2-2 履带车辆的转向液压传动.

情境二复杂机械的液压传动

任务2 履带车辆的转向液压传动

一、结构与工作情况

1、结构

外形图：

履带式与轮式行驶系统相比，有

如下特点：一是支承面积大，接地

比压小。因此履带车辆适合在松软

或泥泞场地进行作业，下陷度小，

滚动阻力也小，通过性能较好。二

是履带支承面上有履齿，不易打滑，

牵引附着性能好，有利于发挥较大

的牵引力。三是结构复杂，重量大，

运动惯性大，缓冲性能差，“四轮一

带”磨损严重，造价高，寿命短。

因此履带车辆的行驶速度不能太

高，机动性能也较差。四是履带车

辆还可在高温场地工作，加之其“低比压”、“大牵引力”的突出优点是轮式车辆无法代替的。

2、转向系统图：

发动机的功率分两路传

递，一路通过齿轮传到变速

机构，由车辆根据需要换入

所需挡位；另一路由变量泵

定量马达机组传到两侧两个

汇流行星排的太阳轮。然后，

通过汇流行星排将两路动力

汇合后，分别通过两侧汇流

行星排的行星架输到两侧履

带。因两侧太阳轮转动方向

相反，所以输出到两侧履带

的转速大小不相等，造成两

侧履带产生速差而使车辆转

向。

二、转向液压传动系统

1、传动系统图：

图5－1履带车辆－挖掘机的外形图图5－2履带车辆转向系统

如图5－3，该系统采用的是双向变量泵和定量马达组成的容积式调速方式，通过调节液压泵的排量来改变液压马达的输出转速，以实现履带车辆的双向无级转向。它主要由变量柱塞泵、补油齿轮泵、定量柱塞马达、换向阀、单向阀、溢流阀、油箱、油管和滤油器等元件组成。

2、工作原理

当发动机带动变量泵2转动时，液压泵将发动机的机械能转换

为液压能，输出压力油，驱动马达

10转动。调节变量柱塞泵斜盘摆角

的大小和方向，即改变液压泵输出

流量的大小和液流的方向，从而使

马达输出不同大小和方向的转速。

马达回油与变量泵的吸油口相通，

形成闭式回路。

由于泵、马达组成的是闭式液压回路，为了补充闭式回路中因泄漏而造成的油液损失，系统中设有补油系统，如齿轮泵1、单向阀4和5、定压溢流阀11等；为了使补油系统循环并带走变量泵和定量马达工作中因功率损失而产生的热量，控制油液的温度，系统中设有换向阀8和背压阀9；为防止液压系统过载，还设有安全溢流阀6和7。

三、柱塞泵

柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动，使密封容积产生变化来实现吸油和压油的。由于柱塞和缸体内孔均为圆柱表面，因此加工方便、配合精度高、密封性能好、容积效率高，同时，柱塞处于受压状态，能使材料的强度性能充分发挥，只要改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量，所以柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量调节方便等优点。由于单柱塞泵只能断续供油，因此作为实用的柱塞泵，常以多个单柱塞泵组合而成。根据其排列方向不同可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。径向柱塞泵径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，且配油轴受到径

图5－3 履带车辆转向液压系统1－液压泵 2－变量泵 4、5－单向阀向阀 6、7－安全溢流阀 8－换向阀9－背压阀 10－双向马达 11－溢流阀 图5－4 轴向柱塞泵的工作原理

1－斜盘 2－滑履 3－压板 4、8套筒 5－柱塞 6－弹簧 7－缸体 9－转轴 10－配油盘

向不平衡液压力的作用，易于磨损，这些都限制了它的转速和压力的提高，因此目前应用不多。这里只介绍轴向柱塞泵。

1、 轴向柱塞泵的工作原理

轴向柱塞泵的工作原理见图5－4。轴向柱塞泵的柱塞平行于缸体轴心线。它主要由柱塞5、 缸体7、配油盘10和斜盘1等零件组成。斜盘1和配油盘10固定不动，斜盘法线和缸体轴线间的交角为γ。缸体有转轴9带动旋转，缸体上均匀分布了若干个轴向柱塞孔，孔内装有柱塞5。套筒4在弹簧6作用下，通过压板3而使柱塞头部的滑履2和斜盘紧贴，同时套筒8则使缸体7和配油盘10紧密接触，起密封作用。当缸体按图示方向转动时，由于斜盘和压板的作用，迫使柱塞在缸体内做往复运动，使各柱塞与缸体间的密封容积增大或缩小变化，通过配油盘的吸油窗口和压油窗口进行吸油和压油。当缸孔自最低位置向前上转动（前面半周）时，柱塞在转角0～π范围内逐渐向左伸出，柱塞端部的缸孔内密封容积增大，经配油盘吸油窗口吸油；柱塞在转角π～π2（里面半周）范围内，柱塞被斜盘逐渐压入缸体，柱塞端部密封容积减小，经配油盘排油窗口而压油。

如果改变斜盘倾角γ的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量。如果改变斜盘倾角的方向，就能改变泵的吸压油方向，就成为双向变量轴向柱塞泵。

2、轴向柱塞泵的排量和流量 由图3-12所示，若柱塞数目为Z ，柱塞直径为d ，柱塞孔的分布圆直径为D ，斜盘倾角为γ时，泵的排量V 为 V =

Z Dtg d γπ

24

(5－1)

设转速为n B ,容积效率为υη，则泵输出的实际流量为

V Zn Dtg d q ηγπ

24

=

(5－2)

由于柱塞的瞬时移动速度不相同，因而输出流量是脉动的，不同柱塞数目的柱塞泵，其输出流量的脉动率也不同。其大小变化规律见表5-1所示。

由表5－1可以看出柱塞数较多并为奇数时，脉动率较小。故柱塞泵的柱

塞数一般都为奇数。从结构和工艺考虑，常取z=7或z=9

3、轴向柱塞泵的结构

图5－5为手动变量机构的轴向柱塞泵结构图。变量时，转动手轮18，使丝杆17随之转动，带动变量柱16沿导向键作轴向移动，通过轴销13使支承在变量壳体上的斜盘15绕钢球的中心转动从而改变了斜盘倾角γ，也就改变了泵