液力機械式黏土傳動系統(tǒng)的研究

液力機械式黏土傳動系統(tǒng)的研究

1增加適應(yīng)能力,提高作業(yè)生產(chǎn)率,降低比油路挖掘機使用兩種類型的能源：挖掘機和電機。由于使用內(nèi)燃機作為動力裝置不受電源、電纜等限制,車輛機動方便,故內(nèi)燃機的應(yīng)用更為普遍。推土機追求速度與負(fù)荷之間的自適應(yīng)能力,并充分利用發(fā)動機功率,提高作業(yè)生產(chǎn)率,降低比油耗,即追求最大的動力性、經(jīng)濟性和作業(yè)生產(chǎn)率,上述三者都與推土機傳動系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。推土機的價格和使用成本以及駕駛員的操縱輕便性,很大程度上取決于傳動系統(tǒng)。推土機傳動系統(tǒng)應(yīng)具備對外載荷的自動適應(yīng)能力,最好能自動無級變速;為了減少燃油消耗,降低使用成本,要求傳動系統(tǒng)效率高;要求換檔輕便、省力,最好是自動換檔;換檔響應(yīng)快,動力不中斷,換檔沖擊小。另外,還要求共制造容易、結(jié)構(gòu)緊湊、使用可靠、壽命長。2挖掘機生產(chǎn)線的傳動形式2.1點和優(yōu)缺點機械傳動系統(tǒng)是依靠機械元件傳遞動力的傳動裝置。機械式推土機傳動系統(tǒng)由發(fā)動機、主離合器、變速器、中央傳動和終傳動等組成,功的傳遞靠機械部分來完成。機械傳動有主離合器復(fù)合人力換檔變速箱、液壓動力換檔變速箱兩種方式。其優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單、成熟、精密零件較少、價格低;穩(wěn)態(tài)傳動效率高;輸出轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化不大,特性較硬;與發(fā)動機的匹配要求較嚴(yán)格,在一定速度范圍內(nèi)可利用發(fā)動機進行動力制動。其缺點是:齒輪變速器換擋有沖擊、起步不柔和;各傳動部件間的相對位置關(guān)系嚴(yán)格,總體布局方式受到較多限制;實現(xiàn)遙控和自動控制比較困難;操作繁瑣,勞動強度大,對駕駛?cè)藛T技術(shù)要求較高;由于換擋伴隨著功率的中斷,占去不少無效時間;發(fā)動機負(fù)荷變化大,無法經(jīng)常在負(fù)荷油耗比有利的工況下運行,工況變化引起的負(fù)載變化和沖擊幾乎都傳到發(fā)動機上,易引起轉(zhuǎn)速的劇烈變化,超負(fù)荷時容易熄火,導(dǎo)致發(fā)動機油耗高、磨損快。機械傳動系統(tǒng)多用于小型推土機,在中大型推土機中,機械傳動系統(tǒng)采用不多。2.2液力變矩器的作用液力機械式推土機與機械式推土機的傳動系統(tǒng)接近,只是用液力變矩器取代了主離合器。液力機械式推土機發(fā)動機輸出的動力通過液力變矩器傳遞到動力換檔行星齒輪變速箱,由輸出軸傳到中央傳動,中央傳動經(jīng)過一對錐齒輪改變運動方向后傳遞到左右終傳動,最后到達(dá)行走系統(tǒng)。液力變矩器是一種以工作液體動量矩的變化來傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動裝置,其工作介質(zhì)是液體,降低了傳動中的振動和沖擊,大大延長了車輛的使用壽命。在外負(fù)載突然增大的情況下,液力變矩器能使車輛自動增大牽引力,同時自動降低行駛速度,以克服增大的負(fù)載;反之,能夠自動減小牽引力并提高行駛速度,保證發(fā)動機盡量在額定的工況下工作。液力機械傳動推土機具有適應(yīng)外負(fù)荷變化的能力,發(fā)動機不容易熄火,且可負(fù)載換擋,減少換擋次數(shù),操縱比機械式輕便,作業(yè)效率較高。其缺點有:成本較高,重量較大;由于存在液力損失而使燃料經(jīng)濟性和牽引效率有所降低;變矩器與發(fā)動機之間的特性匹配要求苛刻;在需要輸出低轉(zhuǎn)速、大扭矩的工況時效率低;動力制動能力差,行車制動器工作頻繁,磨損較快。2.3靜液壓材料的發(fā)展采用靜液壓傳動,靠流體的壓力能來完成功率傳遞,結(jié)構(gòu)簡單,傳動效率高,無級變速范圍大,自動適應(yīng)性好,噪聲低。靜液壓推土機傳動系統(tǒng)主要由發(fā)動機、變量泵、變量馬達(dá)、減速機構(gòu)以及控制機構(gòu)等部分組成。靜液壓工程機械有高速和低速兩種傳動形式,由于低速方案采用的低速大扭矩馬達(dá)受成本高的限制,目前靜液壓推土機普遍采用高速傳動方案,即采用液壓泵、高速馬達(dá)、減速機構(gòu)的傳動方案。靜液壓推土機較傳統(tǒng)的推土機減少了很多部件,如動力換擋液力變矩器、變速器、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動器等;發(fā)動機電液控制系統(tǒng)響應(yīng)快,且能適應(yīng)實時變化負(fù)載的要求,通過對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的監(jiān)測和行走液壓泵電子調(diào)節(jié),優(yōu)化利用發(fā)動機的功率,防止發(fā)動機過載;靜液壓推土機自動化程度高,可實現(xiàn)智能化控制,操作簡單,減小了操作人員的勞動強度。其缺點有:組件比較精密,要求良好的制造技術(shù),成本較高;穩(wěn)態(tài)傳動效率較低;維修保養(yǎng)工作所要求的技術(shù)水準(zhǔn)較高;就目前的技術(shù)水平看,國內(nèi)產(chǎn)品智能化程度還比較低,在基本功能的控制、動力性和經(jīng)濟性上還不成熟。2.4液壓馬達(dá)和液壓管道電傳動系統(tǒng)是把內(nèi)燃機的機械能轉(zhuǎn)化為電能,通過傳遞電能來傳動動力,由電能最后再轉(zhuǎn)化為機械能的傳動系統(tǒng)。電力傳動的總體概念與靜液壓傳動類似,只是用發(fā)電機、電動機和電纜取代了液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓管道。其優(yōu)點是:電動機和發(fā)電機之間用柔性電纜連接,鋪設(shè)比液壓管道更為方便;調(diào)節(jié)性能好,與微電子技術(shù)相關(guān)聯(lián)程度高,能得到多種牽引特性曲線,易于實現(xiàn)自動控制及遙控;能使發(fā)動機在有利工況下穩(wěn)定運行,油耗低、排放污染小、壽命長。其缺點是:單位重量功率密度比前三種傳動方式都小,電機尺寸與重量都比同功率液壓組件大得多,目前結(jié)構(gòu)比較笨重;耗用有色金屬和其它特殊材料較多,價格較高;解決抗干擾和電磁兼容等問題比較困難。電力傳動裝置很早就用于柴油機電動船舶和內(nèi)燃機車上,后又用于大噸位礦用載重汽車和某些大型工程機械(包括推土機)上。2.5液壓傳動技術(shù)該系統(tǒng)包括液壓和機械兩套裝置,液壓傳動裝置和機械變速箱并聯(lián),發(fā)動機通過機械和液壓雙路傳動,然后,通過差動機構(gòu)進行功率分流或合流,這樣,發(fā)動機功率僅部分通過液壓傳動裝置,必要時又能將液壓傳動閉鎖變?yōu)榧儥C械傳動。其總傳動效率有所提高,而且在低速區(qū)域可使機械傳動輸出為零,變?yōu)榧円簤簜鲃?使推土機微動性能得到極大地提高。該系統(tǒng)利用了機械傳動高效率和液壓傳動無級變速的特點,組成了較為理想的傳動裝置。與液壓傳動系統(tǒng)相比,液壓機械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,價格昂貴且需要復(fù)雜的電控系統(tǒng),技術(shù)難度較高,一般僅用于軍用車輛。它比液力機械傳動效率高,高效區(qū)較寬(降低了油耗),能夠無級變速且在較寬的車速范圍內(nèi)充分吸收發(fā)動機功率;具有自動變速換檔功能,操作非常方便。該傳動系統(tǒng)比較適合大型特種推土機。上世紀(jì)90年代末,日本小松首次在D155AX-3推土機使用HMT(Hydro-MechanicalTransmission)液壓機械傳動,它由機械傳動、液壓傳動、動力合成三部分組成,發(fā)動機輸出動力由分動箱分成兩路,一路作為機械力,通過離合器直接傳給行星架;另一路作液壓動力,通過液壓傳動傳給太陽輪,然后經(jīng)差動輪合成后由齒圈輸出,可實現(xiàn)在1檔工作時采用液壓傳動,使推土機原地啟動平穩(wěn),發(fā)動機性能好;在其它檔工作時,由于機械和液壓傳動相結(jié)合,可實現(xiàn)在很大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)無級變速。據(jù)小松報道,液壓機械傳動與液力機械傳動相比,推土作業(yè)量(每小時作業(yè)量,m3/h)可增加29%,燃料經(jīng)濟性(每升作業(yè)量,m3/L)可增加24%。2.6機和加速器的連接形式俄羅斯車?yán)镅趴速e斯克拖拉機廠-烏拉爾拖拉機廠股份有限公司開發(fā)了機械液力式(彈性聯(lián)軸節(jié)+行星式液力換擋變速器)推土機,該機與傳統(tǒng)機械式傳動系的推土機和液力機械式傳動系的推土機相比,有如下特點:(1)與機械式的主離合器硬連接相比,該機采用彈性聯(lián)軸節(jié)取代主離合器,實現(xiàn)了與發(fā)動機和變速器的軟連接(彈性連接),與安裝主離合器要求嚴(yán)格相比較,安裝要求低,另外彈性連接可降低和吸收發(fā)動機及外載荷引起的沖擊振動、扭轉(zhuǎn)振動(但比液力變矩器的柔性連接性能稍差)。(2)采用與液力機械式相同型式的行星式液力換擋變速器,與機械式的變速器相比,操作方便,舒適、靈活。(3)彈性聯(lián)軸節(jié)取代液力機械式的液力變矩器,結(jié)構(gòu)簡單、制造方便,耗料少、造價低。不需工作油,屬冷態(tài)運行,直接傳遞動力;而液力變矩器為解決工作油和元件運行中的發(fā)熱問題,還需配置變矩器油散熱器,增加了整機的熱負(fù)荷及消耗散熱動力。另外,彈性聯(lián)軸節(jié)的故障比液力變矩器少,維護簡單(一般只需調(diào)整壓盤和接盤間隙),所以制造成本、運行成本、維護成本比液力變矩器低,節(jié)油、節(jié)能。(4)由于彈性聯(lián)軸節(jié)與發(fā)動機直聯(lián),直接傳遞動力,不象液力變矩器需動力傳遞轉(zhuǎn)換,所以傳動效率比液力變矩器高10%~15%。該機對不同工況的適應(yīng)性,比液力機械式差。3靜液壓材料的使用和維護機械傳動只在傳動效率和生產(chǎn)技術(shù)水平上面稍有優(yōu)勢,多用于中小型推土機,目前液力機械傳動已經(jīng)逐步取代機械傳動成為國產(chǎn)推土機最主要的傳動方式。液壓機械傳動相比液壓傳動優(yōu)勢并不明顯,但其制造成本卻要高出許多,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使用和維護都比較麻煩,僅適用于大型特種推土機。機械液力傳動目前尚處于探索之中。與機械傳動和液力機械傳動推土機相比,靜液壓推土機具有結(jié)構(gòu)簡單、牽引性能好、作業(yè)效率高、經(jīng)濟性能好、維修保養(yǎng)簡便以及具有