平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

唐曦

摘 要：由于傳統(tǒng)的平地機前輪驅(qū)動傳動效率較低以及在直線行駛過程中由于流量的不平衡性導(dǎo)致出現(xiàn)打滑現(xiàn)象等問題，本文通過對平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，更好的解決了在不同的工況工作過程中的一些突出問題，提高了整體的效率。

關(guān)鍵詞：平地機;前輪驅(qū)動;液壓系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計

引言：

平地機是在工程施工過程中必不可少的專業(yè)設(shè)備，通過變換工作裝置可以實現(xiàn)不同的功能，主要有大雪的鏟雪推雪功能，配上推土器實現(xiàn)推土的功能。平地機的驅(qū)動方式主要是前輪的單獨驅(qū)動以及后輪作為主驅(qū)動，為什么要選擇前輪單獨驅(qū)動呢，這是因為前輪如果和后輪共同驅(qū)動的，在這個過程中后輪在驅(qū)動的過程中容易產(chǎn)生轍痕，并且在作業(yè)的過程中容易產(chǎn)生慢速式的作業(yè)形式，對于追求高質(zhì)量高效率的平地機作業(yè)來說是十分不利的，因此在這個過程中需要將平地機的前輪設(shè)計成單獨驅(qū)動的，提高效率避免轍痕。

但是由于大部分的平地機的驅(qū)動主要有液壓驅(qū)動和電力驅(qū)動，電子驅(qū)動在很多時候不能有效的應(yīng)用，主要作為重型機械需要較大的動力，因此大部分驅(qū)動采用的是液壓驅(qū)動。

1.現(xiàn)階段平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)弊端分析

1.1傳動效率較低

由于平地機的作業(yè)區(qū)域覆蓋面積較大，如果將整個作業(yè)區(qū)都進行覆蓋的情況下再保證前輪的傳動效率是十分困難的，因此在這個過程中液壓系統(tǒng)的傳動效率有時候甚至達不到50%中間會損失很大的一部分的能量，有時候是通過作業(yè)過程中產(chǎn)生大量的熱流失或者做了較多的無用功導(dǎo)致效率的降低，因此對前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中要充分考慮傳動效率。

1.2平地機前輪行駛直線問題

熟悉車況的人都清楚前輪保證機器的方向，對于平地機也是一樣的，在大多數(shù)的情況下，都是通過左右前輪受到負荷然后執(zhí)行命令，但是對于平地機由于作業(yè)的環(huán)境較為復(fù)雜，因此在很多時候左右前輪受到的負荷并不一致，這樣就會導(dǎo)致平地機在進行直線作業(yè)的過程中會受到一定的干擾，導(dǎo)致走的并不是直線，從而真正作業(yè)的過程中出現(xiàn)難走直線問題。

1.3前輪驅(qū)動過程中的打滑問題

前輪驅(qū)動最主要的一個參數(shù)是附著系數(shù)，如果附著系數(shù)低于或者超過一個穩(wěn)定值就會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。打滑現(xiàn)象出現(xiàn)時，對于單側(cè)的前輪液壓馬達控制的輪子會出現(xiàn)流量較多，超過另一個輪子的液壓馬達控制的流量，從而造成驅(qū)動牽引力的喪失，從而造成打滑現(xiàn)象。另外車輪在轉(zhuǎn)向的過程中，內(nèi)側(cè)車輪子的轉(zhuǎn)速低，作為一個軸來進行牽引，最外側(cè)的輪子轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速較快，所受到的阻力較小，因此在這個過程中是不平衡的，會極易的發(fā)生打滑現(xiàn)象。

綜上所述對平地機的前輪驅(qū)動的弊端進行分析，需要對液壓驅(qū)動系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，從而盡可能的減少發(fā)生問題的概率，從而提高前輪的傳動效率，進而提高整體的工作效率。

2.平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

2.1平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計要求

（1）首先實現(xiàn)前輪驅(qū)動牽引力的輸出，保證牽引力能夠達到一個較為穩(wěn)定的值

（2）前輪在轉(zhuǎn)速的過程中，可以保證內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪之間的速度差值較小

（3）平地機左右前輪可以實現(xiàn)較好的同步性

（4）前輪在打滑時可以很好的控制驅(qū)動過程中流量差異問題，避免損害液壓系統(tǒng)的元器件。

2.2液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計動力學(xué)參數(shù)確定

（1）牽引力的確定

牽引力與車輛的附著質(zhì)量有關(guān)，選取前輪驅(qū)動的液壓驅(qū)動比為kp為0.65，則具體的公式為

（2）液壓系統(tǒng)的額定壓力

首先要確定最高壓力，一般用Pm來表示，一般的額定壓力取值為0.5-0.6Pm，并且額定壓力值適當?shù)脑龃?，就會獲得較為強勁的動力，但是如果額定壓力過高還會導(dǎo)致液壓元器件的壽命降低問題，甚至還會導(dǎo)致液壓元器件的損壞。對于優(yōu)化設(shè)計的前輪驅(qū)動的額定壓力，通過大量的實驗研究得出，將額定壓力值取為0.55-0.65Pm的時候可以達到效率的最大化，并且還可以很好的保護液壓元器件的使用壽命，提高其使用的效率，并且在波動的過程中還可以很好的滿足工作工況的需求。

（3）液壓馬達的參數(shù)選型

選取液壓馬達的參數(shù)類型就需要計算出液壓馬達的排量，并且液壓馬達的選取需要嚴格的遵循平地機在驅(qū)動過程中動力和行駛速度的要求。如果不是前輪驅(qū)動的平地機在選擇液壓馬達的過程中不需要考慮前面兩個輪子的驅(qū)動問題，因此在這個過程中液壓馬達就可以不受前輪約束的情況下自由的旋轉(zhuǎn)。但是本文主要優(yōu)化設(shè)計的前輪驅(qū)動的液壓系統(tǒng)，因此在選擇液壓馬達的過程中需要選擇低速并且?guī)в写笈ぞ氐囊簤厚R達。因為在這個過程中既要保證傳動效率提高還需要盡量的減少平地機在轉(zhuǎn)向以及直線行駛過程中的打滑問題的產(chǎn)生等，因此在優(yōu)化的過程中需要選擇帶有大扭矩的低速的液壓馬達。

2.3前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)前文的運動參數(shù)的選擇和確定之后，對液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，選擇負載敏感變量泵控制的液壓優(yōu)化系統(tǒng)。具體優(yōu)化后的比優(yōu)化前多了外接流量控制閥，這個裝置的加入將極大的保證了平地機在工作的過程中實現(xiàn)流量的平衡，減少了前面兩輪在轉(zhuǎn)向過程中受到的巨大牽引力的作用，保證了其流量的平衡，極大的抑制了打滑現(xiàn)象;當負載所需要的流量減少時外接流量閥的開口就會相應(yīng)的減少，這樣輸出的流量就會多于負載所需要的流量，在這個過程中推動負載敏感閥體向右側(cè)運動，這個時候變量缸敏感腔與變量缸平衡腔進行工作，使之將流向兩輪的流量達到一個流入與流出的平衡;相反如果當負載所需要的流量增加時，則相反。在這個優(yōu)化后的前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)可以實現(xiàn)流量的動態(tài)平衡，極大的提高了傳動效率與整體的效率。

3.結(jié)論

綜上所述，本文主要對平地機前輪驅(qū)動目前存在的一些問題進行具體分析，并且將原來的液壓系統(tǒng)存在的弊端通過圖例進行說明，然后通過大量的實驗調(diào)查研究，對優(yōu)化設(shè)計后的系統(tǒng)參數(shù)進行了確定，并且畫出優(yōu)化后的前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)，極大提高了傳動效率，降低了打滑現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻

[1] 劉光喜，白健信，李良周，李大尤.平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)及控制閥的應(yīng)用研究[J].工程機械，2019，50（09）：43-47+7-8.

[2] 白健信，劉光喜，李大尤，李良周.平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)研究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（12）：36-38.

[3] 李學(xué)文，曾婷婷.平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，12（13）：92.

[4] 李良周，白仲斌.平地機前輪驅(qū)動液壓系統(tǒng)研究[J].液壓氣動與密封，2012，32（09）：83-84.