静液压驱动在农业机械行走装置上的应用与发展趋势_金文胜

第16卷　第3期2001年9月

内蒙古民族大学学报(自然科学版)

Journal of Inner M ongolia University for Natio nalities

V ol.16　No.3

Sep.2001

静液压驱动在农业机械行走装置上的

应用与发展趋势

金文胜1,安国军2,刘喜海3,孙晓丽4,杨昕宇2

(1.内蒙古民族大学理工学院,内蒙古通辽　028043;2.内蒙古赤峰市翁牛特旗农机推广服务公司,内蒙古赤峰　024500;

3.内蒙古通辽市奈曼旗土城子乡农机站,内蒙古奈曼　028300;

4.大连瓦轴集团,辽宁瓦房店　116300)

摘　要:介绍了静液压驱动的优点,简述了静液压驱动在农业机械行走装置上的应用现状,分析了静液压驱动

在行走装置上的发展趋势.

关键词:静液压驱动;农业机械行走装置;应用;趋势

中图分类号:S219.032.1 文献标识码:A 文章编号:1671—0185(2001)03-0252-06

Application and Trend of Hydraulic Driving in Agricultural

Machinery Implements Running

JIN Wen-sheng1,AN Guo-jun2,LI U Xi-hai3,SUN Xiao-li4,YANG Xin-yu2

(1.College o f Science and Engineering,Inner M ong olia U niversity for N ationalities,To ngliao028043,China;

2.Po pula tity Company for Ag ricultural M achine of Wengniute County,Chifeng024500,China;

3.Ag ricultural M achine O ffice of T ucheng zi Tow n,Naiman County,N aiman028300,China;

4.W azhou Company of Dalian City,Wafang dian116300,China)

Abstract:The advantages of quiet hydraulic driving are introduced and the current state of applica-

tion of hy draulic driving in agricultural machinery implements that are driven.The trend of hy-

draulic driving in the im plements that be gone on is analy zed.

Key words:Hy draulic driving;Ag ricultural machinery implement Running;Application;Trend

用液压油为工作介质传递动力和进行控制的液压传动,其液压功率是通过液体的压力和流量传递的.按工作原理或根据压力和流量两参数哪一个占主要地位,液压传动可分为容积式和动力式两大类〔1〕:容积式液压传动是利用密封容积内受静压力的液体来传递动力的(帕斯卡原理),其特征是流量小压力大占主要地位,因此,常将用高压油传递动力的液压系统称为液压传动或静液压传动.静液压驱动就是将发动机的机械能带动液压泵转换为液压能,而液压泵输出的高压液体经操纵调节装置进入装在行走轮附近或直接装在轮内的油马达,重新将液压能转换为机械能,使车轮作旋转运动的一种驱动方式〔2〕.

组成静液压驱动系统的主要工作部件是油泵、操纵调节装置和马达.作为主油泵常采用变量轴向柱塞泵,因为该泵结构紧凑,排量可变,工作压力和传动效率都较高,工作寿命长,这种泵型有斜盘式和斜轴式.操纵调节装置包括一般液压阀和根据系统某些特殊要求而另行设计的其它阀类.油马达可采用高速轴向柱塞式油马达或低速大扭矩油马达.高速轴向柱塞式油马达的结构同轴向柱塞式油泵相类似.此类马达工作速度较高,输出转矩较小,所以须经调速机构才能带动驱动轮旋转.单作用和多作用低速大扭矩径向柱塞马达都得到应用,而单作用油马达工作性能较好,成本较低,旋转速度较高,但在相同排量下其重量和轮廓尺寸都比双作用油马达大〔3〕.

动力式液压传动是利用运动着的液体动能来传递动力的(动量矩原理)〔4〕,其特征是压力小流量大占收稿日期:2001-06-10

作者简介:金文胜(1942-),男,教授,主要从事农机化学科的教学与应用研究工作.

主要地位,因此,常将它称为动液压传动.主要元件有液力偶合器和变扭器.动液压传动装置由于输出转速随负荷而变,无级传动在高效率区窄,又没有固定的传动比等,不适合农业机械工况的要求,主要用在工业拖拉机、工程机械及某些城市的公共汽车上.

农业机械行走装置采用静液压驱动仅有近50年的历史〔5〕,自从英国国立农机研究所(N IAE )于1954～1956年研究成功第一台液压驱动的农用拖拉机以来,已引起世界农业工程技术界的广泛注意,被看成是拖拉机传动装置的一次革命,从此各国,特别是主要工业国家争相投入研制,取得可喜的成果.

静液压驱动拖拉机的主要优点是能方便地实现无级变速,而且速比变化范围较大;操纵简单,并可实行倒驶、制动及不需要起步离合器等.它可在各种作业要求的合理速度下进行工作,而且不需换档、功率流不中断〔5〕,因此生产率可提高28%左右;同时,驾驶员的劳动强度也大为减轻.因此,近20年来,国外大中小型拖拉机采用静液压驱动机型的产品发展很快.

作为农业机械代表的自走式联合收获机的行走装置几乎全部采用了静液压驱动,而且比在拖拉机上使用获得更快的推广,成为当前重要的发展趋势,这主要基于联合收获机结构和使用上有特殊的优点〔2-5〕:它有效地适应被收获作物的不同长势,为维持一定的喂入量、保证生产率和作业质量而进行有效地无级调速;传输动力只需两条油管(软管和钢管),可省掉许多多余的传动机构,使整机结构布置合理、质心高度相对降低;操纵换向、变速方便,为实现自动控制创造更有利的条件;静液压传动传动效率低,更适用于驱动联合收获机行走装置功率仅占发动机功率的一小部分(约20%～25%)的需要,对整机而言,油耗相对降低.

值得提出的是,静液压驱动的传动效率比机械传动低15%,成本高20%左右,因此,在近期还不大可能完全取代机械驱动的那些农业机构,是发展滞后的主要障碍.但从改善拖拉机使用性能和扩大其综合利用范围及提高生产率的观点来看,这些缺点将随着工业技术水平的发展,而逐步被克服.

1　静液压驱动在农业机械行走装置上的应用

为适应不同农业机械行走装置对行走速度和输出转矩及功率的需要,随泵与马达的组合方式和组合结构的形式不同〔1-4〕

,静液压驱动可采用不同的调速形式和不同的油路来达到这些要求.

1.1　静液压驱动行走装置的调速形式　根据调速原理n M =Q p /q M ,改变进入马达的流量Q p 或者改变马达的排量q M ,都可实现马达速度n M 的变化.静液压驱动的调速回路多采用节流调速和容积调速,按照泵与马达的配合情况可分为下列4种〔1-5〕.

1.1.1　

定量泵与定量马达的节流调速系统

图1　最简单的静液压驱动系统Figure 1　The system of the most simple quiet hydraulic driving 如图1所示,这种系统最简单,由于泵与马达都是定

量,据上面公式不能变速;若马达工作压力不变,则只能

获得恒定转矩.如果采用节流分流来调速,无论采取哪种

节流方式,由于油液需在较高压力下通过节流阀和溢流

阀,引起压力损失较大,系统发热和效率降低,虽然回路

结构简单、操作方便,能获得较低的运动速度并能实现无

级变速,但只适宜于小功率拖拉机或部分联合收获机导

向轮的静液压驱动中.

1.1.2　变量泵与定量马达的容积调速系统

图2(a )所示,这是靠改变泵的排量q p 来实现无级调速的回路.马达2的回油又回到油泵1的入口,油液不经油箱而直接在系统内循环,构成闭式回路,闭式回路省去了一个容量很大的油箱,并且油液基本上在系统内部循环,可以减少空气渗入系统而引起的一系列问题,因此,容积调速都为这种回路.在高压管路上接有高压安全阀3用以防止系统过载,为补偿油泵和马达的泄漏,在低压管路上接一个小容量的补油泵10和单向阀6,向变量泵供油,以改善泵的工作情况和防止空气渗入管路中.补油泵的工作压力由溢流阀5来调定.补油泵还能降低闭式回路中油液的温升,它不断地将油箱中的冷油送入系统.而原系统中多余的热油可从溢流阀流入油箱.在不考虑泄漏和摩擦损失253第3期 金文胜等:静液压驱动在农业机械行走装置上的应用与发展趋势