裝載機(jī)hs驅(qū)動控制研究

裝載機(jī)hs驅(qū)動控制研究

hst是一種在所有行駛范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無產(chǎn)階級減速的傳輸方式。它被應(yīng)用于加載管理系統(tǒng)，極大地提高了加載操作的舒適度、布局的合理性和功率等性能。目前,世界上先進(jìn)國家新開發(fā)的小型裝載機(jī)幾乎都采用HST,并有向大型裝載機(jī)發(fā)展的趨勢,與傳統(tǒng)的液力機(jī)械裝載機(jī)相比,具有很大優(yōu)勢。1走裝置和工作裝置同時動作裝載機(jī)作業(yè)特點(diǎn):邊行走邊作業(yè),移動中進(jìn)行作業(yè),行走裝置和工作裝置同時動作;循環(huán)作業(yè),頻繁地起步和前進(jìn)后退,不斷地加減速;掘削時低速大驅(qū)動力,轉(zhuǎn)移時在路上需高速行駛,所需驅(qū)動力和速度變化范圍廣。1.1低功率高功率時變矩器效率低T/M是變矩器加動力換擋變速箱,基本上適應(yīng)裝載機(jī)作業(yè)特點(diǎn)。因此在裝載機(jī)上廣泛采用,但存在以下不足:(1)作業(yè)時經(jīng)常在低速大驅(qū)動力下工作,此時變矩器效率較低,油耗大;(2)切入鏟土?xí)r,發(fā)動機(jī)負(fù)荷大轉(zhuǎn)速降低,不能充分利用發(fā)動機(jī)功率,作業(yè)效率低,作業(yè)裝置和行走裝置同時工作時,很難使發(fā)動機(jī)控制在最大功率點(diǎn)工作,主要是行走變矩器輸出功率難控制調(diào)節(jié),過去曾采用滑差式離合器來進(jìn)行功率調(diào)節(jié),但功率損失大;(3)變矩器變速范圍小,因此必須采用動力換擋變速箱,作業(yè)時需頻繁換擋(每小時高達(dá)1000次)司機(jī)勞動強(qiáng)度大,現(xiàn)采用電操縱和微機(jī)控制自動換擋,價格較貴。1.2hst的性能特點(diǎn)1)液壓傳動元件位置獨(dú)立,布置方便:(1)發(fā)動機(jī)布置在車輛最后部可代替平衡重,在確保穩(wěn)定性前提下,可降低車重,與相同等級T/M車相比,重量降低約10%以上;(2)HST液壓部件獨(dú)立布置,裝載機(jī)中部沒有大部件,空地大,可設(shè)計(jì)選取合適的軸距和大的折腰角度,軸距減小,使轉(zhuǎn)向半徑減小;(3)HST動力傳動裝置系統(tǒng),布置位置可放低,使整機(jī)重心位置降低,提高穩(wěn)定性;(4)發(fā)動機(jī)布置在后部,維修保養(yǎng)方便。2)HST在全車速范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無級變速,發(fā)動機(jī)功率利用率好。HST傳動綜合效率比T/M傳動高,油耗較低。3)HST行走只需操縱油門踏板就能自動變速,從最大牽引力至最高車速范圍內(nèi)平穩(wěn)地行走而不需換擋。前進(jìn)后退換向只需操縱手柄(或按鈕)。如果將換向手柄(或按鈕)設(shè)置在方向盤上,那么整個行走過程手可以不離開方向盤,操縱輕便容易,好像駕駛自動換擋小汽車,對不熟練的司機(jī)很適合。4)行走微動性能好,HST車可通過微動踏板,改變變量泵斜盤傾角,使車速平穩(wěn)連續(xù)變化。5)HST具有制動效果。HST車在坡道上行駛,操縱很簡單,下坡放油門踏板,上坡踩油門踏板。因此行駛時制動器使用頻率大大減少,可延長制動器使用壽命,同時行車安全性提高。6)掘起力和行走驅(qū)動力匹配好。行走驅(qū)動和工作裝置可實(shí)現(xiàn)綜合控制,使掘起力和行走驅(qū)動力合理匹配。2發(fā)動機(jī)連接系統(tǒng)和管理系統(tǒng)2.1大便檢測系統(tǒng)的基本組成圖1為小松公司裝載機(jī)液壓行走傳動系統(tǒng)布置圖。液壓行走傳動系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達(dá)、分動箱和前后驅(qū)動橋等組成。2.2機(jī)械微動裝置1)方向操縱桿圖2中3為方向電操縱桿,操縱裝載機(jī)前進(jìn)和后退。帶鎖住裝置,能將操縱桿固定在所操縱的位置。操縱時手可以不離開方向盤,用手指操縱。為防止意外走動,方向電操縱桿不在中位,發(fā)動機(jī)就不能啟動。2)制動踏板9為左右制動踏板,右制動踏板和微動閥連動,操縱此踏板,通過微動閥,改變變量泵先導(dǎo)控制油壓,使變量泵排量降低,實(shí)現(xiàn)機(jī)械微動,使鏟裝作業(yè)時工作裝置功率和行走驅(qū)動功率匹配良好。3)運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換機(jī)構(gòu)8為運(yùn)轉(zhuǎn)模式切換機(jī)構(gòu)。通過它可控制油門開度的最大位置。有兩種運(yùn)轉(zhuǎn)模式:通常和柔和,分別有相應(yīng)不同的油門最大開度限位。一般情況采用通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式,夜間作業(yè)或市內(nèi)作業(yè)等要求低噪聲場合采用柔和運(yùn)轉(zhuǎn)模式,該模式最大牽引力降低2%左右,對通常裝載作業(yè)能滿足要求。4)腳踏式停車制動采用腳踏式停車制動操縱簡單,輕輕踩一下停車制動踏板(圖2中1)就能制動。解除停車制動,只需拉一下停車制動解除操縱桿(圖2中2)。當(dāng)停車制動器起作用時,方向電操縱桿即使在前進(jìn)或后退位置,機(jī)械也不會行走。當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火時,如忘記將停車制動器制動,會自動報警。5)油門踏板5為油門踏板,操縱它就能起步、加速、減速和停車,全車速范圍自動變速,操縱簡單方便,初學(xué)者很容易掌握駕駛。3重型懸掛系統(tǒng)圖3為小松裝載機(jī)行走液壓系統(tǒng)圖。它由主液壓泵(帶變量油缸)、補(bǔ)油泵、液壓馬達(dá)(帶伺服油缸)、控制閥等組成。3.1da控制系統(tǒng)1)方向控制采用雙向變量柱塞泵,通過電開關(guān)操縱前進(jìn)后退換向電磁閥,改變液壓泵油流方向,實(shí)現(xiàn)行駛方向改變。該閥有3個位置(前進(jìn)、中位和后退),對應(yīng)前進(jìn)、后退和停車。2)車速控制補(bǔ)油泵排量隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(油門開度)自動變化。在其出油道上設(shè)節(jié)流孔C,液流經(jīng)過節(jié)流孔C產(chǎn)生的壓差?p與補(bǔ)油泵的流量有關(guān),而補(bǔ)油泵是定量泵,其流量與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成正比,將此壓差?p引入DA控制閥,此DA控制閥在以下3個力作用下取得平衡即壓差?p,彈簧力和通向液壓泵變量油缸反饋的先導(dǎo)油壓p。液壓泵的變量油缸在彈簧力作用下,處于中位排量零,隨著操縱變量油缸的先導(dǎo)油壓p的增大,液壓泵排量隨著增大。壓差?p確定先導(dǎo)油壓p,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定節(jié)流孔前后壓差?p。因此操縱油門踏板,改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n,?p和液壓泵排量隨之改變。當(dāng)發(fā)動機(jī)在怠速狀態(tài)時,液壓泵排量為零。隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增高,液壓泵排量逐漸增大,實(shí)現(xiàn)自動控制。由于變量泵是油門連動控制的,因此只需操縱油門踏板就能控制車速。3)微動控制微動閥操縱可以通過連桿和制動踏板連動,微動閥也可以獨(dú)立布置。通過制動壓力來操縱微動閥,使控制液壓泵排量的先導(dǎo)油壓降低,減小液壓泵排量,能實(shí)現(xiàn)與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(油門開關(guān))無關(guān),即使發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速下,而液壓泵的輸出流量很小,實(shí)現(xiàn)機(jī)械微動。4)高壓切斷控制當(dāng)靜壓驅(qū)動系統(tǒng)油壓達(dá)到設(shè)定最大值,高壓切斷閥切斷通向換向電磁閥的先導(dǎo)油壓,使液壓泵變量油缸油壓下降,液壓泵變至最小流量,減少能量損失。3.2液壓回路控制設(shè)計(jì)圖3液壓系統(tǒng)采用變量馬達(dá),其控制裝置由前進(jìn)后退梭形閥、伺服閥和變量油缸組成。液壓馬達(dá)的排量由伺服油缸活塞桿位置確定,其位置由伺服閥控制。伺服閥閥芯右端受控制液壓泵排量的先導(dǎo)油壓作用,其閥芯左端受靜壓驅(qū)動系統(tǒng)油壓反饋?zhàn)饔煤蛷椈闪ψ饔谩Ｋ欧y在液壓泵先導(dǎo)油壓、驅(qū)動系統(tǒng)油壓和彈簧力作用下取得平衡,確定其位置。伺服閥芯位置確定伺服變量油缸活塞桿位置,活塞桿位置確定液壓馬達(dá)排量。從力平衡可知:隨著系統(tǒng)油壓增加,液壓馬達(dá)排量增大,隨著液壓泵先導(dǎo)控制油壓上升,液壓馬達(dá)排量下降。液壓馬達(dá)排量隨液壓泵先導(dǎo)控制油壓(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)上升而下降,當(dāng)發(fā)動機(jī)在怠速狀態(tài)時,液壓馬達(dá)排量處于最大位置,隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升,液壓馬達(dá)排量逐漸減小。前進(jìn)后