第第7讲讲 工程机械行走电液控制系工程机械行走电液控制系统（统（2）1v有级变速是指机械传动的速度变化是根据挡位而变化的，不同挡位有不同的速度范围。有级变速切换挡位时速度变化不连续，存在速度跳跃和换挡冲击现象，而进行无级变速时，速度是连续变化的，换挡过程平稳。一.工程机械无级变速控制系统的应用2v1.工程机械无级变速控制系统的基本形式v在工程机械的行驶驱动中，经常采用的是两种形式：一种是传统的机械传动；另一种是液压无级变速传动。前者传动方式比较可靠，行驶性能好，能满足工程机械长距离转场作业的要求。后者具有重量轻、结构紧凑、自动适应性好、操纵简便、运转平稳等优点，能很好地满足工程机械作业时牵引力和车速变化急剧、频繁、变化范围大等苛刻条件，所以应用日趁广泛。3v工程机械行走无级变速控制系统主要包括3种形式种形式：变量泵定量液压马达、定量泵变量液压马达、变量泵定量液压马达、定量泵变量液压马达、变量泵变量液压马达变量泵变量液压马达。v1）变量泵定量液压马达容积调速回路v变量泵定量液压马达调速系统如图4.13所示。4在这种回路中，液压泵转速和液压马达排量都为恒值恒值，改变液压泵排量可使马达转速和输出功率随之成比例地变化。马达的输出转矩和回路的工作压力都由负载转矩决定，不因调速而发生改变，所以被称为恒转矩调速回恒转矩调速回路路。5v2）定量泵变量马达式容积调速回路v定量泵变量马达式容积调速回路如图 4.14所示。定量泵 1的排量 VP 不变，变量液压马达 2的排量 VM 的大小可以调节，3为安全阀，4为补油泵，5为补油泵的低压溢流阀。v3）变量泵变量马达式容积调速回路v双向变量泵和双向变量马达组成的容积式调速回路如图 4.15所示。回路中各元件对称布置，改变泵的供油方向，就可实现马达的正反向旋转，单向阀 4和 5用于辅助泵 3双向补油，单向阀 6和 7使溢流阀 8在两个方向上都能对回路起过载保护作用。67v2.工程机械无级变速控制系统的工作原理v对于上述三种容积调速回路，具体工作原理如下。设变量泵的排量为 VP，转速为 nP，定量马达的排量为 VM，马达的转速为 nM，在不考虑泄漏的情况下，则泵的输出流量和马达的输入流量是相等的，因此可得式（4.1）：v因此，只要改变泵的排量或马达的排量就可以改变马达的输出转速。8v现代工程机械行走系统经常工作在低速大扭矩状态，负载变化剧烈，对调速要求较高，因而大量采用柱塞变量泵和柱塞变量马达。v1）柱塞泵v（1）轴向柱塞泵轴向柱塞泵是活塞或柱塞的往复运动方向与缸体中心轴平行的柱塞泵。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。v（2）径向柱塞泵径向柱塞泵可分为阀配流与轴配流两大类。阀配流径向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺点。国际上 70、80年代发展的轴配流径向柱塞泵克服了阀配流径向柱塞泵的不足。v2）柱塞马达v液压马达在结构、分类和工作原理上与液压泵大致相同。有些液压泵也可直接用作液压马达。柱塞马达的种类较多，有轴向柱塞马达和径向柱塞马达。9v3.工程机械无级变速电液控制系统v1）典型轮式车辆行走机构液压驱动系统的工作原理v典型轮式车辆行走机构液压驱动系统原理图，如图 4.16 所示。行走系统采用四轮驱动，2个轴向柱塞式变量泵 2 分别与前后轮 4 个液压马达 25，26 组成 2 个相互独立的闭式油路。v2）行走系统的调速实现v行走系统的调速有两种方法，即先导阀控制和变马达排量控制。1011v（1）先导阀控制 减压式先导阀有两个完全相同的减压阀，每个减压阀都由阀芯、调压弹簧、导杆、推杆和回位弹簧等组成。刚开始时手柄处于零位，换向阀阀芯不承受轴向油压力而保持中位。手柄的行程与先导阀出口压力成比例，先导阀的出口压力与换向阀阀芯行程成比例。通过改变先导阀行程的大小可控制泵摆角的大小，进而控制马达转速，使系统速度改变。12v（2）变马达排量v该系统中马达的两种排量可实现 2挡车速。系统使用的马达为双速内曲线马达，马达排量由马达内部的变速阀控制，对变速阀的控制通过速度选择阀 15 实现。13v3）发动机功率匹配及差速、差力、打滑问题的解决v（1）功率匹配v该系统通过液压调速器 19来实现发动机的转速、车速和系统工作压力（外负载）之间的匹配。液压调速器的结构如图 4.18 所示。当外负载小于发动机的输出功率时，发动机转速基本恒定，车速取决于泵与马达的排量比，可通过调节先导阀16，17和速度选择阀15来调速；当外负载超过发动机的输出功率时，发动机转速下降，这时在调速器19的作用下，离心调速阀18向下移动，变量机构液压缸7的压力油路与油箱接通，其缸中油压力减小，在右端弹簧力作用下活塞杆带动泵2缸体向左移动，泵摆角减小，车速降低；反之，当负载降低时，车速升高。这样便于实现系统低速大转矩、高速小转矩的作业要求，保证发动机恒功率输出。1415v（2）解决差速问题 系统采用并联油路供油，可解决车辆转弯等特殊条件引起的差速问题。这是因为车辆转弯时，处于不同转弯半径上的一对车轮的两个驱动轮马达需要不同的流量，否则不能实现同步转弯，而两马达并联，工作时随机分配流量，可彻底解决差速问题。v（3）解决差力、打滑问题v当速度选择阀 15处于图 4.16所示左位时，背压油路通过阀 15进入连通阀 20的控制端，连通阀 20在低压控制油的作用下被推到图示位置，使前后轮油路连通，可消除由于高速造成的前后桥车轮的转速差对牵引力的影响和轮胎磨损。16v4.工程机械无级变速控制系统的应用 vBW202AD2型压路机是德国BOMAG公司生产的一种全液压、双钢轮、双驱动、双频双幅(4650 Hz和0.36/0.74 mm)振动压路机，下面分析BW202AD2型压路机的行走系统和振动系统液压回路的工作原理及故障诊断与处理过程。v1.行走系统v1）工作原理v行走系统采用闭式液压回路，如图 4.26所示，主要由斜盘式双向变量泵 1、前行走马达 13和 14、后行走马达 12组成，前、后行走马达并联，分别驱动前、后钢轮行走。通过扳动驾驶室操作杆 5，使斜盘控制阀组（手动）2工作在左、右两个位置，通过斜盘式双向变量泵 1使前、后行走马达实现正、反转，驱动前、后钢轮实现压路机前进与后退。1718v2.振动系统v如图 4.27所示，与行走系统相同，振动系统也采用闭式液压回路，主要由斜盘式双向变量泵 15、前振动马达 1、后振动马达 2和单向定量泵 7组成。单向定量泵 7输出高压油，通过变量泵斜盘控制阀组（电液比例）14，控制斜盘式双向变量泵 15的斜盘倾角方向和大小，通过液压油驱动前、后行走马达实现正、反转，改变钢轮内部 2 个偏心块的相互位置，前、后钢轮可获得高低 2种振幅；斜盘倾角大小的改变，使泵的输出流量发生变化，使前、后马达转速相应改变，驱动振动轮偏心块转动获得高、低 2 种振动频率。1920