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2004-07-1514:37:281、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。2100t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。阀6=10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；