液力机械式黏土传动系统的研究

液力机械式黏土传动系统的研究

1增加适应能力,提高作业生产率,降低比油路挖掘机使用两种类型的能源：挖掘机和电机。由于使用内燃机作为动力装置不受电源、电缆等限制,车辆机动方便,故内燃机的应用更为普遍。推土机追求速度与负荷之间的自适应能力,并充分利用发动机功率,提高作业生产率,降低比油耗,即追求最大的动力性、经济性和作业生产率,上述三者都与推土机传动系统有着密切的关系。推土机的价格和使用成本以及驾驶员的操纵轻便性,很大程度上取决于传动系统。推土机传动系统应具备对外载荷的自动适应能力,最好能自动无级变速;为了减少燃油消耗,降低使用成本,要求传动系统效率高;要求换档轻便、省力,最好是自动换档;换档响应快,动力不中断,换档冲击小。另外,还要求共制造容易、结构紧凑、使用可靠、寿命长。2挖掘机生产线的传动形式2.1点和优缺点机械传动系统是依靠机械元件传递动力的传动装置。机械式推土机传动系统由发动机、主离合器、变速器、中央传动和终传动等组成,功的传递靠机械部分来完成。机械传动有主离合器复合人力换档变速箱、液压动力换档变速箱两种方式。其优点是:结构简单、成熟、精密零件较少、价格低;稳态传动效率高;输出转速随负荷变化不大,特性较硬;与发动机的匹配要求较严格,在一定速度范围内可利用发动机进行动力制动。其缺点是:齿轮变速器换挡有冲击、起步不柔和;各传动部件间的相对位置关系严格,总体布局方式受到较多限制;实现遥控和自动控制比较困难;操作繁琐,劳动强度大,对驾驶人员技术要求较高;由于换挡伴随着功率的中断,占去不少无效时间;发动机负荷变化大,无法经常在负荷油耗比有利的工况下运行,工况变化引起的负载变化和冲击几乎都传到发动机上,易引起转速的剧烈变化,超负荷时容易熄火,导致发动机油耗高、磨损快。机械传动系统多用于小型推土机,在中大型推土机中,机械传动系统采用不多。2.2液力变矩器的作用液力机械式推土机与机械式推土机的传动系统接近,只是用液力变矩器取代了主离合器。液力机械式推土机发动机输出的动力通过液力变矩器传递到动力换档行星齿轮变速箱,由输出轴传到中央传动,中央传动经过一对锥齿轮改变运动方向后传递到左右终传动,最后到达行走系统。液力变矩器是一种以工作液体动量矩的变化来传递转矩的传动装置,其工作介质是液体,降低了传动中的振动和冲击,大大延长了车辆的使用寿命。在外负载突然增大的情况下,液力变矩器能使车辆自动增大牵引力,同时自动降低行驶速度,以克服增大的负载;反之,能够自动减小牵引力并提高行驶速度,保证发动机尽量在额定的工况下工作。液力机械传动推土机具有适应外负荷变化的能力,发动机不容易熄火,且可负载换挡,减少换挡次数,操纵比机械式轻便,作业效率较高。其缺点有:成本较高,重量较大;由于存在液力损失而使燃料经济性和牵引效率有所降低;变矩器与发动机之间的特性匹配要求苛刻;在需要输出低转速、大扭矩的工况时效率低;动力制动能力差,行车制动器工作频繁,磨损较快。2.3静液压材料的发展采用静液压传动,靠流体的压力能来完成功率传递,结构简单,传动效率高,无级变速范围大,自动适应性好,噪声低。静液压推土机传动系统主要由发动机、变量泵、变量马达、减速机构以及控制机构等部分组成。静液压工程机械有高速和低速两种传动形式,由于低速方案采用的低速大扭矩马达受成本高的限制,目前静液压推土机普遍采用高速传动方案,即采用液压泵、高速马达、减速机构的传动方案。静液压推土机较传统的推土机减少了很多部件,如动力换挡液力变矩器、变速器、转向离合器和转向制动器等;发动机电液控制系统响应快,且能适应实时变化负载的要求,通过对发动机转速的监测和行走液压泵电子调节,优化利用发动机的功率,防止发动机过载;静液压推土机自动化程度高,可实现智能化控制,操作简单,减小了操作人员的劳动强度。其缺点有:组件比较精密,要求良好的制造技术,成本较高;稳态传动效率较低;维修保养工作所要求的技术水准较高;就目前的技术水平看,国内产品智能化程度还比较低,在基本功能的控制、动力性和经济性上还不成熟。2.4液压马达和液压管道电传动系统是把内燃机的机械能转化为电能,通过传递电能来传动动力,由电能最后再转化为机械能的传动系统。电力传动的总体概念与静液压传动类似,只是用发电机、电动机和电缆取代了液压泵、液压马达和液压管道。其优点是:电动机和发电机之间用柔性电缆连接,铺设比液压管道更为方便;调节性能好,与微电子技术相关联程度高,能得到多种牵引特性曲线,易于实现自动控制及遥控;能使发动机在有利工况下稳定运行,油耗低、排放污染小、寿命长。其缺点是:单位重量功率密度比前三种传动方式都小,电机尺寸与重量都比同功率液压组件大得多,目前结构比较笨重;耗用有色金属和其它特殊材料较多,价格较高;解决抗干扰和电磁兼容等问题比较困难。电力传动装置很早就用于柴油机电动船舶和内燃机车上,后又用于大吨位矿用载重汽车和某些大型工程机械(包括推土机)上。2.5液压传动技术该系统包括液压和机械两套装置,液压传动装置和机械变速箱并联,发动机通过机械和液压双路传动,然后,通过差动机构进行功率分流或合流,这样,发动机功率仅部分通过液压传动装置,必要时又能将液压传动闭锁变为纯机械传动。其总传动效率有所提高,而且在低速区域可使机械传动输出为零,变为纯液压传动,使推土机微动性能得到极大地提高。该系统利用了机械传动高效率和液压传动无级变速的特点,组成了较为理想的传动装置。与液压传动系统相比,液压机械传动系统的结构较复杂,价格昂贵且需要复杂的电控系统,技术难度较高,一般仅用于军用车辆。它比液力机械传动效率高,高效区较宽(降低了油耗),能够无级变速且在较宽的车速范围内充分吸收发动机功率;具有自动变速换档功能,操作非常方便。该传动系统比较适合大型特种推土机。上世纪90年代末,日本小松首次在D155AX-3推土机使用HMT(Hydro-MechanicalTransmission)液压机械传动,它由机械传动、液压传动、动力合成三部分组成,发动机输出动力由分动箱分成两路,一路作为机械力,通过离合器直接传给行星架;另一路作液压动力,通过液压传动传给太阳轮,然后经差动轮合成后由齿圈输出,可实现在1档工作时采用液压传动,使推土机原地启动平稳,发动机性能好;在其它档工作时,由于机械和液压传动相结合,可实现在很大转速范围内无级变速。据小松报道,液压机械传动与液力机械传动相比,推土作业量(每小时作业量,m3/h)可增加29%,燃料经济性(每升作业量,m3/L)可增加24%。2.6机和加速器的连接形式俄罗斯车里雅克宾斯克拖拉机厂-乌拉尔拖拉机厂股份有限公司开发了机械液力式(弹性联轴节+行星式液力换挡变速器)推土机,该机与传统机械式传动系的推土机和液力机械式传动系的推土机相比,有如下特点:(1)与机械式的主离合器硬连接相比,该机采用弹性联轴节取代主离合器,实现了与发动机和变速器的软连接(弹性连接),与安装主离合器要求严格相比较,安装要求低,另外弹性连接可降低和吸收发动机及外载荷引起的冲击振动、扭转振动(但比液力变矩器的柔性连接性能稍差)。(2)采用与液力机械式相同型式的行星式液力换挡变速器,与机械式的变速器相比,操作方便,舒适、灵活。(3)弹性联轴节取代液力机械式的液力变矩器,结构简单、制造方便,耗料少、造价低。不需工作油,属冷态运行,直接传递动力;而液力变矩器为解决工作油和元件运行中的发热问题,还需配置变矩器油散热器,增加了整机的热负荷及消耗散热动力。另外,弹性联轴节的故障比液力变矩器少,维护简单(一般只需调整压盘和接盘间隙),所以制造成本、运行成本、维护成本比液力变矩器低,节油、节能。(4)由于弹性联轴节与发动机直联,直接传递动力,不象液力变矩器需动力传递转换,所以传动效率比液力变矩器高10%~15%。该机对不同工况的适应性,比液力机械式差。3静液压材料的使用和维护机械传动只在传动效率和生产技术水平上面稍有优势,多用于中小型推土机,目前液力机械传动已经逐步取代机械传动成为国产推土机最主要的传动方式。液压机械传动相比液压传动优势并不明显,但其制造成本却要高出许多,且结构复杂,使用和维护都比较麻烦,仅适用于大型特种推土机。机械液力传动目前尚处于探索之中。与机械传动和液力机械传动推土机相比,静液压推土机具有结构简单、牵引性能好、作业效率高、经济性能好、维修保养简便以及具有