装载机液压行走系统

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ＨＳＴ是一种可以在全车速范围内实现无级变速的传动方式，将其应用于装载机的行走系统，在很大程度上提高了装载机操作舒适性、布局合理性以及功率等各项性能。

目前，世界上先进国家新开发的小型装载机几乎都采用ＨＳＴ，并有向大型装载机发展的趋势，与传统的液力机械装载机相比，具有很大优势。

1　Ｔ／Ｍ和ＨＳＴ分析比较
装载机作业特点：边行走边作业，移动中进行作业，行走装置和工作装置同时动作；循环作业，频繁地起步和前进后退，不断地加减速；掘削时低速大驱动力，转移时在路上需高速行驶，所需驱动力和速度变化范围广。

1.1　Ｔ／Ｍ的缺点
Ｔ／Ｍ是变矩器加动力换挡变速箱，基本上适应装载机作业特点。

因此在装载机上广泛采用，但存在以下不足：①作业时经常在低速大驱动力下工作，此时变矩器效率较低，油耗大；②切入铲土时，发动机负荷大转速降低，不能充分利用发动机功率，作业效率低，作业装置和行走装置同时工作时，很难使发动机控制在最大功率点工作，主要是行走变矩器输出功率难控制调节，过去曾采用滑差式离合器来进行功率调节，但功率损失大；③变矩器变速范围小，因此必须采用动力换挡变速箱，作业时需频繁换挡（每小时高达
１０００次）司机劳动强度大，现采用电操纵和微机控制自动换挡，价格较贵。

1.2　ＨＳＴ的优点
１）液压传动元件位置独立，布置方便：①发动机布置在车辆最后部可代替平衡重，在确保稳定性前提下，可降低车重，与相同等级Ｔ／Ｍ车相比，重量降低约１０％以上；②ＨＳＴ液压部件独立布置，装载机中部没有大部件，空地大，可设计选取合适的轴距和大的折腰角度，轴距减小，使转向半径减小；③ＨＳＴ动力传动装置系统，布置位置可放低，使整机重心位置降低，提高稳定性；④发动机布置在后部，维修保养方便。

２）ＨＳＴ在全车速范围内可实现无级变速，发动机功率利用率好。

ＨＳＴ传动综合效率比Ｔ／Ｍ传动高，油耗较低。

３）ＨＳＴ行走只需操纵油门踏板就能自动变速，从最大牵引力至最高车速范围内平稳地行走而不需换挡。

前进后退换向只需操纵手柄（或按钮）。

如果将换向手柄（或按钮）设置在方向盘上，那么整个行走过程手可以不离开方向盘，操纵轻便容易，好像驾驶自动换挡小汽车，对不熟练的司机很适合。

４）行走微动性能好，ＨＳＴ车可通过微动踏板，改变变量泵斜盘倾角，使车速平稳连续变化。

５）ＨＳＴ具有制动效果。

ＨＳＴ车在坡道上行驶，操纵很简单，下坡放油门踏板，上坡踩油门
装载机液压行走系统
Hydraulic running system of loaders
张久林，黄宗益，李兴华
ZHANG Jiu-lin, HUANG Zong-yi, LI Xing-hua
（同济大学，上海　２０００９２）
介绍了液压传动（ＨＳＴ）装载机较液力机械传动（Ｔ／Ｍ）装载机的优势，并以小松ＷＡ３０－３、
ＷＡ３０－５全液压装载机为例，对其传动系统、操纵系统和液压行走系统作了较为详细的介绍。

液压传动；无级变速；液力机械传动；液压行走系统
［摘　要］［关键词］专　题　研　究
建筑机械化　２００７（０３）
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踏板。

因此行驶时制动器使用频率大大减少，可延长制动器使用寿命，同时行车安全性提高。

６）掘起力和行走驱动力匹配好。

行走驱动和工作装置可实现综合控制，使掘起力和行走驱动力合理匹配。

2　装载机液压行走传动系统和操纵系统
2.1　液压行走传动系统基本组成
图１为小松公司装载机液压行走传动系统布置图。

液压行走传动系统由液压泵、液压马达、分动箱和前后驱动桥等组成。

驱动功率匹配良好。

３）运转模式切换机构　８为运转模式切换机构。

通过它可控制油门开度的最大位置。

有两种运转模式：通常和柔和，分别有相应不同的油门最大开度限位。

一般情况采用通常运转模式，夜间作业或市内作业等要求低噪声场合采用柔和运转模式，该模式最大牵引力降低２％左右，对通常装载作业能满足要求。

４）脚踏式停车制动　采用脚踏式停车制动操纵简单，轻轻踩一下停车制动踏板（图２中１）就能制动。

解除停车制动，只需拉一下停车制动解除操纵杆（图２中２）。

当停车制动器起作用时，方向电操纵杆即使在前进或后退位置，机械也不会行走。

当发动机熄火时，如忘记将停车制动器制动，会自动报警。

５）油门踏板　５为油门踏板，操纵它就能起
步、加速、减速和停车，全车速范围自动变速，操纵简单方便，初学者很容易掌握驾驶。

3　装载机行走液压系统
图３为小松装载机行走液压系统图。

它由主液压泵（带变量油缸）、补油泵、液压马达（带伺服油缸）、控制阀等组成。

3.1　液压泵控制
１）方向控制　采用双向变量柱塞泵，通过电开关操纵前进后退换向电磁阀，改变液压泵油流方向，实现行驶方向改变。

该阀有３个位置（前进、中位和后退），对应前进、后退和停车。

2.2　液压行走装载机操纵系统
图２为液压行走装载机操纵系统图。

它由以下操纵杆和操纵踏板组成。

１）方向操纵杆　图２中３为方向电操纵杆，操纵装载机前进和后退。

带锁住装置，能将操纵杆固定在所操纵的位置。

操纵时手可以不离开方向盘，用手指操纵。

为防止意外走动，方向电操纵杆不在中位，发动机就不能启动。

２）制动踏板　９为左右制动踏板，右制动踏板和微动阀连动，操纵此踏板，通过微动阀，改变变量泵先导控制油压，使变量泵排量降低，实现机械微动，使铲装作业时工作装置功率和行走
专　题　研　究
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２）车速控制　补油泵排量随发动机转速（油门开度）自动变化。

在其出油道上设节流孔C ，液流经过节流孔C 产生的压差∆p 与补油泵的流量有关，而补油泵是定量泵，其流量与发动机转速成正比，将此压差∆p 引入ＤＡ控制阀，此ＤＡ控制阀在以下３个力作用下取得平衡即压差∆p ，弹簧力和通向液压泵变量油缸反馈的先导油压p 。

液压泵的变量油缸在弹簧力作用下，处于中位排量零，随着操纵变量油缸的先导油压p 的增大，液压泵排量随着增大。

压差∆p 确定先导油压p ，发动机转速确定节流孔前后压差∆p 。

因此操纵油门踏板，改变发动机转速n ，∆p 和液压泵排量随之改变。

当发动机在怠速状态时，液压泵排量为零。

随着发动机转速增高，液压泵排量逐渐增大，实现自动控制。

由于变量泵是油门连动控制的，因此只需操纵油门踏板就能控制车速。

３）微动控制　微动阀操纵可以通过连杆和制
动踏板连动，微动阀也可以独立布置。

通过制动压力来操纵微动阀，使控制液压泵排量的先导油压降低，减小液压泵排量，能实现与发动机转速（油门开关）无关，即使发动机在高转速下，而液压泵的输出流量很小，实现机械微动。

４）高压切断控制　当静压驱动系统油压达到设定最大值，高压切断阀切断通向换向电磁阀的先导油压，使液压泵变量油缸油压下降，液压泵变至最小流量，减少能量损失。

3.2　液压马达控制
图３液压系统采用变量马达，其控制装置由前进后退梭形阀、伺服阀和变量油缸组成。

液压马达的排量由伺服油缸活塞杆位置确定，其位置由伺服阀控制。

伺服阀阀芯右端受控制液压泵排量的先导油压作用，其阀芯左端受静压驱动系统油压反馈作用和弹簧力作用。

伺服阀在液压泵先导油压、驱动系统油压和弹簧力作用下取得平衡，确定其位置。

伺服阀芯位置确定伺服变量油缸活塞杆位置，活塞杆位置确定液压马达排量。

从力平衡可知：随着系统油压增加，液压马达排量增大，随着液压泵先导控制油压上升，液压马达排量下降。

液压马达排量随液压泵先导控制油压（发动
机转速）上升而下降，当发动机在怠速状态时，液压马达排量处于最大位置，随着发动机转速上升，液压马达排量逐渐减小。

前进后退梭形阀的作用是前进后退变化时，实现高低压油路转换。

采用以上控制实现全程自动无级变速，如图４所示，图中虚线为ＷＡ３０－３液力机械传动装载机二级变速牵引特性曲线；实线为小松ＷＡ３０－５全液压装载机无级变速特性曲线。

（编辑　徐祖华）
［中图分类号］ＴＨ２４３［文献标识码］Ｃ　
［文章编号］１００１－１３６６（２００７）０３－００２４－０３［收稿日期］２００６－０９－２５
专　题　研　究。