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一種低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置的制作方法

文檔序號:12791216閱讀:450來源:國知局
一種低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置的制作方法

本實用新型屬于工程機械領域,涉及一種平地機行駛液壓驅(qū)動裝置,具體涉及一種低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置。



背景技術(shù):

平地機是一種用于土壤切削、刮送和整平等作業(yè)的牽引式工程車輛,由其行駛系統(tǒng)提供牽引力克服主要作業(yè)阻力,行駛驅(qū)動系統(tǒng)的性能直接影響其作業(yè)效率。目前平地機行駛驅(qū)動系統(tǒng)主要有機械傳動、液力傳動及靜液壓傳動三種形式。

目前,國外大功率平地機行駛系統(tǒng)以多檔位機械變速箱直傳動為主,雖然傳動效率較高,但只能實現(xiàn)有級調(diào)速,且多檔位變速箱結(jié)構(gòu)復雜,制造難度大,成本高;大部分國產(chǎn)平地機行駛系統(tǒng)采用液力傳動,具有良好的負載自適應性和換擋沖擊小等優(yōu)點,但也存在傳動系統(tǒng)高效區(qū)窄、綜合作業(yè)效率偏低等不足;靜液傳動平地機具有操作簡便、可無級變速及易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。

在平地機產(chǎn)品中實際得到應用的靜液驅(qū)動系統(tǒng)目前有兩種結(jié)構(gòu),一種為單泵+雙馬達輪邊獨立驅(qū)動的無橋結(jié)構(gòu),另一種為單泵+單馬達+兩檔機械變速箱+驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)。前者存在調(diào)速范圍窄及同步性能差的問題;后者采用兩檔機械變速箱在一定程度上擴大了調(diào)速范圍,但仍不能在全車速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速,機械變速箱兩檔位之間的傳動比不能相差過大,否則換擋時容易引起沖擊,所以這一結(jié)構(gòu)在增加平地機調(diào)速范圍方面的能力有限,且對換擋控制技術(shù)的要求較高。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點,提供了一種低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置,該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)速度的無級調(diào)節(jié),并且調(diào)速的范圍較寬。

為達到上述目的,本實用新型所述的低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置包括油箱、發(fā)動機、分動箱、第一液壓回路、第二液壓回路及速度耦合機構(gòu);

第一液壓回路及第二液壓回路均包括變量泵、第一單向溢流閥、第二單向溢流閥、第一過濾器、沖洗閥、變量馬達、補油泵及補油溢流閥;其中,變量泵的第一工作油口與第一單向溢流閥的入口及變量馬達的第一工作油口相連通,變量泵的第二工作油口與第二單向溢流閥的入口及變量馬達的第二工作油口相連通,補油泵的入口與油箱相連通,補油泵的出口與補油溢流閥的入口相連通,第一單向溢流閥的出口及第二單向溢流閥的出口與補油溢流閥的入口相連通,補油溢流閥的出口與油箱相連通;

發(fā)動機的輸出軸與分動箱的輸入軸相連接,分動箱的第一輸出軸與第一液壓回路中變量泵的驅(qū)動軸及第一液壓回路中補油泵的驅(qū)動軸相連接;分動箱的第二輸出軸與第二液壓回路中變量泵的驅(qū)動軸及第二液壓回路中補油泵的驅(qū)動軸相連接;

速度耦合機構(gòu)的兩個輸入軸分別與第一液壓回路中變量馬達的輸出軸及第二液壓回路中變量馬達的輸出軸相連接,速度耦合機構(gòu)的輸出軸與平地機的驅(qū)動橋相連接。

還包括沖洗閥,沖洗閥的兩個入口分別與變量泵的第一工作油口及第二工作油口相連通,沖洗閥的出口與油箱相連通。

還包括第一過濾器,補油泵的出口與第一過濾器的入口相連通,第一過濾器的出口與補油溢流閥的入口相連通。

還包括三位四通電磁閥及雙活塞桿液壓缸,其中,第一過濾器的出口經(jīng)三位四通電磁閥與雙活塞桿液壓缸的入口相連通,雙活塞桿液壓缸的活塞桿與變量泵的斜盤變量機構(gòu)相連接。

還包括儲能器,儲能器與補油泵的出口相連通。

還包括壓力切斷閥,其中,壓力切斷閥的一端與變量泵的第一工作油口相連通,壓力切斷閥的另一端與補油溢流閥的入口相連通。

還包括單活塞桿液壓缸及二位三通電磁閥,變量泵的第一工作油口經(jīng)第一單向閥與單活塞桿液壓缸的入口相連通,變量泵的第二工作油口經(jīng)第二單向閥與單活塞桿液壓缸的入口相連通,單活塞桿液壓缸出口經(jīng)二位三通電磁閥與油箱相連通,單活塞桿液壓缸的活塞桿與變量馬達的變量機構(gòu)及二位三通電磁閥的控制端相連接。

速度耦合機構(gòu)包括第一輸入軸、第二輸入軸、第一半軸齒輪、第二半軸齒輪、行星輪、主動齒輪以及與行星輪相配合的行星架;

第一輸入軸的一端與第一液壓回路中變量馬達的輸出軸相連接,第一輸入軸的另一端與第一半軸齒輪相連接,第二輸入軸的一端與第二液壓回路中變量馬達的輸出軸相連接,第二輸入軸的另一端與第二半軸齒輪相連接,行星輪與第一半軸齒輪與第二半軸齒輪相配合,行星架與主動齒輪相連接,主動齒輪與從動齒輪相嚙合,從動齒輪與速度耦合機構(gòu)的輸出軸相連接,速度耦合機構(gòu)的輸出軸與平地機的驅(qū)動橋相連接。

補油泵的入口經(jīng)第二過濾器與油箱相連通。

本實用新型具有以下有益效果:

本實用新型所述的低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置通過第一液壓回路、第二液壓回路及速度耦合機構(gòu)組成傳動系統(tǒng),傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速及扭矩由第一液壓回路、第二液壓回路及速度耦合機構(gòu)共同調(diào)節(jié),來自發(fā)動機的輸入功率被分流后經(jīng)第一液壓回路及第二液壓回路傳遞到速度耦合機構(gòu),再經(jīng)速度耦合機構(gòu)耦合后輸出,在功率傳遞過程中,通過改變流經(jīng)液壓回路的流量大小,可在變量馬達扭矩不變的前提下,達到改變變量馬達轉(zhuǎn)速的目的;另外,速度耦合機構(gòu)在將兩變量馬達輸出轉(zhuǎn)速進行耦合的同時,作為功率匯流裝置將第一液壓回路及第二液壓回路的功率流進行匯合,因此可以利用液壓支路對功率流的可控性使第一液壓回路及第二液壓回路的功率流在重新匯合時,實現(xiàn)總輸出轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié),同時速度耦合機構(gòu)保證功率流在匯合后保持高效率傳遞,實現(xiàn)速度的無級調(diào)節(jié),獲得較寬的調(diào)速范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為本實用新型中第一液壓回路1及第二液壓回路2的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3為本實用新型中速度耦合機構(gòu)22的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中,1為第一液壓回路、2為第二液壓回路、3為變量泵、4為雙活塞桿液壓缸、5為三位四通電磁閥、6為第一單向溢流閥、7為第二單向溢流閥、8為第一過濾器、9為儲能器、10為補油泵、11為補油溢流閥、12為第二過濾器、13為沖洗閥、14為變量馬達、15為第一單向閥、16為第二單向閥、17為二位三通電磁閥、18為壓力切斷閥、19為單活塞桿液壓缸、20為分動箱、21為發(fā)動機、22為速度耦合機構(gòu)、23為驅(qū)動橋、221為第一輸入軸、222為第一半軸齒輪、223為行星輪、224為第二半軸齒輪、225為第二輸入軸、226為行星架、227為主動齒輪、228為從動齒輪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:

參考圖1,本實用新型所述的低速大扭矩輸出的平地機行駛液壓驅(qū)動裝置包括油箱、發(fā)動機21、分動箱20、第一液壓回路1、第二液壓回路2及速度耦合機構(gòu)22;第一液壓回路1及第二液壓回路2均包括變量泵3、第一單向溢流閥6、第二單向溢流閥7、第一過濾器8、沖洗閥13、變量馬達14、補油泵10及補油溢流閥11;其中,變量泵3的第一工作油口與第一單向溢流閥6的入口及變量馬達14的第一工作油口相連通,變量泵3的第二工作油口與第二單向溢流閥7的入口及變量馬達14的第二工作油口相連通,補油泵10的入口與油箱相連通,補油泵10的出口與補油溢流閥11的入口相連通,第一單向溢流閥6的出口及第二單向溢流閥7的出口與補油溢流閥11的入口相連通,補油溢流閥11的出口與油箱相連通;發(fā)動機21的輸出軸與分動箱20的輸入軸相連接,分動箱20的第一輸出軸與第一液壓回路1中變量泵3的驅(qū)動軸及第一液壓回路1中補油泵10的驅(qū)動軸相連接;分動箱20的第二輸出軸與第二液壓回路2中變量泵3的驅(qū)動軸及第二液壓回路2中補油泵10的驅(qū)動軸相連接;速度耦合機構(gòu)22的兩個輸入軸分別與第一液壓回路1中變量馬達14的輸出軸及第二液壓回路2中變量馬達14的輸出軸相連接,速度耦合機構(gòu)22的輸出軸與平地機的驅(qū)動橋23相連接。

本實用新型還包括沖洗閥13,沖洗閥13的兩個入口分別與變量泵3的第一工作油口及第二工作油口相連通,沖洗閥13的出口與油箱相連通;本實用新型還包括第一過濾器8,補油泵10的出口與第一過濾器8的入口相連通,第一過濾器8的出口與補油溢流閥11的入口相連通;本實用新型還包括三位四通電磁閥5及雙活塞桿液壓缸4,其中,第一過濾器8的出口經(jīng)三位四通電磁閥5與雙活塞桿液壓缸4的入口相連通,雙活塞桿液壓缸4的活塞桿與變量泵3的斜盤補油溢流相連接;本實用新型還包括儲能器9,儲能器9與補油泵10的出口相連通;本實用新型還包括壓力切斷閥18,其中,壓力切斷閥18的一端與變量泵3的第一工作油口相連通,壓力切斷閥18的另一端與補油溢流閥11的入口相連通。

本實用新型還包括單活塞桿液壓缸19及二位三通電磁閥17,變量泵3的第一工作油口經(jīng)第一單向閥15與單活塞桿液壓缸19的入口相連通,變量泵3的第二工作油口經(jīng)第二單向閥16與單活塞桿液壓缸19的入口相連通,單活塞桿液壓缸19出口經(jīng)二位三通電磁閥17與油箱相連通,單活塞桿液壓缸19的活塞桿與變量馬達14的變量機構(gòu)及二位三通電磁閥17的控制端相連接;另外,補油泵10的入口經(jīng)第二過濾器12與油箱相連通。

速度耦合機構(gòu)22包括第一輸入軸221、第二輸入軸225、第一半軸齒輪222、第二半軸齒輪224、行星輪223、主動齒輪227以及與行星輪223相配合的行星架226;第一輸入軸221的一端與第一液壓回路1中變量馬達14的輸出軸相連接,第一輸入軸221的另一端與第一半軸齒輪222相連接,第二輸入軸225的一端與第二液壓回路2中變量馬達14的輸出軸相連接,第二輸入軸225的另一端與第二半軸齒輪224相連接,行星輪223與第一半軸齒輪222與第二半軸齒輪224相配合,行星架226與主動齒輪227相連接,主動齒輪227與從動齒輪228相嚙合,從動齒輪228與速度耦合機構(gòu)22的輸出軸相連接,速度耦合機構(gòu)的輸出軸與平地機的驅(qū)動橋23相連接。

本實用新型的具體工作過程為:

本實用新型采用兩個變量泵3和兩個變量馬達14組成的雙閉式容積調(diào)速液壓回路,作為無級變速行駛驅(qū)動的液壓傳動系統(tǒng),發(fā)動機21通過分動箱20帶動第一液壓回路1及第二液壓回路2中的變量泵3工作,變量泵3帶動變量馬達14工作,由于第一液壓回路1及第二液壓回路2中的變量馬達14分別被獨立驅(qū)動,其轉(zhuǎn)速及扭矩可以根據(jù)需要自由調(diào)節(jié),互不干擾。第一液壓回路1及第二液壓回路2均采用單泵-單馬達閉式回路,理論上每個變量馬達14的輸出轉(zhuǎn)速不會減小,可保證每個變量馬達14輸出的扭矩相同,且可以在扭矩恒定不變的狀態(tài)下,任意改變每個變量馬達14的轉(zhuǎn)速大小,滿足速度耦合機構(gòu)22工作時第一輸入軸221及第二輸入軸225扭矩相等的要求。

通過三位四通電磁閥5及雙活塞桿液壓缸4來控制變量泵3的排量;第一單向溢流閥6及第二單向溢流閥7作為安全閥使用,可以保證系統(tǒng)在工作中高低壓油路的互換;補油泵10用于向系統(tǒng)低壓端供油以補充泄漏,在管路中建立起一定的低壓,防止氣蝕現(xiàn)象;沖洗閥13用于置換出系統(tǒng)熱量,同時帶出系統(tǒng)中由于磨損產(chǎn)生的小顆粒等污染物。

在工作過程中,可以通過使第一液壓回路1或第二液壓回路2卸荷,調(diào)節(jié)變量泵3的排量獲得新的變速范圍,其中,新的變速范圍比原有液壓系統(tǒng)速度變化范圍??;然后使另一條液壓支路開始工作,此時輸出轉(zhuǎn)速為第一液壓回路1及第二液壓回路2的速度之和,通過調(diào)節(jié)變量泵3和變量馬達14的排量得到與原液壓系統(tǒng)相比更寬的速度調(diào)節(jié)范圍。

當?shù)谝惠斎胼S221及第二輸入軸225的轉(zhuǎn)速相同時,行星輪223被第一半軸齒輪222及第二半軸齒輪224夾持,不產(chǎn)生自轉(zhuǎn),此時第一半軸齒輪222、第二半軸齒輪224、行星輪223、主動齒輪227及行星架226如同一個固連的整體,一起轉(zhuǎn)動。

設第一輸入軸221轉(zhuǎn)速為n1,第一半軸齒輪222、行星輪223、第二半軸齒輪224及主動齒輪227的轉(zhuǎn)速分別為n2,n3,n4和n7,行星架226的轉(zhuǎn)速為n6,則有,n2=n4=n6;2n6=n2+n4;

當?shù)谝惠斎胼S221及第二輸入軸225的轉(zhuǎn)速不相等時,第一半軸齒輪222和第二半軸齒輪224之間有相對轉(zhuǎn)動,行星輪223除繞自身軸線自轉(zhuǎn)外,還隨行星架226的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生公轉(zhuǎn),此時,由第一半軸齒輪222、行星輪223、第二半軸齒輪224和行星架226組成的機構(gòu)便發(fā)生作用。

由周轉(zhuǎn)輪系輸入輸出間轉(zhuǎn)速關系式

n2+kn1-(1+k)n3=0

其中,n1為齒圈的轉(zhuǎn)速;n2為太陽輪的轉(zhuǎn)速;n3為行星架226的轉(zhuǎn)速;k為行星排的特性參數(shù);

設k=1,則有

2n6=n2+n4 (1)

此時第一液壓回路1或第二液壓回路2的速度耦合到一起,速度經(jīng)主動齒輪227及從動齒輪228輸出,速度耦合機構(gòu)22將兩變量馬達14的輸出轉(zhuǎn)速按一定的比例縮小之后再進行相加,當僅一條液壓回路傳遞功率時,在接近最大輸出轉(zhuǎn)速及最小輸出轉(zhuǎn)速的區(qū)域,該液壓回路的傳動效率較低,本實用新型采用速度耦合機構(gòu)22之后,在低效率區(qū)域獲得的速度可由第一液壓回路1或第二液壓回路2的高效率區(qū)域的轉(zhuǎn)速耦合得到,從而擴大傳動系統(tǒng)高效率區(qū)域的范圍。

具體在工作時,分為兩個階段:

在第一階段中,保持變量馬達14的排量qm最大,再將變量泵3的排量qp從最小值qpmin逐漸加大到最大值,使變量馬達14的轉(zhuǎn)速nm從最小值nmmin逐漸升至最大值nm';

在第二階段中,保持變量泵3的排量qp最大,然后將變量馬達14的排量qm由最大值逐漸減小到允許的最小排量,使變量馬達14的轉(zhuǎn)速逐漸升高,直到變量馬達14的轉(zhuǎn)速達到最大轉(zhuǎn)速nmmax為止;

在這兩個階段的調(diào)節(jié)過程中,變量馬達14的速度變化范圍為nmmin~nmmax

對于第一液壓回路1傳動的工況,在第一階段中,變量馬達14的速度變化范圍為nmmin~nm',由式(1)式可知經(jīng)速度耦合機構(gòu)22之后的速度變化范圍為可獲得比不增加速度耦合機構(gòu)22的液壓系統(tǒng)更低的最低轉(zhuǎn)速,從而擴大速度范圍;在此調(diào)速范圍內(nèi),可進行低速大扭矩作業(yè)。然后使第二液壓回路2開始工作,此時,經(jīng)耦合之后的速度從開始繼續(xù)增大,直到變量泵3的排量調(diào)節(jié)到最大為止,在這段速度變化范圍內(nèi),無級變速系統(tǒng)輸出的速度較低、輸出的轉(zhuǎn)矩較大。

當?shù)谝灰簤夯芈?及第二液壓回路2中變量泵3的排量均達到最大值時,使變量泵3的排量恒定,對第一液壓回路1及第二液壓回路2同時進行第二階段的調(diào)速,由于要保證第一輸入軸221及第二輸入軸225的扭矩相同,所以兩變量馬達14排量的調(diào)節(jié)要始終保持同步,當變量馬達14的排量達到最小值時,可獲得系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速nmmax,在此調(diào)節(jié)階段,速度不斷增大,扭矩不斷減小,可進行高速小扭矩作業(yè)或轉(zhuǎn)場行駛。

經(jīng)過以上分析,可知本實用新型的可調(diào)速度變化范圍為

在平地機工作時,在前進工況時:第一液壓回路1的壓力油從變量馬達14的第一工作油口進油,并從變量馬達14的第二工作油口出油,同時第二液壓回路2的壓力油從變量馬達14的第一工作油口進油,并從變量馬達14的第二工作油口出油時,兩變量馬達14的輸入轉(zhuǎn)速經(jīng)速度耦合機構(gòu)22輸出后為正向轉(zhuǎn)速,再經(jīng)驅(qū)動橋23后驅(qū)動平地機前進行駛。

在后退工況時:第一液壓回路1的壓力油從變量馬達14的第二工作油口進油,并從變量馬達14的第一工作油口出油,同時第二液壓回路2的壓力油從變量馬達14的第二工作油口進油,并從變量馬達14的第一工作油口出油,兩變量馬達14的輸入轉(zhuǎn)速經(jīng)速度耦合機構(gòu)22輸出后為反向轉(zhuǎn)速,再經(jīng)驅(qū)動橋23后驅(qū)動平地機后退行駛。

在停車工況:第一液壓回路1及第二液壓回路2中變量泵3的排量調(diào)節(jié)為零時,兩個變量馬達14的理論輸出轉(zhuǎn)速為零,此時經(jīng)速度耦合機構(gòu)22輸出的轉(zhuǎn)速及扭矩也為零,使平地機在發(fā)動機21不熄火的情況下停車。

在低速大扭矩作業(yè)工況:第一液壓回路1及第二液壓回路2中液壓馬達的排量調(diào)到最大并保持不變,第一液壓回路1及第二液壓回路2中變量泵3的排量調(diào)到最??;使第二液壓回路2保持卸荷狀態(tài),第一液壓回路1中從小到大逐漸調(diào)節(jié)變量泵3的排量,使第一液壓回路1中變量馬達14的輸出適應外界作業(yè)負載,在此過程中,經(jīng)速度耦合機構(gòu)22輸出的轉(zhuǎn)速低扭矩較大,實現(xiàn)平地機的低速大扭矩作業(yè)。

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