工程機械行走液壓回路極限匹配方法

林 闖，費 燁LIN Chuang, FEI Ye(沈陽建筑大學 機械工程學院，遼寧 沈陽 110168)

工程機械行走液壓回路極限匹配方法

林 闖，費 燁
LIN Chuang, FEI Ye
(沈陽建筑大學 機械工程學院，遼寧 沈陽 110168)

[摘 要]針對工程機械液壓行走回路設計中參數匹配問題，從角功率概念出發，基于底盤牽引調速的極限工況系統性匹配閉式行走回路中的泵和馬達，適于全液壓工程機械底盤行走回路的工程設計。

[關鍵詞]角功率；工程機械；行走回路；匹配

由于靜壓傳動便于實現無級變速，較液力傳動效率更高，近年閉式回路在推土機、挖掘機、履帶起重機這類載荷、速度組合多變的工程機械底盤上得到應用，其中元件的合理匹配開始為研究人員所關注并提出多種方法，但多偏重于單一元件的理論優選、缺乏系統關聯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，給出一種便于工程實用的工程機械閉式行走回路系統參數匹配方法。

1 變量閉式行走回路的組成及概念

液壓驅動的工程機械底盤，通常利用發動機驅動變量泵帶動變量馬達，經減速器減速后驅動車輪（或鏈輪），其基本組成及相關參數見圖1。

圖1 變量閉式行走回路簡圖

工程中常在發動機一定的前提下設計液壓系統。因而，本文主要對變量泵、變量馬達的匹配方法進行說明，這里先給出相關概念。

1.1 行走機構主機負載值

行走機構主機負載值反映了主機的作業要求，它取決于車輛的車速與牽引力。用功率P1表示

其中，η為行走機構總效率。

1.2 液壓傳動負載值

液壓傳動負載值反映了系統的傳動能力，它取決于液壓馬達的轉速和扭矩，用功率Pt表示

Pt=2πnMTMηt

其中，ηt為馬達下游傳動總效率。

1.3 角功率

對于車輛系統而言，將最大牽引力與最大行駛速度之積Fmaxυmax稱為角功率。

實際工作中最大牽引力與最大行駛速度并不同時出現，因此角功率只是主機行走的一個名義功率，表示行走牽引力和行走速度的范圍，它反映了行走機構液壓系統需具備的功率容量，即系統最大的能量傳遞能力。

1.4 調節范圍

通常情況下，行走機構液壓回路實際傳遞功率小于其額定功率，這就需要對馬達扭矩和轉速進行調整，一般通過容積調速來實現。

將系統或元件額定功率與實際傳輸過去的功率之比，稱為系統或元件的功率調節范圍，用R表示。

就行走液壓回路而言，其輸入功率就是發動機功率扣除其它工作裝置消耗掉的準備用于傳遞的功率，即功率P1，它不應超過回路的額定功率。

行走回路的額定功率應由角功率確定，即

P額=P角=Fmaxυmax

故此，對于行走液壓回路，其調節范圍

當R≤3時，只通過變量泵調節即可，此時為恒轉矩調速。

當R>3時，采用變量泵+變量馬達調節，它分為恒轉矩調速和恒功率調速兩個階段。

因此，調節范圍可表示為

僅用變量泵時，RM=1；采用變量泵+變量馬達時，取：

2 變量閉式行走回路的參數計算

2.1 液壓泵參數

由式（1）可得

結合圖1，變量泵調節范圍可表示為

代入上式得

則泵的排量

若是變量泵+定量馬達，按最大速度工況確定泵最大排量

若是變量泵+變量馬達，按最大負載工況確定泵最大排量

2.2 液壓馬達參數

結合圖1有

故馬達排量

對于變量馬達，當nM＝nMmax、Δp＝ΔpMmax時，有

考慮到

則有

據式（1)～式(5)即可完成變量閉式行走回路中泵和馬達的選擇匹配。

2.3 行走機構液壓系統性能驗算

行走回路的參數匹配，根據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。完成泵和馬達的匹配計算后，應對所選泵、馬達組合成的系統進行性能驗算，以保證系統最大負載、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 語

本文基于變量閉式行走回路的結構組成，從角功率概念出發，依據車輛要求的最大牽引力 與最大行駛速度 兩種極限工況對液壓行走回路參數進行匹配，可用于全液壓工程機械底盤行走回路的工程設計。

(編輯 賈澤輝）

［中圖分類號］TH137

［文獻標識碼］B

［文章編號］1001-1366(2015)04-0045-02

［收稿日期］2015-03-02

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