浅析工程机械行走闭式系统

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0前言
随着科学技术的迅猛发展,工程机械也不断朝着大型化、重型化、智能化方向发展,为了应对日趋复杂的作业工况,行走驱动系统在追求更大功率、更高效率、更长寿命的同时,还要求具有无级调速,平稳换向等优良性能。

目前,工程机械行走驱动系统采用泵控马达闭式回路调速系统已经得到广泛应用,这也将逐渐成为行走驱动系统的一种趋势。

1泵控马达闭式回路
泵控马达闭式回路调速系统属于容积调速系统,通过改变变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。

在这种回路中,液压泵输出流量全部直接进入液压马达,无溢流损失和节流损失,泵的工作压力取决于负载,因此,具有无级变速、平稳换向、高效、节能的优点。

根据液压泵和马达调速方式,可分为以下三种类型:(1)变量泵-定量马达回路
在这种回路中,由于泵转速和马达排量为恒量,马达转速和输出功率随着液压泵排量改变成比例地变化,马达的输出转矩和回路的工作压力取决于负载转矩,因此作恒转矩输出,主要用于负载转矩变化不大,调速范围较大的传动装置。

当回路中泵和马达都能双向作用时,马达可实现平稳地反向。

(2)定量泵-变量马达回路
在这种回路中,由于泵转速和排量为恒量,马达输出转矩与其排量变化成正比,马达输出转速则与其排量成反比,马达的输出功率和回路工作压力取决于负载功率,因此作恒功率输出。

此系统调速范围很小,且不能换向。

当马达高速运转且排量较小时,回路的速度刚性很低,运动平稳性差,高速承载能力弱。

(3)变量泵-变量马达回路
该回路马达输出转速可分为低速和高速两段进行调节。

在低速段,使变量马达的排量最大,通过调节变量泵的排量来改变马达的转速,称为变量泵一定量马达式容积调速回路工作特性;在高速段,将变量泵的排量调至最大后,改变液压马达的排量来调节马达转速,称为定量泵一变量马达式容积调速回路的工作特性。

此系统调速范围是前面两种调速系统的乘积,且其调速特性适应一般机械的负载要求,因此应用最为广泛。

2典型泵控马达闭式系统工作原理
工程机械行走驱动系统所采用泵控马达闭式回路具有无级调速,使车辆柔和起步、迅速变速和无冲击地变换行驶方向的难得优点,使
其作为行走驱动系统已成为一种必然趋势,国外相关的技术研究已经很成熟且并得到广泛应用。

但与开式回路相比,闭式回路的设计、安装调试以及维护都有较高的技术要求与实施难度。

图1所示的是一个典型的变量泵—定量马达闭式液压系统,闭式泵上集成补油泵、控制模块及补油泵出口过滤器模块,马达上集成回路冲洗阀。

以下分析在闭式系统中,各个元件的作用及在系统处于不同工位下的状态。

由图可知,在闭式液压系统中,主泵1和马达10直接通过管道相连,主泵1上通轴附设一个小排量补油泵6,油箱中的油液经过滤器7进入补油泵6中。

通过EP 控制阀12改变泵的变量,从而改变主油路中液压油的流量和方向,来实现马达10的变速和换向,减少了因为换向引起的压力波动。

当EP 控制阀12处于中位时,补油泵6排出的油液流经过滤器模块11与EP 控制阀12阀芯开口返回油箱,多余的油液则流经补油溢流阀4与泵壳返回油箱,此时变量活塞2及主泵1斜盘都保持中位,主泵1无油液输出,马达10保持停止。

当EP 控制阀12处于左位时,假设图中泵B 口处为高压油,马达B 口正转,补油泵6的液压油依次通过带冷启动阀的过滤器11和阻尼孔后为EP 控制阀12提供油液和压力,迫使变量活塞2向右移动,从而推动主泵1斜盘,主泵1的B 口处开始输出高压油,并流向定量马达10的B 口,于是马达开始正转。

由于马达集成有回路冲洗阀,B 侧高压液压油推动冲洗阀梭阀9,使低压侧一部分系统热油通过冲洗溢流阀8进入马达的壳体中,通过回油管经冷却器回油箱,以便补油泵为系统补充温度低且干净的液压油。

同时,补油泵6排出的油液流经过滤器11后,还从高压溢流阀3中的补油阀向主油路低压侧(A 处)补油,以补偿系统泄漏的流量。

当EP 控制阀12处于右位时,则反之。

由于补油泵为EP 控制阀12的提供油液及压力,因此补油压力必须稳定在一定的范围里。

此外,EP 控制阀可根据输入的电流信号强弱,按比例的开启阀口,从而控制主泵变量活塞推动斜盘的角度,实现系统无级调速。

主泵的排量从零变化到最大排量所需要的响应时间,可以通过改变阻尼孔的大小实现。

在系统正常工作时,补油泵的流量远大于系统的内泄,剩下的油液除补充因回路冲洗阀8打开而失去的部分热油液和提供控制液压油外,其余全部通过补油溢流阀4流经泵的壳体回到油箱。

由此可见,系统低压侧压力即补油溢流阀4的压力。

因此,为了使低压侧液压油可以通过回路冲洗阀8,冲洗溢流阀的开启压力设置要低于补油溢流阀4的压力。

为了使系统压力过高时,压力切断阀5可以实现压力限制及高压溢流阀3实现过压保护作用,压力切断阀5压力设定值要低于高压溢流阀3开启压力值。

这样,当系统压力过高时,首先达到压力切断阀5开启压力,高压油液经过梭阀,开启压力切断阀5,此时补油泵6提供给EP 控制阀12的油液经压力切断阀5回油箱,变量活塞两侧油液也返回油箱,从而推动泵斜盘向中位运动,减小泵的排量。

在某些恶劣工况下,对于存在瞬间变化负载的应用,压力切断阀5相当于高压溢流阀3的先导级溢流阀,高压溢流阀3在系统压力超过压力限制等级后起作用,实现系统过压保护,起到压力消峰作用。

由于高压溢流阀仅在系统瞬间出现压力峰值的工况下短时间开启,这样使得溢流发热最小化,最大限度避免了因溢流发热而引起的液压油过热问题。

这种压力限制和高压溢流功能顺序开启设计组合可以使系统过压保护达到最优化。

3闭式系统的优点
(下转第82页)
浅析工程机械行走闭式系统
黄锋
(广西华力集团有限公司,广西柳州545006)
【摘要】本文简述工程机械行走系统在液压传动泵控马达闭式系统的工作原理及特点,指出行走闭式液压系统将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥出越来越重要的作用,是行走驱动系统未来发展的趋势。

【关键词】行走系统;闭式回路;工程机械
图1
典型的泵控马达闭式系统原理图
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[责任编辑:王静]
(上接第57页)(1)闭式系统变量泵均为集成式结构,集成补油泵及补油、溢流、控制等功能阀组,紧凑的结构不仅节省了安装的空间,而且使得管路连接简单,减少了管路的泄露与振动。

(2)当主泵的排量发生变化时,补油系统不仅能在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,而且通过让多余的油量从泵与马达壳体回油箱的方式进行冷却,提高工作寿命;补油系统的过滤器,提高传动装置的可靠性和使用寿命;此外,补油泵还能为一些低压辅助控制机构提供动力。

(3)仅需从油箱中吸取少量油液,减少油箱体积,便于布置。

4闭式系统的缺点
(1)闭式系统安装调试及维护较为复杂,技术要求高;
(2)闭式系统对油污敏感高,要严格控制好液压油清洁及组装过程中的清洁度;
(3)闭式系统中的液压油仅仅是部分和外界交换,不利于系统散
热;
(4)补油泵一旦压力不足,主泵回程盘将很快损坏,要严格控制好补油泵的进口真空度及补油出口压力。

5结束语
行走闭式系统虽然还存在着一些缺点,但是通过合理控制,就可以充分发挥它的特别适应负载变化剧烈、频繁换向与制动的复杂工况及恶劣的工作环境的独特优点,因此对工程机械行走驱动系统有着重要的应用价值。

随着液压传动技术不断取得重大的突破,液压元件日臻完善,行走闭式系统在工程机械行走驱动系统中的发挥的优势也将日渐凸显。

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[责任编辑:王静]
(上接第5页)度持平,对此解释为在低掺量下,单位横截面的钢纤维根数较少,其分布相对于高掺量的钢纤维砂浆更不均匀,因而可能在荷载达到极限荷载之前裂缝的扩展阶段,断裂面上的钢纤维数量不足[8]。

对于OL13/.20局部铺设增韧钢纤维砂浆韧性指数随水胶比减小而增大,这与整体掺入钢纤维时,水胶比对韧性指数的影响趋势是相同的,所以在某些工程应用中,如果要掺入钢纤维来提高工程构件的韧性,在控制钢纤维体积掺量的前提下应该优先选择水胶比较小的水泥基材料,所以可以在保证工程构件达到质量要求,同时又节约了成本。

4结论
恒定水胶比下,局部铺设钢纤维砂浆抗弯强度随着钢纤维体积掺量的增加而增大;钢纤维砂浆韧性指数随体积掺量的增加而增大。

采用局部铺设增韧时,由于纤维主要分布在砂浆梁中和轴以下,当体积掺量每提升0.5%,纤维分布区域内的相对体积掺量提高了1.0%,钢纤维的数量优势进一步得到发挥。

局部铺设增韧钢纤维砂浆抗弯强度随水胶比增大而降低;韧性指数随水胶比增大而减小。

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[责任编辑:丁艳]
13-11
021-1008-100
0-1015
r 4+54r 3
1
3
-120
21-100
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至此,四阶行列式彻底化为上三角行列式,容易计算对角线上元素的乘积为40。

1.4归纳行列式化简的规律特点
所谓上三角行列式,即对角线下方的元素全部为0.因此,在化简过程中,可以从a 11到a nn 逐步化简,并注意计算中元素较小、取整,以
方便计算。

现将上述步骤整理如下:
第一步,选择a 11=1或较小
第二步,化a 11下方为0,即a i 1=0(i =2,3,…,
n )第三步,选择a 22较小
第四步,化a 22下方为0,即a i 2=0(i =3,4,…,n )……(重复前面过程至化简结束)这样递推一般步骤的另一个好处,就是可以将手工的计算步骤和计算机编程结合,容易上机推广。

2结束语
“线性代数”所有的计算本质上都可以归结为初等变换,而初等变换过程的核心就是行列式的化简问题,因此,熟练掌握行列式化简这一基本方法这对学好线性代数课程的意义重大。

本文仅仅是个人在线性代数教学实践中的一些尝试,希望能和更多的同行相互学习交流,以提高本学科的教学质量。

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[责任编辑:王迎迎]
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