液压机械传动技术研究

avilozajomaye

[摘要]机械系统的传动方式主要有机械传动、液压传动和液压机械传动三种。本文详细分析了液压机械传动系统的参数调节和传动方式，并且分析了液压机械传动控制系统的设计方案。
[关键词]液压机械传动；技术分析；控制系统
一、引言
机械系统的传动方式主要有机械传动、液压传动和液压机械传动三种。机械传动系统负荷适应性能差，多档传动结构复杂，制造难度大，成本高，只能达到操作速度的调节水平；液压驱动系统高效区域狭窄，驱动方式转速范围窄，高速运转时传动效率低。液压机械传动可以结合液压和机械传动方式的优点弥补机械，液压机械和液压传动三种模式的不足，是一种更为理想的机械传动方式。
二、液压机械传动参数设定
液压机械传动系统具有许多静态参数，包括发动机外部特性曲线（功率，扭矩和燃油比），液压泵和液压马达排量，额定压力和额定转速，变速桥高低速齿轮比等，参数匹配不好会影响到机械传动的功率、经济性和传输系统的可靠性。因此，静态参数的匹配是液压机械传动分级机的关键技术之一。
在已选定发动机功率的情况下，液压机械传动的静态参数主要由液压马达排量、液压泵排量和变速比组成，使传动系统能充分发挥发动机功率，并具有良好的可靠性和较高的传输效率。液压机械传动的静态参数匹配的方法可描述为：（1）确定变速桥各档位所对应的最高车速。（2）根据发动机的转速和功率来计算选择液压泵排量。（3）根据发动机转速和功率和液压泵最大排量来计算液压马达运行速度和压力的极限值，再与液压马达额定压力和转速相匹配，选择合适的液压马达。（4）通过第一步确定的各档位最高速度和电机的最大速度来计算变速桥各档位的变速比。（5）根据液压系统的最大牵引力，检查系统的静态参数。
三、液压机械传动参数
液压机械传动可分为液压传动和机械传动并联布置和串联布置两种方式。并联布置中，发动机功率由分动箱分为两个部分，一部分是通过机械变速箱和离合器组合传动，另一部分由液压泵、液压马达传动，两路传递的力量在行星齿轮箱的驱动轴上重新组合，并且通过减速平衡箱将动力传递到分级机驱动轮。通过改变多档机械齿轮箱和离合器总成齿轮的传动方式，可使行星齿轮箱获得不同的输出转速和转矩，并具有较高的传动效率；通过控制液压泵，液压马达获得不同的位移组合，可以实现行星齿轮箱输出速度在一定范围内无级变化，使整个传动机构具有一定的负载适应性。这种传动方式结合了靜压传动和机械传动的优点，具有载荷自适应能力强，无级调速，传动效率高，速度范围宽等特点，可以弥补现有三种传动方式的不足。
液压传动与机械传动相串联的传动方式，其动力的传动路径为发动机一液压泵一液压马达一齿轮箱一驱动轴一驱动轮。在实践中也可以将变速箱、传动轴和驱动桥集成起来，形成变速桥。变速桥结构具有成本低、传动效率高和结构紧凑等优点。
四、液压机械传动控制系统
液压机械传动机的动力传动系统可以实现高度的自动化，降低操作人员的劳动强度，提高机械的工作效率。由于动力传动系统多涉及的控制变量较多（如液压泵排量，液压马达位移和换档齿轮等），这些变量之间又存在着很强的耦合效应，同时操作员的输入又会形成控制干扰，难以实现合理控制，驱动控制系统决定了液压机械传动系统的性能，因此也是液压机械传动系统的关键技术之一。
液压机械传动控制系统主要包括“档位无级调速”“负载自适应控制”和“变频节能控制”三个部分。其中“失速无级调速”包括：液压泵控制；液压马达控制；机械换档过程控制。“负载自适应控制”包括：功率自适应控制；限位负载控制。
为确保传动系统参数与负载的正确匹配，合理利用发动机功率，提高运行效率，需要根据负载不断调整驱动系统参数。当外部负载变化时，液压传动和机械传动系统需要操作人员变换档位来满足外部负载需求，但是由于档位有限且操作频率有限，所以发动机和外部负载之间的最大匹配是无法实现的。而液压机械传动系统可以起到液压驱动的可控优势，最好实现最佳的发动机和外部负载匹配。
变功率控制的基本原理可以描述为：在低速运行时，发动机选择遵循低功率特性曲线运行，如果负载不大，发动机在调速段工作；如果负载大，则工作在外部特性，发动机工作点向前移动，不仅节省燃油消耗，而且发动机在较低功率曲线下工作，分级机驱动轮滑频率降低，功率损耗降低，可以提高地面附着性能和牵引力。变频率控制的总体思路是：首先计算出传动系统各档位所需发动机的最大功率，然后根据系统的功率需求设定两个以上的发动机外部特性曲线，实际档位下将根据齿轮自动选择特定的功率曲线。
五、结论
液压机械传动方式能够结合液压传动和机械传动两种方式的优点，弥补机械、液压和液力机械三种传动方式存在的不足，是一种较为理想的传动方式。本文详细分析了液压机械传动系统的参数调节和传动方式，并且根据对传动方式的分析给出了控制系统的设计方案。