拖拉机液压系统负载感应技术的应用分析

收稿日期：２００８－０８—２０
万方数据
拖拉机与农用运输车第５期２００９年ｌＯ月
人导向杆７中的油道作用在斜盘控制柱塞６上，推动柱塞外伸使斜 盘摆动，斜盘倾角减小实现油泵变量。 油泵出口的压力油问时作用在高压阀９上．阀下部作用的高压 弹簧ｌＯ较硬，其调定压力为２０ ＭＰａ。当油泵出口压力超过该调定值 时。高压阀压缩弹簧ｌＯ下移，压力油通过高压阀的抬肩打开单向闵５ 进入导向杆７中的油道作用在斜盘控制柱塞６上，压缩斜盘控制弹 簧使斜盘倾角减小。斜盘移动到一个合适位置，只提供足够的流量 补偿系统内部泄漏，维持系统最高２０ ＭＰａ的极限压力。补偿器内的 单向阀５是确保从高压阀到控制柱寨的油路畅通。 若负载感应阀或高压阀上移使泄油通道打开，斜盘控制柱塞中 的一部分油液通过导向杆的油道，经负载感应阀和高压劂的抬肩，由 油口４流到油泵壳体内。 １．２动态节流孔 动态节流孔是拖拉机负载感应液压系统的速度调节元件，连接 在油泵出口和压力传感系统之问。当压力传感系统中有油液流动， 能在节流孔两端产生压力差，将带压力差的油液反馈到油泵补偿器 负载感应阀两端，可以实现对负载感应阀位置的控制，也就进一步控 制变量泵的斜盘倾角和排量。为了使压力传感系统的压力不为零， 在其油路上设置液阻以提供背压。拖拉机负载感应液压系统在液压 转向油路｝二设置单向节流阀，当转向手动象不ｊｒ作时，压力传感系统 的油液通过单向节流阀内的节流孔，然后通过转向手动泵流回油箱。 １．３信号单向阀 拖拉机负载感应液压系统可以实现多负载控制。所有远控阀、悬 挂系统和转向系统中都包含一个由信号单向阀组成的压力传感油 路，它和各回路中的油缸工作腔压力相等。传感压力可以沿着传感 油路传递到油泵的负载感应阀，根据负载要求控制油泵斜盘转动一 定角度来保证正确供油。 单向节流阀和转向手动泵流到油箱。当油泵出口油压升高到２．７５—
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油压作用力大于弹簧力时，控制柱塞推动斜盘摆动使倾角减小，油泵 流量降低。 ２）压力流量补偿器 压力流量补偿器是拖拉机负载感应液压系统的核心元件，包括 负载感应阀和高压阀，它是柱塞泵的变量控制机构，其主要结构如图 １所示。
系统的主要结构
拖拉机负载感应液压系统一般由负载感应变量柱塞泵、速度调
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节元件、压力传感元件等部分组成。泵卜集成有压力流缝补偿器。它 由负载感应阀和高压阀组成。负载感应阀用于控制油泵出口至油缸 进口之间的压力差。它与速度调节元件配合使用保证进入油缸工作 腔的流耸满足负载需要；高压阀用于限定油泵出口的最高篮力，当压 力超过其调定值时，能控制油泵的流量减小并趋近于零，以实现高压 保护。 １．１变量柱塞泵 １）主泵体 油泵为通轴倾斜盘式柱塞泵，端面配流．通轴穿越转动缸体和斜 盘内孔，斜盘由两个半轴支撑在油泵壳体上。斜盘倾角的变化由作 用在其上的弹簧力和斜盘控制柱塞中油液压力相互平衡来控制，当
Ｆｉｇ．２ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｌｏａｄ－ｓｅｎｓｉｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ
根据拖拉机液压系统负载的不同工况，负载感应液压系统有３ 种不同的工作模式： １）低压待机状态。发动机启动前，变量泵斜盘的倾角处于最大。 因此，发动机一启动，油泵就产生流域。当各负载控制阀都处于中 位，系统无流鼍或压力要求时，油泵出１：３压力油通过动态节流孔，经
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万方数据
章倩等：拖拉机驾驶室舒适性满意度情况调查研究
２．４驾驶室内室的密封性满意度情况 当被问及“您对现有驾驶室的密封性是否满意”时，２０％的样本 选择了“是”，８０％的样本选择了“否”。在进一步问其原因时，选择 “是”的６人中有一半表示“还可以”，另一半表示“新车还不错，用了 一年之后就很差了”；而选择“否”的样本中，很多人表示，国产拖拉 机驾驶謇的密封性都比较羞，驾驶室的门窗漏风，密封条不起作用。 工作时噪音很大，灰尘很大，不仅经常眯眼。而且吸进身体后，肺部也 不舒服，有的样本在农忙时必须要戴ｕ罩才能工作。提到驾驶室的 密封性，很多样本迫切希望企业在设计时能对这一方面进行改进，因 为他们在工作的时候切切实实体会到了密封性不好所导致的“不 舒适”。 ２．５空调与暖风设备的需求情况 样本中８７％的人表示“有必要”在驾驶室安装空调与暖风设备， 另有１３％的样本认为“没必要”。赞成的样本表示：驾驶室夏天太 热，冬天太冷，尤其是夏天，室内温度能达到４Ｊ０℃以上，工作时容易 中暑。有部分样本近期准备自己装空调。而不赞成的样本主要持３ 种观点：一是驾驶室内根本没有空间安装空调。即使想装也没有地方 装；二是这些设备十分耗油，会影响拖拉机的功率；三是没有必要装 空调，安装电风扇就可以了。 但是当进一步间及“您是否愿意承担因此而增加的价格成本” 时。本来赞成装空调安装空调与暖风设备的人中又有６２％的样本表 示不愿意。样本中只有３３％的人愿意承担增加的成本，这说明，我 国农民的拖拉机购买力相对来说还比较弱，即使“安装空调与暖风设 备”会大大改善他们在冬夏季节工作的舒适性，但因此Ｉｆｉｉ增加的价格 成本却又成了一个“拦路虎”，很多人不愿意去承担。 ２．６职业病情况 在回答“长期驾驶拖拉机后，您是否发现身体有经常性的不舒服 或患上一些职业病”时，８７％的样本表示“是”，１３％的样本选择 “否”。大部分的驾驶员都患有不同程度的腰痛、椎间盘突出、坐骨 神经痛、胃下垂、耳朵听力受损等职业病。预防这螳职业病首先要求 驾驶员自己做好自我保护；其次，则需要通过对驾驶室舒适性的改 进，设计更人性化的驾驶室，从而预防并缓解驾驶员的职业病。 ２．７品牌满意度情况 样本使用过的拖拉机品牌主要有：东方红、Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒ、欧豹、江 苏、黄海金马，铁牛、丰收、上海５０、前苏联的ＤＴ、朝鲜的千里马等。 用户比较满意的品牌主要有：东方红、Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒ和欧豹。 对于“东方红”品牌，很多用户反映：拖拉机的挡位配置非常合 适，但水箱的散热不好，装配比较粗糙，用了一年后返修率比较高，而 且配件比较贵；“欧豹”的拖拉机外形呈流线犁设计，比较好看，包括 轮胎中的配重，造型像牡丹花，给人美的享受；Ｊｏｈｎ Ｄｅｅｒ的顶棚设计 很好，顶棚外有两个“小耳朵”，方便维修的时候将顶棚拎起来．细节 参考文献：
Ｆ嘧．１ １．流鼍控制弹簧２．接传感压力油３．负载感戊阀４．接油泵壳体 ５．单向阀６．斜盘控制十｝塞７．导￥１ｔｆ－８．接油泵出１３压力油 ９．高ＪＥ阀ｌｏ．高ＪＥ弹簧 圈１ 压力流量补偿器结构简图
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｆｌｏｗ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ
负载感应阀３上端作用油泵出口的压力油，下端作用流量控制 弹簧１以及通过油道２引入的传感压力油，流量控制弹簧较软。当负 载感应阀两端产生２．３—２．７ ＭＰａ的压力差时，压力油克服弹簧力推 动负载感应阀３下移打开进油通道，油液通过油道８和滑阀抬肩进
ｔｒａｃｔｏｒｓ，ａｎｄ
ｔｒａｃｔｏｒａｎｄｏｐｅｒａ来自ｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ
ｌｏａｄ・ｓｅｍｉｎｇ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇ｝ｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ
ｈｉｓｈ—ｐｏｗｅｒ
ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ．
Ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｎ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏａｄ－ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎ Ｔｒａｃｔｏｒ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ
ＢＩ Ｘｉｎ—ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｌｅｉ，Ｌ／Ｐｅｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ
ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｈｅｚｉ
转向手动泵
２系统的工作原理
２．１系统的工作原理 拖拉机负载感应液压系统的基本工作原理是压力补偿，这种补 偿是在油泵中进行，可以根据负载需要自动调整输出流量。其工作 原理简图见图２所示。
器负载感应阀。 ２）给动态节流孑Ｌ提供背压维持最低传感压力。将系统较低的压 力提升到足以平顺转向的压力，以满足从中立到转向的要求。
第３６卷第５期 ２００９年ｌＯ月
拖拉机与农用运输车
Ｔｒａｃｔｏｒ＆Ｆａｒｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ
Ｖ０１．３６ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．，２００９
拖拉机液压系统负载感应技术的应用分析
毕新胜，王磊，李鹏
（石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子８３２００３）
摘要：负载感应技术能满足液压系统动力元件和外界负载功率匹配要求。具有显著的节能效果，因此在国外大功率拖拉机液压 系统中得到广泛应用。本文介绍了大功率拖拉机负载感应液压系统的主要元件及其工作原理，分析了系统特点，对国内设计研究 高效节能的拖拉机液压系统具有一定的参考价值。 关键词：负载感应；大功率拖拉机；液压系统；节能 中图分类号：￥２１９；ＴＨｌ３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０００６（２００９）０５－０００１－０２
ｏｕｔｅｒ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈａｔ’ｓ ｗｈｙ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｅｉｇｎ
ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ｐｏｗｅｒ ｔｒａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｉｓ
２．３—２．７
ＭＰａ的差动压力时，负载感应阀压缩掸簧移动，使斜盘保
持流鼙增加且压力稳定的位置。 如果系统要求减小流量，油泵出口压力增加到大于传感油路压 力２．３—２．７ ＭＰａ以上，压力油使负载感应阀移动，让一部分油液流 进控制油缸压缩弹簧减小油泵流量。当油泵的流量降到要求的流量 时，负载感应阀响应，阻断到控制油缸的通道，把油泵斜盘锁定在某 一合适的角度。 系统中流最的多少由回路负载控制阀的开口尺寸决定，开口可 以是滑阌行程或流景控制阀。不间负载之间的压力差由补偿器补 偿，各负载控制阀两端的压力差与其控制的流量相对应，各负载可以 有效地受各自控制阀的控制。 ３）高压待机状态。如果系统发生高负荷或油缸到达行程终点， 油泵出几压力将升高到高压阀调定的２０ ＭＰａ最高压力。此时，高压 阀移动．油泵出ｕ压力油经高压阀进入斜盘控制油缸使斜盘倾角减 小至接近零偏角。油泵的流缱仅供补偿系统内漏并维持系统最高的 极限压力。 油泵一直保持高压待机状态直到克服负载或负载控制阀恢复到 中立位置。当阀恢复到中位时，负载控制阀到传感油路的压力反馈 断开，油泵出口的油液通过动态节流孔，经转向回路上的单向节流阀 排回油箱，系统又同到低压待机状态。 ２．２压力传感系统的作用 压力传感系统的作用有２个： １）将来自负载控制阀和转向手动泵的传感压力提供给油泵补偿