推土機變速轉向系統節能研究分析與改進

韓亞男，劉喜明

（山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272000）

推土機液壓系統液壓油適合工作的溫度為60～80℃，溫度過高或者過低都會造成液壓系統的功率偏低，進而使液壓元件出現過度磨損，良好的熱平衡狀態是保證工程機械在最佳溫度范圍內工作的前提條件。無限制的增加油冷器散熱性能能夠直接降低熱平衡溫度點，但在空間安裝布局等因素的限制下，減少推土機系統自身的功率損耗才能從本質上降低發熱。本文以我公司生產的SD32-5 推土機為例，進行變速轉向系統的節能研究與分析。

1 傳統的變速轉向系統

SD32-5 推土機傳統變速轉向系統中，變速轉向泵油分3 路：其一為變速離合器供油，其二為轉向制動離合器供油，其三為變矩器供油，保證變矩器的正常工作。如圖1 所示，此方案應用廣泛，成熟穩定，但是存在的問題是，系統中調壓閥主閥的調定壓力為3MPa 左右，而變矩器所需的進油壓力最高壓力為1MPa 左右，變速轉向系統在操作時需要流量較少，但整個系統流量都在3MPa 壓力前提下工作，系統溢流量大，發熱量大，存在不必要的功率浪費，因此對其進行了改進。

2 改進后的變速轉向系統

變矩器所需的流量由單獨的變矩器泵提供，不經過調壓閥主閥芯直接去變矩器，可以避免不必要的功率損失。

圖1 傳統變速轉向系統原理圖

圖2 新變速轉向系統原理圖

新方案如圖2 所示，增加變矩器泵單獨供油變矩器，縮小原變速轉向泵的排量。通過對變速轉向系統所需流量進行詳細計算，精確選擇兩泵的排量，需要計算變速箱各檔位離合器所需的開啟流量、泄漏量，轉向系統所需的總流量，包括離合器的開啟流量、泄漏量以及變速閥和轉向制動閥的泄漏量之和。計算結果如表1。

表1 變速轉向所需的泵排量

根據推土機設計手冊中變速箱及轉向離合器設計要求，傳動泵流量安全系數為QB=（0.63-0.87）QP，取安全系數1.3，則狀態①變速轉向泵排量為50mL/r，變矩器泵排量為40mL/r。

分別計算變速轉向系統和變矩器系統在發動機五個轉速點的功率，再與之前兩系統共用一個泵的功率進行比較，計算分泵之后功率節省的具體值。匯總結果如表2。

表2 分泵功率減少值

應用此變速節能系統，理論上所需的總功率最大是6.82kW，與原系統的9.54kW 相比較，降低了2.72kW，占總熱功率比值降低4.7%。

3 裝機驗證

在我公司SD32-5 一號車進行新系統的壓力和流量測試，并且計算了新系統下的總功率，結果如表3。發動機額定轉速下，占總熱功率比值降低4.8%，接近理論計算結果。

表3 整機測試及計算結果（空擋油溫70℃）

4 總結與展望

本文在傳統變速轉向系統的基礎上深挖可降低功率潛在點，降低熱平衡穩定點，以我公司SD32-5 推土機為例對變速轉向系列流量匹配計算，確定了變速轉向節能系統技能方案及策略。通過系統臺架實驗驗證了匹配及設計的正確性，最終進行了裝機驗證，與理論計算結果基本一致。

為使本研究成果盡快成熟及實現批量裝機，需要在以下方面繼續進行深入研究：①本技術攻關項目是在SD32-5 舊車上進行裝機，系統管路均為臨時管路，后續需進一步優化；②平均能耗分析計算，油冷器散熱硬件的改善與優化。