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液压闭式回路在工程机械行走系统中的应用


液压闭式回路在工程机械行走系统中的应用
hc360 慧聪网工程机械行业频道 2004-07-15 14:37:28

1、实现原理及特点 随着我国交通、 能源等基础设施建设进程的快速发展, 近年来大中型工程机械需求量和 保有量连续快速增长。在众多的工程机械中,特别是进口设备中,采用液压传动和全液压驱 动十分普遍,如隧道掘进机、盾构、大吨的运梁车、吊车

、升降台车,以及摊铺机、挖掘机、 推土机等,液压闭式回路能砂低、结构紧凑并容易实现无级变速,在工程机械行走系统中得 到了广泛的应用。但也开式回路相比,闭式回路的设计、安装调试以及维护都有较高的难度 和技术要求。下面结合我们开的 100t 平板运输车的液压驱动系统,分析闭式回路的技术要 求及安装、调试、维护的特点。 较长 1 为 100t 平板运输车的液压驱动系统原理图,系统包括比例变量泵、比例变量马 达、冲洗阀和油箱、散热器总成四个部分。 首先根据负载大小,通过调节比例阀 17 的电流,设定马达 16 的排量,一般可以设定为 空载、重载、爬坡三挡,分别对应马达 1/4 排量、半排量、全排量;然后通过调节比例阀 1 的电流改变主泵 3 的排量,因发动机的转速基本恒定(1800r/min),所以可以直接改变系 统流量,即达到改变车速度的目的。补油泵 4 通过滤清器 2 和单向阀 9(或 12),将低压油 补入主回路,并同时向控制回路供油。主回路多余的油通过冲洗阀低压溢流经散热器 14 流 回油箱。当出现瞬时超载时,高压油经溢流阀 7(或 11)溢流到补油回路。当出现严重超载 时,高压油经溢流阀 7(或 11)溢流到补油回路。当出现严重超载时(比如车轮卡死),顺 序阀 6(或 10)打开,高压油迅速将主泵 3 的排量减小,同时由于节流阀 8(或 13)的压降, 溢流阀 7(或 11)开启,从而使主回路压力快速降低。

2 100t 平板运输车行走系统要求 (1)主要性能参数 载重量:1000kN;重载车速:3km/h; 空载车速:12km/h;最大爬坡角:6 度 (2)功率匹配 必须处理好发动机转速、车速、系统工作压力之间的匹配关系,当发动机转速基本恒定 时(1800r/min),车速取决于泵与马达的排量比。在该系统中,通过脚踏电位计,可以调 节泵的排量,通过监测系统的工作压力,可以修正马达的排量,当压力过高时,调大马达的 排量,降低车速;反之,当压力过低时,减小马达的排量,提高车速;也可以通过降低发动 机转速,保持车速不变,但可以降低功耗。 (3)解决差速问题 当车辆转弯时, 处于不同转弯半径上的驱动轮马达需要不同的流量, 否则不可能实现同 步转弯。该系统将 8 个驱动马达并联,工作时随机分配流量,彻底解决差速问题。 (4)解决差力问题

差力问题也是附着力问题,当附着力分配不均时,受力不足的车轮会打滑,受力过大的 车轮可能因过载而爆胎。在该系统中,第一,将悬挂液压缸(负责调节车轮高度)分成 3 组,实现 3 点支撑,使车身不会出现失稳现象;第二,每一组悬挂液压缸采用并联连接,实 现组内均匀承载;第三,通过速度传感器监测每个驱动马达的转速,当觉某个马达转速过高 (打滑)时,立刻将该马达的排量置零,从而使其变为自由轮(随动轮),达到防滑的目的。 3 液压元件选型及参数设定 设计时首先根据负载大小, 选择合适的系统工作压力和马达排量, 既可以选择高速马达 加轮减速器(调速范围大,价格较低)。若单个马达难以满足驱动力要求,可以选择多组马 达并联驱动,在 100t 平板运输车中,我们使用了 8 个排量为 28.1cm3/r 的高速马达(加降 速比为 38.6:1 的轮边减速器)并联驱动。 其次,根据车速要求,选择主泵 3 的排量。也可以采用多泵并联供油方案。在本例中,我们 就是使用了 2 台泵并联供油。补油泵 4 的排量可按主泵 3 排量的 10%-30%选取,其主要作用 是弥补主回路(变量泵到变理马达之间)的泄漏。选择过大的补油泵或过高的补油压力都会 导致油温升高。本例中,补油泵排量为 20cm3/r。冲洗阀 15 的作用是将主回路中多余的油 溢流出去, 并起到循环更新主回路里的油介质的目的。 一般行走机械为了减小自重或受空间 位置所限,其液压油箱容积较小,通常需要在回油路加散热器。在泵装置里共有 5 个调压阀 (3 个溢流阀和 2 个顺序阀),阀 5 设计补油压力,阀 7 设定主回路工作压。阀 6 为主回路 卸荷阀,当超载时,能迅速打开,使主泵排量回零,起到快速卸荷的作用,其庙宇压力要比 阀 7 高 0.5-1MPa。阀 10 和阀 11 的作用分别与阀 6、阀 7 相同。为保证冲洗阀能正常荼,其 溢流压力要比阀 5 阀 0.2-0.5MPa。 在本例中, 各溢流阀压力分别庙宇阀 5 为 2.4MPa。 6=10 阀 为 32.5MPa。 在闭式回路中因不存在节流损失,系统温升的主要原因是高压溢流和泄漏。因此,冷却 器的冷却功率庆按补油功耗计算。本例采用的是 2kW 风冷式冷却器。 4 安装调式要点 在设计闭式回路的液压系统时,应尽量选用管式连接,避免使用液压集成块,因为闭式 回路的工作压力一般较高,若使用液压集成块,则必须采用钢件,而钢件的液压集成块是很 难彻底清除残留铁屑的。 采用闭式回路的液压系统在装配时, 必须对所有的液压元件及管件严格清洗。 特别是必 须选用按标准工艺生产的 液压胶管。因为,有些个体软管厂,为了降低生产成本,往往用 砂轮切割机代替专用胶管切管机切割胶管。 这样就会把切割时高温脱落的石英砂粒粘附后在 胶管内壁上。 这种石英砂粒也是很难被清洗掉的。 一般闭式液压系统的主回上是没有滤油器 的,一旦有铁屑或石英砂粒进入,它们就会随油液在主回路内循环,不断地破坏泵和马达的 配油盘,从而导致主回路的泄漏量不断增加,当泄漏流量超过补油流量时,主泵就会因吸油 不足出现气蚀,最终导致泵的配油盘报废。

系统安装完毕后,最好能对主回路进行开式冲洗,即断开主回路,用其它高压大流量的 泵,冲洗主回路。经充分冲洗后,将系统复原,更换新油,然后再调试闭式回路。

《闭式液压驱动系统》 : 闭式液压驱动系统在工作中不断有油液泄漏(持续的高压油内泄是元件设计的固有产物) , 为了补充这些泄漏和消耗,维持闭式系统正常工作,必须给闭式系统及时补充油液。闭式系 统主泵上通轴附设一个小排量补油泵, 由于补油泵的排量和压力相对主泵均很小, 所以其附 加功率损失通常仅为传动装置总功率的1%~2%, 可以忽咯不计。 在闭式系统液压工作装 置中设有补油溢流阀和补油单向阀, 补油溢流阀限制最高补油压力, 补油单向阀根据两侧管 路液压油压力的高低,选择补油方向,向主油路低压侧补油,以补偿由于泵、马达容积损失 所泄漏的流量; 主泵的两侧设有两个高压溢流阀, 斜盘快速摆动时出现的压力峰值及最大压 力由高压溢流阀保护,防止泵和马达超载;该液压装置中还设有压力切断阀,压力切断阀相 当于一种压力调节,当达到设定的压力时,将油泵的排量回调到为零的状态。另外,在补油 泵出口处还设有过滤器,对液压系统工作介质进行过滤,提高了液压油的清洁度。 闭式系统具有以下优点: (1)目前闭式系统变量泵均为集成式结构,补油泵及补油、溢流、控制等功能阀组集 成于液压泵上,使管路连接变得简单,不仅缩小了安装空间,而且减少了由. 管路连接造 成的泄漏和管道振动,提高了系统的可靠性,简化了操作过程。 (2)补油系统不仅能在主泵的排量发生变化时保证容积式传动的响应,提高系统的动 作频率,还能增加主泵进油口处压力,防止大流量时产生气蚀,可有效提高泵的转速和防止 泵吸空, 提高工作寿命; 补油系统中装有过滤器, 提高传动装置的可靠性和使用寿命; 另外, 补油泵还能方便的为一些低压辅助机构提供动力。 (3)由于仅有少量油液从油箱中吸取,减少了油箱的损耗。

分析: 闭式系统:单变量泵控制单定量马达,泵出口与马达进口相连,泵入口号马达出口相连;效 率高,油温高,需加高压滤油器,油清洁度低;需补油泵; 开式系统:单定量泵通过多个换向阀,泵出口与马达进口相连,泵入口及马达出口均与油箱 相连;可控制多个执行元件,噪音高效率低,油温低,油清洁度高;


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