机行驶驱动系统的传动方式主要有机械传动、液力机械传动和液压传动三种,机械传动平地机载荷自适应性能差,多挡位变速箱结构复杂,制造难度大,成本高,只能实现作业速度有级调节;液力传动平地机传动系统高效区窄,综合作业效率偏低;静压传动方式车速范围窄,驱动轮同步性能有待提高,高速行驶时的传动效率偏低。液压机械传动方式能有机结合液压和机械两种传动方式的优点,弥补机械、液力机械和液压三种传动方式存在的不足,相对于目前我国平地机主机及部件加工制造水平而言,是较为理想的传动方式。液压驱动技术用于牵引式机械的行驶系统属于前沿性课题,目前仅在中小功率的推土机上有较为成功的应用,结合了机械传动的液压机械传动平地机面临更多的技术难题,这些关键技术主要包括:传动系统结构方案的确定、传动系统静态参数匹配设计、无级调速、大速比换档和以最佳动力性与经济性为目标的参数匹配与控制等关键技术。本文对液压机械平地机上述关键技术进行了深入系统的研究,取得的主要成果如下: 1.提出了平地机行驶驱动系统采用发动机—液压泵—液压马达—变速桥—驱动轮的液压机械新型传动方式,针对动力传递路线中液压泵与液压马达组成的液压系统采用何种循环方式的问题,采用理论研究和实验相结合的方法,对比分析了分别采用开式和闭式液压系统的工作原理,建立了仿真模型,针对平地机多种工况进行了仿真和实验对比研究。结果表明:采用闭式液压系统的平地机起步加速度大、停车制动距离小、减速时间短、停车时传动系统存在反拖现象;采用开式液压系统的平地机具有停车时匀减速、无反拖、停车制动时间和距离长等特点,综合来看,在目前技术情况下闭式液压系统优于开式液压系统。研究结果为液压机械平地机液压系统方案和控制方案的确定奠定了基础。 2.研究了国内外代表品牌平地机运动学、动力学和质量等主要参数之间的关系,对比分析了多种液压机械传动方案的优缺点,确定了液压机械平地机行驶驱动系统的传动方案,对行驶液压泵排量、行驶液压马达排量、变速桥档位与减速比等静态参数进行了匹配研究。理论分析与实验结果表明:静态参数匹配合理,与无桥结构的液压传动平地机相比,具有车速范围宽、同步性能好、液压系统工作压力低及高速行驶工况下传动效率高等优点。 3.建立了两档变速桥离合器结合过程的ADAMS动力学分析仿真模型,分析了离合器升、降档时控制压力加载速度、方式和大小对换档结合时间、磨擦力矩、换档冲击和滑磨功的影响;提出了液压机械复合换档控制方法,在换档过程中,采用调节离合器主动盘转速与离合器结合压力大小及上升曲线相结合的方法实现平稳换档。实验结果表明:针对大速比离合器换档难题,采用液压机械复合换档控制方法合理,离合器换档时间和换档冲击等性能参数满足机器换档平顺性要求。 4.研究了液压机械传动平地机的动态参数匹配与控制问题,根据平地机的常用工况、载荷特征与液压机械传动平地机的特点,确定了液压机械传动平地机各个档位的速度范围,对每个档位下各静态参数进行了合理匹配;提出了行驶液压泵及行驶液压马达排量的控制策略,针对极限载荷给出了液压泵和液压马达排量动态调节原理及方法,实验结果表明:液压机械平地机主要技术参数和性能指标满足要求,行驶速度和牵引性能优于液压传动平地机。 5.阐述了发动机变功率控制原理,研究了平地机发动机变功率节能控制的实现方法,依据平地机实际工况的需求,设计了发动机多功率特性曲线,实验结果表明:变功率控制技术应用于平地机上节能效果显著。


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