雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵在行走機(jī)械中的應(yīng)用*

□ 樓錫銀

湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程分院 浙江湖州 31300

液壓系統(tǒng)可分工業(yè)液壓與行走液壓［1］，工業(yè)液壓多用于固定的機(jī)械，行走液壓多用于行走的機(jī)械。行走機(jī)械是指能夠行走的工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械和專用車輛，如聯(lián)合收割機(jī)、叉車、裝載機(jī)等。工業(yè)液壓和行走液壓工作原理相同，但由于使用場(chǎng)合不同，使液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)各有不同特點(diǎn)。以前，國(guó)產(chǎn)的行走機(jī)械主要采用純機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，技術(shù)含量較低。隨著我國(guó)液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步，行走液壓技術(shù)也得到了越來(lái)越多的使用。雙聯(lián)軸向柱塞泵多用于液壓閉式系統(tǒng)，由于液壓閉式系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、故障率低的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)［2］。

1 行走液壓系統(tǒng)性能要求

1.1 功率/體積比大

行走機(jī)械往往要求結(jié)構(gòu)緊湊、整機(jī)質(zhì)量輕、減少行走時(shí)的功率消耗。因此，對(duì)于行走液壓要求具有較大的功率和較小的體積。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

行走機(jī)械的動(dòng)作主要是前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎、停止，故行走液壓在保證實(shí)現(xiàn)以上動(dòng)作的前提下，盡可能使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從而減少故障率，提高性能的可靠性。

1.3 載荷適應(yīng)性強(qiáng)

▲圖1 斜盤式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

行走機(jī)械的承載量及工作環(huán)境會(huì)經(jīng)常變化，因此行走液壓對(duì)載荷波動(dòng)適應(yīng)性要強(qiáng)。同時(shí)，也要保證行走機(jī)械的行走速度不隨載荷的波動(dòng)而有顯著變化

1.4 可以無(wú)級(jí)變速

在變速范圍內(nèi)，通過(guò)無(wú)級(jí)變速可以連續(xù)獲得任何傳動(dòng)比，以實(shí)現(xiàn)行走系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配。

2 軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.1 斜盤式軸向柱塞泵

軸向柱塞泵是柱塞的軸線平行于缸體軸線的多柱塞泵，分為斜盤式和斜軸式。斜盤式軸向柱塞泵由斜盤、缸體、配油盤、柱塞、傳動(dòng)軸和彈簧等組成，如圖1所示。斜盤式軸向柱塞泵是現(xiàn)代液壓傳動(dòng)中使用比較廣的液壓動(dòng)力元件之一，具有壓力高、轉(zhuǎn)速高、體積小、變量控制方便等優(yōu)點(diǎn)［3］。通過(guò)改變斜盤式軸向柱塞泵的斜盤傾角α和方向，可以連續(xù)改變泵的輸出流量及流向，操作十分方便。

2.2 雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵

雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵是在斜盤式軸向柱塞泵的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的［4］，它在同一根直軸上安裝兩個(gè)相互獨(dú)立工作的軸向柱塞泵1、軸向柱塞泵2以及一個(gè)補(bǔ)油泵，如圖2所示。軸向柱塞泵向液壓馬達(dá)提供動(dòng)力，補(bǔ)油泵不僅能在主泵的排量發(fā)生變化時(shí)保證容積式傳動(dòng)的響應(yīng)，同時(shí)增加主泵進(jìn)油口處壓力。雙聯(lián)軸向柱塞泵多在閉式液壓系統(tǒng)工作時(shí)，僅由補(bǔ)油泵從油箱中吸取少量油液，故油箱的體積也較小。

雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵由于將軸向柱塞泵、補(bǔ)油泵及補(bǔ)油、控制等功能閥集成于一體，功率／體積比大，轉(zhuǎn)速高，額定油壓高，輸出功率大，管路連接簡(jiǎn)單，不僅縮小了安裝空間，減少泄漏，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程。因此，適合在行走機(jī)械上使用。

▲圖2 雙聯(lián)軸向柱塞泵實(shí)物圖

3 應(yīng)用實(shí)例

▲圖3 聯(lián)合收割機(jī)行走系統(tǒng)工作原理圖

聯(lián)合收割機(jī)是典型的行走機(jī)械，行走系統(tǒng)是聯(lián)合收割機(jī)的重要組成部分［5］，行走系統(tǒng)工作原理如下（如圖2所示）。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)后，帶動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2將運(yùn)動(dòng)傳給雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵3，由安裝在柱塞泵3上的皮帶輪帶動(dòng)泵的直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵3上的柱塞泵1與擺線液壓馬達(dá)9以及柱塞泵2與擺線液壓馬達(dá)口組成相互獨(dú)立的液壓閉式系統(tǒng)。在液壓回油路上,冷卻器6提供風(fēng)冷，液壓系統(tǒng)的補(bǔ)油回路與油箱之間,設(shè)置有過(guò)濾器5。液壓油冷卻后回到油箱，油箱的液壓油通過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入補(bǔ)油泵。通過(guò)補(bǔ)油泵，對(duì)液壓閉式系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)油。

擺線液壓馬達(dá)9將運(yùn)動(dòng)傳給行星齒輪減速器8,擺線液壓馬達(dá)12將運(yùn)動(dòng)傳給行星齒輪減速器13,行星齒輪減速器8帶動(dòng)履帶驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),行星齒輪減速器13帶動(dòng)履帶驅(qū)動(dòng)輪14。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)各自的履帶移動(dòng)。

斜盤傾角大小決定液壓油的排量大小。在液壓泵一定轉(zhuǎn)速的情況下，改變斜盤的傾角與方向，就可改變液壓閉式系統(tǒng)流量及方向，從而改變擺線液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速及方向，這使得同一傳動(dòng)鏈上的行星齒輪減速器、履帶驅(qū)動(dòng)輪、履帶的速度及方向也發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)行走機(jī)械的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停止等動(dòng)作。

4 結(jié)論

雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵的兩個(gè)柱塞泵和兩個(gè)擺線液壓馬達(dá)形成各自獨(dú)立的液壓閉式系統(tǒng)，因此，行走機(jī)械左右驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)速度及方向互不干擾。雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵和擺線液壓馬達(dá)之間可以減少安裝其它控制閥，進(jìn)而減少內(nèi)泄及因阻力導(dǎo)致油溫的升高。

雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵具有徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，同時(shí)雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵具有壓力高、轉(zhuǎn)速高、工作壓力較高、自吸性好、效率較高等特點(diǎn)。

行走機(jī)械操作方便，工作舒適度好。行走機(jī)械的操作人員通過(guò)操作手柄，控制雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵的斜盤傾角大小和方向，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，完成行走機(jī)械前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停止等動(dòng)作。通過(guò)擺線液壓馬達(dá)的反向回轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)行者機(jī)械的原地轉(zhuǎn)向。因此，雙聯(lián)斜盤式軸向柱塞泵在行走液壓中有著廣泛的應(yīng)用前景。

［1］ 王意.工業(yè)液壓與行走液壓［J］.液壓氣動(dòng)與密封，2004（2）:34-35.

［2］ 王細(xì)武.閉式系統(tǒng)中補(bǔ)油泵的選擇與使用［J］.液壓與氣動(dòng)，2012（7）:69.

［3］ 張徐.斜盤式軸向柱塞泵應(yīng)用分析［J］.科協(xié)論壇，2012（7）:21.

［4］ 李傳奇.雙斜式軸向柱塞泵的理論基礎(chǔ)研究［D］.淮南市:安徽理工大學(xué)，2009.

［5］ 樓錫銀.新型履帶自走式聯(lián)合收割機(jī)液壓-機(jī)械行走系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（5）:262-263.