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全液压推土机传动系统与发动机匹配? 三一重工股份有限公司 欧阳联格 全液压推土机由于其左右驱动轮分别由“液压马达＋减速器”驱动，免去繁杂的传动系统，机械结构大为简化。转向时两侧履带都由动力驱动，因此可实现坡道转向和转向时推土，若两侧马达正反转即可实现推土机原地转向。由于可方便地简化操纵程序，提高操作自动化程度，理论上静压传动推土机的生产率最高。国际上最具权威的全液压推土机制造商ＬＩＥＢＨＥＲＲ公司曾对同功率等级的全液压推土机和液力机械传动推土机进行对比试验，前者可节能１０％，传动效率和生产率分别提高２５％和１５％～２５％。国内一些企业在怎样提高传动效率和作业效率、如何降低整机油耗、提高可靠性等方面作了大量的研究和大胆的尝试，并取得可喜的成果。本人主持开发的ＴＱ２３０Ｈ全液压推土机取得了成功。１ 泵与发动机的功率匹配原理发动机的输出功率：Ｎｅ=Ｍｅ·ｎｅ /9 549 （1）式中：Ｎｅ——发动机输出功率（kW）Ｍｅ——发动机转矩（N·m） ｎｅ——发动机转速（r/min）泵的输出功率为：Ｎｂ＝ ＰｂＱｂ/60＝ Ｐｂｑｂｎｂ/60 000 （２）式中：Ｎｂ——泵的输出功率（kW）Ｐｂ——泵出口压力（MPa）Ｑｂ——泵出口流量（L/min）ｑｂ——泵的排量（mL/r）ｎｂ——泵的转速（r/min）泵与发动机直接连接，有ｎｂ=ｎｅ。由传动关系知，Ｎｂ与Ｎｅ又满足：Ｎｂ=Ｎｅη １η ２ （3）式中η 1——泵与发动机之间的传动效率，泵与发动机直接连接时取为1，泵与发动机通过分动箱相连时取为0.97η 2——泵自身的效率 ，由于泵一般为变量柱塞泵，当泵的排量、转速、压力变化时，效率也随之变化，因此，泵的效率值由供应商提供。当发动机期望工作在某一最佳工作点时，其输出转矩为一常值，所以泵与发动机功率匹配，有关系式：Ｍｂ＝ Ｐｂ ｑｂ/2π＝常值 （4）式中：Ｍｂ——泵的吸收转矩N·m因此，当负载Ｐｂ变化时，通过调节泵的排量ｑｂ使得泵的输出转矩不变，就实现了泵与发动机之间的功率匹配，发动机的转速为设定的最佳工作点处的转速。从而得出结论：当发动机在设定的最佳工作点运行时，欲实现泵与发动机匹配，则要求泵具有恒功率特性，图１所示。恒功率泵可采用机械控制或微控器控制，机械控制的恒功率变量是靠不同的弹簧组合来近似实现恒功率的，在其恒功率区段能实现泵与发动机的匹配，但是有调节不方便、存在误差等不足。而当采取微控器（如ＭＣ控制器）控制时，能实现泵与发动机的精确匹配，而且调节方便。 图1 ２ 柴油机最佳工作点的选取图２是发动机的外特性转矩曲线图，曲线ＡＢＣＤ是发动机的全负荷速度特性，斜线ＡＨ、ＢＩ、ＣＪ、ＤＫ为不同油门位置时的调速特性。点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ分别是对应的最大功率输出点。因为一个油门位置Ｘ对应一个最大功率输出点，所以最大功率Ｎｍａｘ（Ｍ，ｎ）是油门位置ｘ的函数，即：Ｎｍａｘ（Ｍ，ｎ）＝ｆ１（ｘ） （5）所以只要调节油门的位置，就可选择不同的功率模式。发动机在工作时，其所受的转矩为自变量，转矩的大小取决于后接负载的大小，而发动机转速是因变量，所以：ｎ＝ｆ２（Ｍ） ６因为发动机正常工作时，后接负载往往低于该油门位置时的最大负载，所以发动机工作时往往工作在调速特性阶段，而调速特性段的功率低于该油门位置时的最大功率，因此发动机在正常工作时其效能往往未能得到充分发挥。要想得到最大的工作效率，发动机应始终工作在最大功率点。在不同的油门位置下，虽然都可以工作在最大功率点，但是在有些最大功率点（如图２中的Ｂ、Ｃ、Ｄ点）抗过载能力很差，容易导致发动机熄火，所以在不同油门位置下，最大功率点的设定应如图２中的Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ点，使得在每一个最大功率点都留有一定的过载余量如δ Ｍ＝ＭＤ－ＭＧ，而不至于导致发动机熄火，δ Ｍ大小视不同油门位置时的具体工作特性而定，其趋势如图２中的ＡＥＦＧ曲线，因此实际工作时设定的最大功率点应落在 ＡＥＦＧ曲线上。 图2 由图３的ＮＴ８５５－Ｃ２８０ＢＣⅢ柴油机外特性曲线可以看出（见图３中曲线２）：发动机飞轮转矩的增加会引起发动机转速的下降（掉速），当发动机转速下降至最大转矩点时?熏发动机输出转矩开始下降，此时发动机工作不稳定，转速急剧下降直至熄火，为了防止发动机熄火和充分利用发动机功率，只有及时减小液压泵的排量，降低发动机的负荷。从图３可以看出，只有当发动机工作在（１ ６００，１ ９００） r/min区段时即可兼顾发动机输出功率与转矩均在较大且比油耗最小状态。３ 泵与发动机匹配的实现对于全液压推土机，泵与发动机匹配的实现，一般采用极限负荷调节法。由图１可以看出，由于变量柱塞泵具有恒功率的特性，所以实现恒功率控制是一种最理想的状态。但在实际应用中，恒功率控制是非常难 图3 以实现的，比较成功的