靜液壓驅動技術在玉米收割機上的發(fā)展研究

　　摘要:靜液壓傳動裝置(HST)由定量馬達、齒輪油泵、雙向變量泵和控制閥組成，具有空間小，結構緊湊，布置比較方便等優(yōu)點，大面積應用于工程機械、收割機和拖拉機等機械中。HST裝置具有對外載荷的自動調節(jié)性，實現(xiàn)無級調速，而且可以實現(xiàn)扭矩連續(xù)控制。美中不足，在負載波動劇烈或工作環(huán)境過于復雜時，發(fā)動機的有效功率不能得以充分發(fā)揮，此時發(fā)動機和HST的匹配性較差。擬采用適當的調控裝置與液壓傳動相配合，從而達到使發(fā)動機工作在最佳經濟性區(qū)域和最佳動力性區(qū)域，達到很好適應外界負荷的復雜的變化目的，使工作狀況達到最佳。

　　關鍵詞:HST;液壓傳動;泵控馬達系統(tǒng);玉米收割機

　　0引言

　　從09年到10年這短短的一年之間玉米收割機的發(fā)展就十分迅猛，2011年繼續(xù)保持了高溫發(fā)展勢頭，隨著時代的進步，玉米收割機的形式結構也出了多樣化的變化，與此同時生產玉米收割機的生產廠家也迅速出現(xiàn)在了祖國各地。行走系統(tǒng)從根本上決定了收割機的動力性、服役年限以及工作狀態(tài)，所以現(xiàn)階段急需改善玉米收割機行走部分的性能。

　　1常見的無級調速系統(tǒng)

　　1．1機械無級傳動

　　現(xiàn)階段，皮帶傳動是市面上最常見的一種機械無級變速方式［1］，這種傳動方式一般用于一些小機型的車上，它是通過改變主動輪和從動輪的半徑來完成無級調速的。以皮帶作為傳遞動力的方式的優(yōu)點在于其價格便宜，效率高，但這種類型變速裝置要求司機得具有良好的技術水平，而且在傳遞動力過程中容易產生皮帶磨損，降低機器使用年限。如圖1所示為無級變速輪:

　　1．2液壓機械功率分匯流傳動(HMT)

　　HMT系統(tǒng)對控制要求高，由于這個原因造成制造成本相對較高。這個系統(tǒng)是由機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)并聯(lián)而成，功率比較大的車輛上應用比較廣泛。HMT系統(tǒng)除了可以保持液壓系統(tǒng)良好控制性以外，還具有機械裝置的高效率性。但美中不足之處在于該結構比較復雜，開發(fā)難度大，限制了其在農業(yè)機械上的推廣和應用。

　　2玉米收割機液壓驅動部分傳動原理分析

　　2．1玉米收割機對液壓系統(tǒng)的要求

　　玉米收割機在不同的工況下作業(yè)，無論是牽引力，還是行駛速度都是在不斷變化的，甚至有的時候變化波動會很大，所以，對液壓驅動裝置要求如下［2］:(1)盡量縮短管路長度，減少沿程壓力損失，確保發(fā)動機的功率充分利用在行進速度和牽引力上;(2)有效的利用液壓制動性能，從安全方面考慮，還應該加設機械制動裝置;(3)整個裝置的速度調節(jié)范圍一定要大;(4)液壓操作要人性化，設計時要考慮駕駛人員的經驗水平和駕駛習慣，力爭做到操作簡單易懂;(5)設計結構要簡單，便于后期維修和維護。液壓元件的質量必須要過關，并且多選用高質量制造商的元件。液壓泵必須使用雙向變量泵，以確保車輛能夠正常前進和倒退;(6)回路要設置保壓機構，防止過載導致元器件的損壞，也避免危險事故發(fā)生。

　　2．2玉米收割機行走機構的傳動方案

　　玉米收割機作業(yè)環(huán)境復雜多變，時常出現(xiàn)波動載荷，所以對車輛行走速度以及輸出轉矩和功率的需求在不同的工況下有所不同，液壓泵和液壓馬達有不同的組合方式，從而可以選用不同的調速方式以及油路來滿足要求。

　　2．3液壓驅動裝置的調速方案

　　通過調整液壓馬達的流量或者改變液壓馬達的排量兩種方式，都可以達到改變馬達速度的目的。節(jié)流調速和容積調速是靜液壓驅動常采用的調速方式，查閱相關資料找到液壓泵與液壓馬達的常見配合情況如下［3］:

　　2．4液壓驅動裝置的液壓機械傳動方案

　　常見的液壓機械傳動主要是兩類方案:第一類是液壓元件與機械裝置的雙流并聯(lián)連接而成的，通過功率的分流來實現(xiàn)無級調速的目的，整體系統(tǒng)由機械、液壓和動力分匯流機構構建而成［5］。在不同的工況下要選用不同的組合情況。無論是什么組合形式大體上都是通過行星齒輪來傳遞動力。該機構即可以位于輸入端，即“分矩－匯速式”，也可以位于輸出端，即“分速－匯矩式”。可以看出功率分流無級傳動系統(tǒng)比較復雜，而且設計周期比較長，生產成本比較高，所以該課題不采用這種調速系統(tǒng)。第二類方案是機械變速箱與液壓傳動系統(tǒng)直接串聯(lián)連接。如下圖4所示，雙向變量泵1和定量馬達2共同組成了該閉式容積調速同路。通過調節(jié)雙向變量泵1的斜盤傾角，來改變液壓泵輸出流量的大小，由于流量的改變使定量馬達獲得不同的轉速。除此之外還可以通過調整變量泵的斜盤角的方向，來改變馬達2旋轉方向。

　　結語

　　主要分析了機械系統(tǒng)以及液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，通過對比定量泵定量馬達回路與變量泵定量馬達系統(tǒng)的比較，最終選用變量泵定量馬達系統(tǒng)作為玉米收割機的傳動系統(tǒng)。

　　參考文獻:

　　［1］李帥．泵控馬達閉式回路調速控制系統(tǒng)特性研究［D］．浙江大學，2010．

　?。?］周配配．特稠油CO2超臨界降粘技術研究［D］．石油大學，2010．

　　［3］劉繼全．煤礦用防爆柴油機冷卻風扇液壓驅動系統(tǒng)研究［J］．自動化與儀器儀表，2014，07:33－35．

　?。?］金文勝，安國軍，劉喜海，等．靜液壓驅動在農業(yè)機械行走裝置上的應用與發(fā)展趨勢［J］．內蒙古民族大學學報(自然科學版)，2001，03:252－257．

　?。?］K．Dasgupta．AnalysisofaHydrostaticTransmissionSystemUsingLowSpeedHighTorqueMotor［J］．MechanismandMachineTheory，2000，35(7):1481－1491．

　　王海祥1，臧克江2*，劉向東1，邢蕾1

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