探究液压机械传动平地机关键技术

侯玉芳

摘 要：行驶控制系统，为液压机械平地机关键技术之一。行驶控制系统主要由“档位无级调速控制系统、变功率节能控制系统、载荷自适应控制系统”三个部分组成。一般状况下，组成部分之间亟难控制，故此，是否得以良好展现传动系统的效率，则取决于“行使控制系统”的优劣程度。

关键词：液压机械传动 平地机 行驶控制系统 有效性研究

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0069-02

液压机械传动模式，将“液压与机械”传动模式的优点相结合，弥补了“液压传动模式、机械传动模式”所存有的不足，和我国当下“平地机主机”与“部件加工制造能力”相比而言，是让人比较满意的传动模式[1]。液压驱动技术，在牵引式机械的“行驶系统”的应用，尚为前沿性课题，目前只是于“中小功率”的推土机上的应用还比较成功，液压机械传动平地机由于结合了“机械传动”后其面临着的技术难题增加，这些关键技术主要包括：传动系统“结构方案的确定及静态参数匹配的设计、无级调速、行驶控制系统”等等关键技术[2]。本文此次重点对“行驶控制系统”此关键技术展开研究，为液压机械平地机的技术问题提供有力参考。

1 液压机械平地机行驶速度控制系统的研究

1.1 液压机械平地机行驶速度控制系统的档位划分

平地机的主要工作速度一般状况下保持在14～16 km/h，此亦为平地机的正常工作速度，其转场行驶速度一般状况下在40 km/h左右。于“有关理论”和“平地机”的实际工作状况环境下，其各个档位的最高速度一般分别设置为“4 km/h、6 km/h、9 km/h、14 km/h”以及“42 km/h”，前四个档位皆为“低速档位”，第五个档位是“高速档位”。平地机通过“泵”与“马达”排量不同的组合模式来展开档位之间的切换。

1.2 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶泵控制

平地机液压泵，采取的是A4VG140泵的“轴向柱塞变量泵”，“发动机油门”的开度与“行驶液压泵”的排量彼此关联密切（见图1）。

于图1内，曲线①意指平地机油门开度于a0%之时平地机开始工作，此外，泵排量设置为30%的最小量，以避开“液压泵”的小排量区；随之油门开度的加大，当平地机油门的开度为a1%之时，液压泵的排量达至了允许的最大值，之后液压泵的调节作用会失去。

曲线①与曲线②两者的差异之处，在于当“泵排量”达至极限时，平地机油门开度存在差异，曲线①为a1%，曲线②为100%。在曲线②内，液压泵的“排量”未取得最大限度的利用，工作效率比较低，因为于“平地机”的实际工作过程中，有时“油门开度”并不需要达至最大限度，故此综合起来看，曲线①与曲线②两者状况相较，曲线①的状况优越更大。

图1所示，采取①、②、④三种方案，可由A到B。可是，在泵排量上升方式上，三者存有差异，三种模式对比而言，曲线③与曲线④要比曲线①复杂，当平地机的“油门开度”比较小之时，曲线③比较易产生游车状况，而曲线④的速度则没有多少变化，亦无益于平地机作业。

1.3 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶液压马达控制

行驶液压马达的初始排量，常常是依“档位信息”与“档位控制”下的马达排量实施调节的，随后，再依“马达排量”和“控制电流”两者间的关系，得出需求的控制电流，接着由控制器向行驶液压马达发出相应的指令展开执行。当载荷自适应展开时，由“自适应控制系统”向“马达排量”发出一定的指令，然后展开工作。

2 液压机械平地机行驶控制系统中载荷自适应控制系统的研究

2.1 载荷自适应控制系统的压力自适应控制

对系统而言，压力自适应控制的流程如下列：当测压装置测查到液压系统的实时压力是P，当压力值P>额定值P0之时，即需将液压马达排量调大，将其调节到最大之时P依旧>P0，调小“液压泵排量”，直至压力值P<额定值P0。压力自适应控制具体流程（见图2）。

2.2 载荷自适应控制系统的功率自适应控制

平地机于作业之时，可依下列公式算出克服负载需要的发动机功率：

式中：P1代表负载所需的发动机功率；F代表负载多少kN；ηs代表传动系统效率；v代表车速。

负载下的功率计算公式：Pel=Pe-Pf

负载下的总功率由Pe表示，有效功率由Pel表示，辅助功率由Pf表示。

当PelPl的条件。

操作者所控制的油门位置，其对“控制系统”而言为输入量，当确定了油门的位置之后，发动机的“转速与最大功率”便是“定量参数”；外界负载值大小“F”为不可控的参数；ηs传动效率于特定环境下亦为一定的数值，并且，于具体范围里“传动系统的参数”得到调节之时的变化亦比较小，这些可以视作为定量；车速v受“vb液压泵排量、vm液压马达排量、gi变速桥速比”等影响，上述三个量皆可视作可调节量[3]。故此，若是想要满足上述公式，我们可以对vb、vm、gi三个量展开调节便可以达成。

3 载荷自适应控制系统的变功率节能控制研究

当低转速时，平地机与低操作功率曲线，若是负荷较小，则控制工作条件，若是负荷过大，于“同一时间”的外部特征，可以向前移动“工作点”，这样可以节省燃料，而于同一时间里，当驱动频率小又在低功率曲线，轮滑可有效地降低损失，进而提升牵引力及牵引机。

于图3内，若是负载比较小，比如“负载扭矩l”，这时和两条扭矩曲线皆交汇在“b-d-e”调速段，也就是A点上，此时比油耗大致相等；可是于“负载扭矩2”，如果负载过大之时，和曲线1相交汇于B点上，与曲线2相交汇在C点，比油耗“C点”与“B点”相较更低，此外，发动机的“输出功率”亦同时减少，那么发动机的油耗亦更低。同时，亦将降低驱动轮滑的频率，减少轮胎的磨损程度，将会增加地面附着系数[4]，而牵引力在这时便会更大。因实际状况各异，依档位设计，一般可以选取（2～4）条的特性曲线。

4 结论

液压机械传动平地机，因为液压传动及控制，自动化的程度较高，其传动系统能够完成更加高的自动化，降低了人工操作的劳动强度，工作效率获得提升。由于如“液压马达、液压泵”和“传动轴齿轮”等一些变量的地面电力传输系统，此外加之“变量、位置信息”与“油门信号”相耦合，更大程度上的合理控制，传动系统其“驱动控制系统”性能，取决于水力机械的有效性，为平地机关键“液压机械传动技术”之一。

参考文献

[1] 曹付义，周志立，张明柱.履带车辆液压机械差速转向运动轨迹模拟[C]//走中国特色农业机械化道路—— 中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）.2008.

[2] 焦生杰.国内外平地机发展现状与新技术[J].筑路机械与施工机械化，2008，25（3）：110-106.

[3] 姚强，张会改.矿山机械中液压机械传动应用中的分析[J].科技致富向导，2013，26（3）：119-201.

[4] 徐尤龙，韩志强，迟水滨.平地机构造及施工使用[M].北京：人民交通出版社，1991.

摘 要：行驶控制系统，为液压机械平地机关键技术之一。行驶控制系统主要由“档位无级调速控制系统、变功率节能控制系统、载荷自适应控制系统”三个部分组成。一般状况下，组成部分之间亟难控制，故此，是否得以良好展现传动系统的效率，则取决于“行使控制系统”的优劣程度。

关键词：液压机械传动 平地机 行驶控制系统 有效性研究

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0069-02

液压机械传动模式，将“液压与机械”传动模式的优点相结合，弥补了“液压传动模式、机械传动模式”所存有的不足，和我国当下“平地机主机”与“部件加工制造能力”相比而言，是让人比较满意的传动模式[1]。液压驱动技术，在牵引式机械的“行驶系统”的应用，尚为前沿性课题，目前只是于“中小功率”的推土机上的应用还比较成功，液压机械传动平地机由于结合了“机械传动”后其面临着的技术难题增加，这些关键技术主要包括：传动系统“结构方案的确定及静态参数匹配的设计、无级调速、行驶控制系统”等等关键技术[2]。本文此次重点对“行驶控制系统”此关键技术展开研究，为液压机械平地机的技术问题提供有力参考。

1 液压机械平地机行驶速度控制系统的研究

1.1 液压机械平地机行驶速度控制系统的档位划分

平地机的主要工作速度一般状况下保持在14～16 km/h，此亦为平地机的正常工作速度，其转场行驶速度一般状况下在40 km/h左右。于“有关理论”和“平地机”的实际工作状况环境下，其各个档位的最高速度一般分别设置为“4 km/h、6 km/h、9 km/h、14 km/h”以及“42 km/h”，前四个档位皆为“低速档位”，第五个档位是“高速档位”。平地机通过“泵”与“马达”排量不同的组合模式来展开档位之间的切换。

1.2 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶泵控制

平地机液压泵，采取的是A4VG140泵的“轴向柱塞变量泵”，“发动机油门”的开度与“行驶液压泵”的排量彼此关联密切（见图1）。

于图1内，曲线①意指平地机油门开度于a0%之时平地机开始工作，此外，泵排量设置为30%的最小量，以避开“液压泵”的小排量区；随之油门开度的加大，当平地机油门的开度为a1%之时，液压泵的排量达至了允许的最大值，之后液压泵的调节作用会失去。

曲线①与曲线②两者的差异之处，在于当“泵排量”达至极限时，平地机油门开度存在差异，曲线①为a1%，曲线②为100%。在曲线②内，液压泵的“排量”未取得最大限度的利用，工作效率比较低，因为于“平地机”的实际工作过程中，有时“油门开度”并不需要达至最大限度，故此综合起来看，曲线①与曲线②两者状况相较，曲线①的状况优越更大。

图1所示，采取①、②、④三种方案，可由A到B。可是，在泵排量上升方式上，三者存有差异，三种模式对比而言，曲线③与曲线④要比曲线①复杂，当平地机的“油门开度”比较小之时，曲线③比较易产生游车状况，而曲线④的速度则没有多少变化，亦无益于平地机作业。

1.3 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶液压马达控制

行驶液压马达的初始排量，常常是依“档位信息”与“档位控制”下的马达排量实施调节的，随后，再依“马达排量”和“控制电流”两者间的关系，得出需求的控制电流，接着由控制器向行驶液压马达发出相应的指令展开执行。当载荷自适应展开时，由“自适应控制系统”向“马达排量”发出一定的指令，然后展开工作。

2 液压机械平地机行驶控制系统中载荷自适应控制系统的研究

2.1 载荷自适应控制系统的压力自适应控制

对系统而言，压力自适应控制的流程如下列：当测压装置测查到液压系统的实时压力是P，当压力值P>额定值P0之时，即需将液压马达排量调大，将其调节到最大之时P依旧>P0，调小“液压泵排量”，直至压力值P<额定值P0。压力自适应控制具体流程（见图2）。

2.2 载荷自适应控制系统的功率自适应控制

平地机于作业之时，可依下列公式算出克服负载需要的发动机功率：

式中：P1代表负载所需的发动机功率；F代表负载多少kN；ηs代表传动系统效率；v代表车速。

负载下的功率计算公式：Pel=Pe-Pf

负载下的总功率由Pe表示，有效功率由Pel表示，辅助功率由Pf表示。

当PelPl的条件。

操作者所控制的油门位置，其对“控制系统”而言为输入量，当确定了油门的位置之后，发动机的“转速与最大功率”便是“定量参数”；外界负载值大小“F”为不可控的参数；ηs传动效率于特定环境下亦为一定的数值，并且，于具体范围里“传动系统的参数”得到调节之时的变化亦比较小，这些可以视作为定量；车速v受“vb液压泵排量、vm液压马达排量、gi变速桥速比”等影响，上述三个量皆可视作可调节量[3]。故此，若是想要满足上述公式，我们可以对vb、vm、gi三个量展开调节便可以达成。

3 载荷自适应控制系统的变功率节能控制研究

当低转速时，平地机与低操作功率曲线，若是负荷较小，则控制工作条件，若是负荷过大，于“同一时间”的外部特征，可以向前移动“工作点”，这样可以节省燃料，而于同一时间里，当驱动频率小又在低功率曲线，轮滑可有效地降低损失，进而提升牵引力及牵引机。

于图3内，若是负载比较小，比如“负载扭矩l”，这时和两条扭矩曲线皆交汇在“b-d-e”调速段，也就是A点上，此时比油耗大致相等；可是于“负载扭矩2”，如果负载过大之时，和曲线1相交汇于B点上，与曲线2相交汇在C点，比油耗“C点”与“B点”相较更低，此外，发动机的“输出功率”亦同时减少，那么发动机的油耗亦更低。同时，亦将降低驱动轮滑的频率，减少轮胎的磨损程度，将会增加地面附着系数[4]，而牵引力在这时便会更大。因实际状况各异，依档位设计，一般可以选取（2～4）条的特性曲线。

4 结论

液压机械传动平地机，因为液压传动及控制，自动化的程度较高，其传动系统能够完成更加高的自动化，降低了人工操作的劳动强度，工作效率获得提升。由于如“液压马达、液压泵”和“传动轴齿轮”等一些变量的地面电力传输系统，此外加之“变量、位置信息”与“油门信号”相耦合，更大程度上的合理控制，传动系统其“驱动控制系统”性能，取决于水力机械的有效性，为平地机关键“液压机械传动技术”之一。

参考文献

[1] 曹付义，周志立，张明柱.履带车辆液压机械差速转向运动轨迹模拟[C]//走中国特色农业机械化道路—— 中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）.2008.

[2] 焦生杰.国内外平地机发展现状与新技术[J].筑路机械与施工机械化，2008，25（3）：110-106.

[3] 姚强，张会改.矿山机械中液压机械传动应用中的分析[J].科技致富向导，2013，26（3）：119-201.

[4] 徐尤龙，韩志强，迟水滨.平地机构造及施工使用[M].北京：人民交通出版社，1991.

摘 要：行驶控制系统，为液压机械平地机关键技术之一。行驶控制系统主要由“档位无级调速控制系统、变功率节能控制系统、载荷自适应控制系统”三个部分组成。一般状况下，组成部分之间亟难控制，故此，是否得以良好展现传动系统的效率，则取决于“行使控制系统”的优劣程度。

关键词：液压机械传动 平地机 行驶控制系统 有效性研究

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0069-02

液压机械传动模式，将“液压与机械”传动模式的优点相结合，弥补了“液压传动模式、机械传动模式”所存有的不足，和我国当下“平地机主机”与“部件加工制造能力”相比而言，是让人比较满意的传动模式[1]。液压驱动技术，在牵引式机械的“行驶系统”的应用，尚为前沿性课题，目前只是于“中小功率”的推土机上的应用还比较成功，液压机械传动平地机由于结合了“机械传动”后其面临着的技术难题增加，这些关键技术主要包括：传动系统“结构方案的确定及静态参数匹配的设计、无级调速、行驶控制系统”等等关键技术[2]。本文此次重点对“行驶控制系统”此关键技术展开研究，为液压机械平地机的技术问题提供有力参考。

1 液压机械平地机行驶速度控制系统的研究

1.1 液压机械平地机行驶速度控制系统的档位划分

平地机的主要工作速度一般状况下保持在14～16 km/h，此亦为平地机的正常工作速度，其转场行驶速度一般状况下在40 km/h左右。于“有关理论”和“平地机”的实际工作状况环境下，其各个档位的最高速度一般分别设置为“4 km/h、6 km/h、9 km/h、14 km/h”以及“42 km/h”，前四个档位皆为“低速档位”，第五个档位是“高速档位”。平地机通过“泵”与“马达”排量不同的组合模式来展开档位之间的切换。

1.2 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶泵控制

平地机液压泵，采取的是A4VG140泵的“轴向柱塞变量泵”，“发动机油门”的开度与“行驶液压泵”的排量彼此关联密切（见图1）。

于图1内，曲线①意指平地机油门开度于a0%之时平地机开始工作，此外，泵排量设置为30%的最小量，以避开“液压泵”的小排量区；随之油门开度的加大，当平地机油门的开度为a1%之时，液压泵的排量达至了允许的最大值，之后液压泵的调节作用会失去。

曲线①与曲线②两者的差异之处，在于当“泵排量”达至极限时，平地机油门开度存在差异，曲线①为a1%，曲线②为100%。在曲线②内，液压泵的“排量”未取得最大限度的利用，工作效率比较低，因为于“平地机”的实际工作过程中，有时“油门开度”并不需要达至最大限度，故此综合起来看，曲线①与曲线②两者状况相较，曲线①的状况优越更大。

图1所示，采取①、②、④三种方案，可由A到B。可是，在泵排量上升方式上，三者存有差异，三种模式对比而言，曲线③与曲线④要比曲线①复杂，当平地机的“油门开度”比较小之时，曲线③比较易产生游车状况，而曲线④的速度则没有多少变化，亦无益于平地机作业。

1.3 液压机械平地机行驶速度控制系统的行驶液压马达控制

行驶液压马达的初始排量，常常是依“档位信息”与“档位控制”下的马达排量实施调节的，随后，再依“马达排量”和“控制电流”两者间的关系，得出需求的控制电流，接着由控制器向行驶液压马达发出相应的指令展开执行。当载荷自适应展开时，由“自适应控制系统”向“马达排量”发出一定的指令，然后展开工作。

2 液压机械平地机行驶控制系统中载荷自适应控制系统的研究

2.1 载荷自适应控制系统的压力自适应控制

对系统而言，压力自适应控制的流程如下列：当测压装置测查到液压系统的实时压力是P，当压力值P>额定值P0之时，即需将液压马达排量调大，将其调节到最大之时P依旧>P0，调小“液压泵排量”，直至压力值P<额定值P0。压力自适应控制具体流程（见图2）。

2.2 载荷自适应控制系统的功率自适应控制

平地机于作业之时，可依下列公式算出克服负载需要的发动机功率：

式中：P1代表负载所需的发动机功率；F代表负载多少kN；ηs代表传动系统效率；v代表车速。

负载下的功率计算公式：Pel=Pe-Pf

负载下的总功率由Pe表示，有效功率由Pel表示，辅助功率由Pf表示。

当PelPl的条件。

操作者所控制的油门位置，其对“控制系统”而言为输入量，当确定了油门的位置之后，发动机的“转速与最大功率”便是“定量参数”；外界负载值大小“F”为不可控的参数；ηs传动效率于特定环境下亦为一定的数值，并且，于具体范围里“传动系统的参数”得到调节之时的变化亦比较小，这些可以视作为定量；车速v受“vb液压泵排量、vm液压马达排量、gi变速桥速比”等影响，上述三个量皆可视作可调节量[3]。故此，若是想要满足上述公式，我们可以对vb、vm、gi三个量展开调节便可以达成。

3 载荷自适应控制系统的变功率节能控制研究

当低转速时，平地机与低操作功率曲线，若是负荷较小，则控制工作条件，若是负荷过大，于“同一时间”的外部特征，可以向前移动“工作点”，这样可以节省燃料，而于同一时间里，当驱动频率小又在低功率曲线，轮滑可有效地降低损失，进而提升牵引力及牵引机。

于图3内，若是负载比较小，比如“负载扭矩l”，这时和两条扭矩曲线皆交汇在“b-d-e”调速段，也就是A点上，此时比油耗大致相等；可是于“负载扭矩2”，如果负载过大之时，和曲线1相交汇于B点上，与曲线2相交汇在C点，比油耗“C点”与“B点”相较更低，此外，发动机的“输出功率”亦同时减少，那么发动机的油耗亦更低。同时，亦将降低驱动轮滑的频率，减少轮胎的磨损程度，将会增加地面附着系数[4]，而牵引力在这时便会更大。因实际状况各异，依档位设计，一般可以选取（2～4）条的特性曲线。

4 结论

液压机械传动平地机，因为液压传动及控制，自动化的程度较高，其传动系统能够完成更加高的自动化，降低了人工操作的劳动强度，工作效率获得提升。由于如“液压马达、液压泵”和“传动轴齿轮”等一些变量的地面电力传输系统，此外加之“变量、位置信息”与“油门信号”相耦合，更大程度上的合理控制，传动系统其“驱动控制系统”性能，取决于水力机械的有效性，为平地机关键“液压机械传动技术”之一。

参考文献

[1] 曹付义，周志立，张明柱.履带车辆液压机械差速转向运动轨迹模拟[C]//走中国特色农业机械化道路—— 中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）.2008.

[2] 焦生杰.国内外平地机发展现状与新技术[J].筑路机械与施工机械化，2008，25（3）：110-106.

[3] 姚强，张会改.矿山机械中液压机械传动应用中的分析[J].科技致富向导，2013，26（3）：119-201.

[4] 徐尤龙，韩志强，迟水滨.平地机构造及施工使用[M].北京：人民交通出版社，1991.