更新時間:2020-11-09
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液壓制動系統設計
首先,根據車重、速度、路況等條件,估算工程機械行走制動所需的制動力矩;其次,初步選擇系統壓力,并據此確定制動盤的直徑、制動鉗的尺寸等參數。制動盤的直徑在能夠安裝的大空間前提下確定,整車的制動力矩是每個制動器產生的制動力矩之和,而每個制動器上產生的力矩都取決于系統壓力、制動缸活塞的尺寸和數量、制動鉗的尺寸、制動鉗與制動盤之間的摩擦系數等。
根據制動缸的行程和截面積,計算出單側制動缸所需的油液體積??紤]到在實際使用中,制動器逐漸磨損,為確保安全,應以磨損后的舊制動器進行計算;然后,求得前、后橋制動1次所需的油液總體積:后,按照設計要求,當制動泵不工作時,蓄能器至少應該能夠完成緊急制動次數不少于4~5次,將剛得到的油液總.體積擴大5倍,液壓泵排量的確定液壓泵的排量根據蓄能器的充液時間來確定。為了安全,蓄能器的充液時間長不能超過20s。已知蓄能器無油狀態時的容積為V,充滿油液時的容積為V3,且蓄能器的工作過程為絕熱過程,滿足P,Vi=P3 V3, 則一個蓄能器的體積變化量0V= V1- V3。根據系統中蓄能器數量,可求得需要油液的總體積,再根據充液時間,計算出系統流量。又因為發動機的轉速是變化的,所以在計算泵的排量時,應該按照發動機在怠速時的轉速來考慮,再考慮到泵的容積效率為85%,計算泵的排量q,據此選擇合適的制動泵。
目前液壓行走系統僅用于低速行駛的工程機械,其作業裝備也以液壓傳動為主,主要是利用了液壓元件布置的獨立性。但其不適合應用于批量生產的小
轎車以及高速車輛,原因是效率低,油耗高,而且液壓元件的生產批量也無法與小轎車相比。
在國外,HST應用于工程機械行走系統的發展十分迅猛,德國、美國、日本等國家的液壓元件制造公司和主機制造廠。國外新開發的小型裝載機已100%采用HST,并有向大型裝載機發展的趨勢,如利勃海爾L551裝載機;德國林德公司液壓驅動叉車在柴油機上加裝了電子調速器,實現了整車系統管理;美國薩澳公司的NFPE控制以及德國力士樂公司的DA控制可以實現發動機與液壓行走系統的自動聯合控制。
在我國,HST在這- -領域的發展也十分迅速,但還面臨著一系列問題: 國內液壓元件質量差,而國外的液壓元件價格又太高,會造成總成本過高;國內技術人員和維修人員對液壓傳動裝置的控制系統還缺乏了解和掌握;靜液壓系統和發動機的匹配觀念不強等。
液壓傳動系統的優點和存在的問題
1.優點:
(1)液壓傳動功率密度高,調速性能好,可實現無級調速;
(2)在發動機轉速范圍內,較低轉速時能保持較大的牽引力,起動力矩大;
(3)總體匹配容易,只需改變泵或馬達排量就可以得到滿意的匹配效果;
(4)液壓傳動元件位置獨立,布置方便靈活;
(5)行走微動性能好,本身具有制動效果;
(6)控制性能好,可實現恒轉矩或恒功率調速;
(7)吸振性好,同時具有過載保護裝置;
(8)便于實現自動及遠距離操縱,操作簡單方便。
2.存在問題:
制造加工要求高;未實現國產化,生產批量較小;成本高。
各種行走傳動系統比較
工程機械行走系統初主要采用機械傳動和液力傳動(全液壓挖掘機除外)?,F在,液壓和電傳動也出現在工程機械行走驅動裝置中,對這一-領域起到了巨大的推動作用。
機械傳動
結構簡單、工作可靠、成本低、穩態傳動效率高并可利用柴油機運動零件的慣性進行作業。但一般只能進行有級變速,并且布局方式受到限制,司機勞
動強度高。因此,機械傳動適用于行駛阻力比較穩定的連續作業機械。
2.液力傳動
具有分段無級調速能力;輸出軸和輸入軸之間沒有剛性的機械聯系,減小了傳動系及發動機零件的沖擊、振動;變矩器的功率密度大而負荷應力較低;成本不高。這些特點使它廣泛應用于大中型鏟士、起重、運輸等工程機械中。但與液壓傳動相比,液力傳動存在很多缺點:
(1)加速性能較差,不能利用發動機制動;
(2)液力傳動缺乏固定速比,不能準確調速;
(3)起動力矩小,低速傳動效率低;
(4)液壓傳動的高效區比液力傳動高效區范圍廣;
(5)變矩器不能反轉,倒檔需采用機械傳動,會引起換擋時的動力中斷;
(6)布局受限。
電傳動
動力裝置和車輪之間無剛性聯系,便于總體布置及維修;電動輪通用性強,可簡單地實現任意多驅動輪驅動的方式來滿足不同機械對牽引性能和通過性能的要求;容易實現自動操縱;以電子調節系統調節電動機軸上的轉速和轉向,調速范圍寬廣。但它的功率密度低、成本高(據統計電傳動系統的成本要比液力機械傳動的成本高20%左右)。目前僅用于大功率的自卸式載重汽車及輪式裝載機上。
液壓傳動
與機械傳動相比,液壓傳動更容易實現運動參數(流量)和動力參數(壓力)的控制,而液壓傳動較之液力傳動具有良好的低速負荷特性。由于具有傳遞效率高,輸出轉速無級調速,可正、反向運轉,速度剛性大,動作實現容易等突出優點,液壓傳動在工程機械中應用廣泛。特別是發動機轉速控制的恒轉矩、恒功率組合調節的變量系統的開發,為液壓傳動應用于工程機械行走系統提供了廣闊的發展前景。
液壓行走機械發展展望
1.向中型、大型工程機械發展。近年來,隨著生產制造工藝和技術的發展,液壓元件質量不斷提高,液壓行走系統已開始應用于中型(功率為100KW左右)推土機、裝載機及大型運輸車輛。
2.向高速車輛發展。高速條件下,管路的壓力損失限制了其在高速車輛的發展。一種采用液壓傳動系統的小型車輛中 ,將泵和馬達做成一體,使泵直接驅動馬達,除去了管路壓力損失。此小型車耐久性好和可靠性高,為液壓傳動應用于高速車輛開辟了道路。
3.發展液壓儲能行走系統。在減速和制動工況進行能量回收用于其它工況,以節省燃油、減少排放,同時又提高車輛的性能。如果在公共汽車這種經常制動、啟動的行走系統采用液壓驅動,其理論和實際應用價值都是巨大的。
4.發展液壓與機械、液力、電力等的復合傳動方式,利用各傳動方式的優勢適應行走機械多功能和個性化的發展趨勢。借助電子技術與液壓技術的結合, 可以很方便地實現對液壓系統的各種調節和控制。而計算機控制的引入和各類傳感元件的應用,更擴展了液壓元件的工作范圍,使車輛在整個工作范圍內實現自動化控制,機器的燃料經濟性、動力性、作業生產率均達到值。
采用液壓驅動可使工程機械易于實現智能化、節能化和環?;?,而這已成為當前和未來工程機械的發展趨勢。
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力士樂REXROTH行走機械液壓-緊湊型液壓系統-插裝閥-機械插裝閥-單向閥,先導式-可解鎖
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液壓行走系統的組成和形式
工程機械液壓行走系統的要求和基本組成
工程機械作業時牽引力和車速的變化范圍大,并且負載變化劇烈、頻繁、工作條件苛刻、溫差大、泥土粉塵多,因而對液壓行走系統有如下要求:
(1)高功率密度;
(2)能耐受相對惡劣的工作環境和由于油箱容量限制而出現的高的油溫;
(3)泵需具備雙向變量的能力,泵和馬達均應有可逆性;
(4)使用可靠、耐久、壽命長;
(5)體積小、結構緊湊、價格低;
(6)噪聲振動低。
液壓行走機械的基本組成;
定量馬達-沖洗溢流閥-真空壓力表-油箱-散熱器旁通閥-流量控制閥-控制手柄-雙向變量泵-伺服控制閥-油缸-多功能閥-補油泵-補油溢流閥-回路沖洗閥。
液壓行走系統的基本型式
根據不同的分類方法,液壓行走系統的基本型式主要有以下幾種。
1.開式和閉式系統
按油液循環方式的不同,可分為開式系統和閉式系統。
(1)開式系統:系統結構簡單,構成靈活,但油箱體積大,油液常與空氣接觸,工作機構運動不平穩;要在回油路上加背壓以提高系統的穩定性;換向過程中會出現液壓沖擊和能量損失;系統效率低,只是在一些小型車輛 上偶爾采用帶有平衡背壓的開式回路。
(2)閉式系統:結構緊湊,傳動平穩性好。內設補油泵,以補償系統的泄漏并對油液冷卻,同時也為控制機構和某些低壓工作的輔助機構提供動力。工作機構的變速和換向通過調節泵或馬達的變量機構實現,避免了在開式系統換向過程中所出現的液壓沖擊和能量損失;系統效率較開式系統高。
2.高速和低速方案
按驅動輪是否直接由液壓馬達驅動,可分為低速和高速兩種方案。
(1)低速方案:低速大扭矩液壓馬達直接驅動車輪。安裝空間小:功率損失小和機械噪聲低;降低了驅動輪的轉動慣量,有利于提高系統的調節品質和減少沖擊負荷。但馬達要承受各種徑向和軸向載荷。
(2)高速方案:采用高速馬達,通過減速器減速來提高輸出轉矩,利用中間傳動環節來分擔徑向和軸向載荷。通過選擇減速比可方便地匹配主機參數,對馬達的承載要求相對較低。
對于這兩種方案來講,高速方案應用較多,主要是由于低速大扭矩馬達的制造工藝要求較高,難于制造;維修保養要求水平高;成本高。
3.各種液壓行走變量系統
按液壓泵和馬達的調速方式的不同,可分為:
(1)變量泵調速系統:通過調節泵的變量機構,來控制馬達的轉速和轉向??蛇M行恒功率調速,以適應負載的劇烈變化。此回路的調速范圍一般可達40%。
(2)變量馬達調速系統,通過改變馬達的排量來調速,可恒轉矩輸出。但此系統不能換向、變速范圍小,限制了它的應用。
(3)變量泵-變量馬達調速系統, 采用先調泵,再調馬達的調速方式,其中馬達有兩點和比例兩種變量形式。此系統調速范圍大,是前面兩種調速系統的乘積,且其調速特性,對一般機械負載要求很適用,應用廣泛。
4.功率分流液壓行走系統
功率分流液壓行走系統就是把行星差動輪系與液壓調速裝置組合起來,把發動機輸入的功率流分為可無級調速的液壓功率流和高效率的機械功率流,然后經匯流行星排把兩路匯合起來。此項技術把液壓傳動的無級調速性和機械傳動穩態效率高這兩者的優點結合起來,因此不僅具有無級變速性能,又有較高的效率和較寬的高效區。根據小松公司有關資料,液壓機械傳動與液力機械相比,裝載機作業量大可提高30%,燃料經濟性大可提高25%。在功率分流傳動中,液壓系統主要起調速作用,機械系統主要用來傳遞動力。液壓傳動一般用在150KW以下的場合,而功率分流液壓行走系統通常為40~400KW,如果限定變速范圍則有可能達到735KW.這種液壓行走系統的總效率一般可達到90~95%。
裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設工程的土石方施工機械,它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料,也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業。
在道路、特別是在高等級公路施工中,裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業。此外還可進行推運土壤、刮平地面和牽引其他機械等作業。由于裝載機具有作業速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優點,因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一。
包括發動機,變矩器,變速箱,前、后驅動橋,簡稱四大件1. 發動機2. 變矩器上有三個泵,工作泵(供應舉升,翻斗壓力油)轉向泵(供應轉向壓力油)變速泵也稱行走泵(供 應變矩器,變速箱壓力油),有些機型轉向泵上還裝有先導泵(供應操縱閥先導壓力油)3.工作液壓油路,液壓油箱,工作泵,多路閥,舉升油缸和翻斗油缸4. 行走油路:變速箱油底殼油,行走泵,一路進變矩器一路進檔位閥,變速箱離合器5. 驅動:傳動軸,主差速器,輪邊減速器6. 轉向油路:油箱,轉向泵,穩流閥(或者優先閥)轉向器,轉向油缸7. 變速箱有一體的(行星式)和分體(定軸式)兩種。
林業機械是用于營林(包括造林、育林和護林)、木材切削和林業起重輸送的機械。廣義的林業機械還包括木材加工機械、人造板機械和林產化工設備等綜合利用機械。林業機械大多是在移動情況下進行露天作業,因受自然條件的影響而具有一定的區域性。營林機械包括種子采集和處理、林地清理、整地、育苗、中幼林撫育和林木保護等作業用的機械。其中常用的有采種機、割灌機、挖坑機、筑床機、插條機、植樹機等。
林業機械是用于營林(包括造林、育林和護林)、木材切削和林業起重輸送的機械。廣義的林業機械還包括木材加工機械、人造板機械和林產化工設備等綜合利用機械。
挖掘機,又稱挖掘機械,又稱挖土機,是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料,并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。
挖掘機挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經過預松后的土壤和巖石。從近幾年工程機械的發展來看,挖掘機的發展相對較快,挖掘機已經成為工程建設中主要的工程機械之一。 挖掘機重要的三個參數:操作重量(質量),發動機功率和鏟斗斗容。