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自行式工程机械的行走传动及牵引性控制
作者:威海道通富依斯 金泉 Bob·Lauck
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钢结构工程, ...
自行式工程机械采用液压马达或行星轮传来驱动车轮日趋增多。液压马达可直接安装在轮毂上,减少了诸如传动轴等部件,从而扩大了净空间。以往限制液压马达的使用主要是价格问题,因为两个,三个或四个马达通过传动轴和齿轮箱驱动系统相比造价明显偏高。

1 驱动部分

最近十年,种类众多的用于行走的驱动产品使实用性迅速提高,尤其在低速大扭矩液压马达领域表现更为明显。直到最近,柱塞式低速大扭矩马达被认为是降低驱动装置价格的方法。这种马达工作转速低,体积小,容易安装于拥挤的机身内。图1所示的无连杆式马达具有可选双速,高速时能无约束转动等性能。另外还有三速型低速大扭矩马达,耳轴安装,方向可控;也生产了价格较低的中型双排量变量马达,行走和作业时可分别进行高速和低速输出。图2所法的马达为通轴结构,轴端可安装刹车装置,有效地减小了驱动轮的体积。

2 车轮打滑

车轮传动经常出现的问题是打滑。典型的车轮传动装置采用几个车轮马达并联的方式,且由液压泵为其提供动力。这种设计使马达的压力能以压力能得以充分发挥,也使操作者可以独立改变马达的排量,以补偿转向及其它机械动作。

但这种马达并联的方式亦存在缺点,如果一只车轮上的阻抗扭矩变为最小,该轮就会打滑并限制其它车轮的牵引效果。此外,由于车辆重量的改变或地面凹凸不平而引起每只车轮上的负载不同,均会导致车轮打滑。

系统压力过低会引起车轮打滑时,系统中其它车轮的压力和扭矩就会被限制在在同一水平。在极端状况下,一只车轮悬空会使其它车轮的压力降为零。在这种情况下,不但主机的牵引力会丧失,而且空转的马达也会由于超高速运转而损坏。为克服这一潜在的危险,可采用如下方法解决。

2.1 限流器

图3中的限流器安装在系统的车轮马达附近,可以起到控制补偿流量的作用,限制了马达的最大流量,从而防止马达超过额定转速。限制器也可部分解决牵引力的丧失问题。虽然有效的牵引力在传递到其它车轮之前,转动的车轮之前,转动的车轮必须达到额定流量。

在系统中安装分流器是防止车轮打滑的另一种方法。此类分流器系正排量活塞式或齿轮式,活塞式分流器效果较好,污染小,额定压力高,但造价较高。图4中的齿轮式分流器可以在较低的压力下工作,通常的精确度足以满足典型牵引控制的需要(精度过高会限制由于轮胎半径不同或转向时各轮速度不同所引起的正常打滑,所以精度高的分流器不宜应用于车轮传动系统)。

正排量式分流器的缺点是可能发生超压现象。当一只车轮瞬间空载旋转时,这种现象就会发生,该轮的压力不降会导致分流器内的压力改变,从而增加了不打滑车轮的马达压力。一些齿轮式分流器在附近装有卸荷阀,以避免该现象的发生。

还有一种分流器可以分流出不同的流量,如果车轮的前部驱动马达较后部驱动马达排量小,分流器即可根据情况按比例进行分流。

2.2 分流阀

使用传感分流阀是解决液压驱动设备牵引控制的另一种方法。

图5中的分流阀用于比较简单的单向分流,这种设计只能进行一个方向的牵引控制,如果进行反向分流就需要使用旁通阀。双流向的牵引控制必须采用如图6所示的液压系统。由分流元件及单向阀组成的分流阀组如图7所示。

分流阀组也可以进行牵引控制,分流阀组依据负载传感原理分配各支路的流量。液压油通过分流阀阀芯窗口流向马达时产生压力降。由于通过阀孔的流量不同,因而作用于尾部控内所产生的压力也不同,从而使阀芯移动,并限制过高的流量通过。流量分流阀的设计不会由于精确度过高南昌导致由于转向和地南不平所引起的车轮正常打滑。流量传感分流阀在液压油流向相反的情况下变如此工作。其缺点感动分流阀的有限工作流量范围较窄,在用于速度范围不大设备所需的速度范围较大,工作时低速动转,移动时高速,那么当液压油在闭式回路中通过阀孔时,压力不降十分明显,这样就会使驱动车轮的动力下降并产生热量。

2.3 旁通阀的选择

解决压力下降的方法是使用靠电磁驱动的旁通阀,如图8。这种类型的旁通阀在进行高速运输以及没有牵此问题的赙装饰品下,可以使液压油不经过分流阀流向马达,从而使液压油压力不受限制。旁通阀可以采用手动控制,电动控制或通过先导信号进行控制。旁通阀的这种性质可以在不影响系统的正常工作状态下改变车轮马达的排量。只有当设备在一定的速度范围内,所有的马达都达到同样的排量时,分流阀/阀组才能启动。电动安全锁可以进行类似保护。当分流阀/阀组同连杆式车轮马达一起使用时,通常将该装置安装在液压马达正常旋转方向的顺流下方,这种方法不但使分流阀控制方向上作用于马达的背压下降,而且在突然转向的状况下仍能马达的连杆与内环表面保持接触。

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (7/4/2004)
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