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典型综合传动装置转向特性分析 唐艳颖 黑龙江省桦联机械制造有限公司 黑龙江 桦川 154300 摘 要 主要对几种典型传动装置的转向特点进行了分析 得出了综合传动装置的转向半径 最大转向角速度 和最短时间的关系 为后续履带车辆动力性能的研究提供了可靠的理论分析依据 关键词 综合传动装置 履带车辆 转向特性 中图分类号 S219 02 1 文献标识码 B文章编号 1003 188X 2008 08 0059 02 0 引言 履带车辆综合传动装置一般由带闭锁离合器的 液力变矩器 固定轴或行星变速箱 电液自动操纵机 构 液压无级转向机构和汇流行星排等组成 在制动 方面 采用液力减速器与盘式制动器相结合的联合制 动方式 根据转向机构的组成方式 履带车辆综合传 动装置可分为纯液压转向综合传动装置和液压复合 转向综合传动装置 1 纯液压转向的综合传动装置 最基本的液压转向机构的转向功率流采用容积 式液压无级变速系统 由双向液压泵和定量马达构 成 转向流转向比iz ip iy im 其中 ip为液压泵 传动比 为适应液压泵额定转速而设定 从功率分流 点计算 im为液压马达传动比 从马达计算到汇流排 太阳轮 iy为液压泵和马达转速决定的液压转速比 是整个传动系统中唯一的正负两向无级变化的传动 比 iy VM Vp v 其中 VM为马达排量 Vp为液 压泵的排量 v为泵的容积效率 为相对变化率 Vp Vpmax 1 1 Vpmax为泵的最大排量 所 以 车辆的相对转向半径可表示为 kipi MVM 2iBn Vp v 1 当 0时 为直线行驶 当 1时 得 向左或向右的最小相对转向半径 min kipiM 2iBnVp v 2 此时 车辆每个变速挡的直驶最大速度可由发动 机转速nfm ax和主动轮半径r决定 收稿日期 2007 12 24 作者简介 唐艳颖 1973 女 黑龙江五常人 助理工程师 E mail tangyanying888 163 com Vn 0 377 kn fmaxrz i qiBn 1 k ic 3 由式 2 和式 3 得 v min 0 745nmaxrVp v 1 k iqipicVM 4 若不计 v略有小的变化 则 v min为一定值 它 表示对某一车辆转向时 两侧履带最大速度差 vmax 在各挡时都相同 车辆的最大转向角速度为 max v Rmin v min B vmax B 5 最大转向角速度为常数 与排挡无关 Tmin 2 max 2 B vmax 6 由式 1 可见 当 在 1 0 0 1 的区间连 续变化时 相对转向半径 在 min 的区间内也连 续变化 因此 纯液压转向具有优良的转向性能 可 以获得可控连续无级变化的转向半径 而且机构简 单 操作方便 虽然液压转向具有上述优点 目前的 液压工业水平还难以得到功率足够大且性能优良的 液压元件 而且效率不高 2 液压加机械复合综合传动装置 液压加机械复合转向 具有液压转向和机械转 向两套机构 其大半径由液压无级转向实现 小半径 范围内则继续由机械转向实现个别孤立的规定转向 半径 两种工作方式并存 依次按程序工作 两套转 向机构可以克服液压元件功率和效率低的缺点 2 1 变速分路应用单流机械式转向的复合转向装置 单功率流独立式转向的特点是在转向工况时高 速侧履带速度不变 车辆中心速度降低 等于低速侧 履带所降速的50 因此 从零差速式液压转向阶段 时 车辆行驶速度和转向半径都会突然有所减小 由于液压功率有限 只能以差速式大半径无级转 向 马达达到最大转速后 若转向半径还不够小 进 一步的操纵将使变速分路两侧的转向离合器之一分 95 2008年8月 农 机 化 研 究 第8期 离 并且制动其输出轴 即可得到独立式的 0 5的 机械转向 车辆开始进入第2阶段独立式机械转向 时 液压马达应维持前阶段末的 Mmax 而不会瞬间归 零 恢复直线行驶 低速情况下 离合器分离且制动 器完全制动时 该侧汇流排齿圈速度为零 即该侧v 0 而太阳轮速度不为零 低速侧速度为0 vmax 2 因此转向半径为 1 2 v v max 2 0 vmax 2 v vmax 2 0 vmax 2 v 2 v vmax 7 以两挡车速和 vmax值代入 可得到该半径值为 0 417 m及0 468 m 即转向中心在低速侧履带之内 在高挡车速较高时 该规定半径愈趋于接近0 5 m 2 2 双流机械式转向的液压加机械复合转向装置 液压和机械的转向功率流都通过零轴传动 二者 之间需用专门的汇流排相连 无论双流机械转向是 从变速机构之后传动的方案 还是从变速机构之前传 动的方案 其液压马达造成的履带最大速度差为 vymax 由此决定的液压无级最小相对转向半径为 ymax V vymax 8 在转向的第2阶段 机械功率参加工作 由机械 造成的履带速度差为 vm 由此形成液压加机械转向 中机械成分的转向半径为 m v vm 9 通常第2阶段液压加机械工作 经k 行星排合成 v vymax vm后的规定转向半径为 g v vymax vm 10 而 g ymin和 m之间的关系为 1 g 1 ymin 1 m 11 如果车辆采用双流机械转向从变速机构之后传递 的方案 则式 9 中的v与 vm随排挡而变的关系相抵 消 因而与iBn无关 若发动机熄火 车辆被牵引时 液 压元件不转 车辆仍能转向 空挡能实现转向半径 m 当车辆采用双流机械转向分路从变速机构之前传动的 方案时 m的变化与变速箱传动比 ib有关 当车辆被 牵引时 其转向机构不转 只能被强行拖动转向 3 液压液力复合转向传动装置 液压液力复合转向方案是以有限功率的液压元 件进行无级转向的 助力偶合器左右转向各设一个 当转向液压马达力矩不足时 及时给相应一侧助力偶 合器充油提供助力矩 为了使两转向机能正常地共 同工作 从发动机经液压转向机到零轴的传动比 必 须等于从发动机经液力转向机到零轴的传动比 即 ipiyyM1 ipiw1 iYou 12 式中的iM1为液压马达到零轴的传动比 iv为液 压传动比 iw1为偶合器涡轮到零轴的传动比 iYou为 液力偶合器转速比 且iYou nw np nw与np为偶合 器涡轮转速和泵轮转速 所用偶合器转速比为 iYou ipiw1 ipiM1iy ipiw1Vp v ipiM1VM 13 式中其它参数都是固定值 只有iYou随相对变量 率 而变 即由驾驶时的转向操纵而定 此处液力偶 合器的工作特点是 转速比iYou不能自调 是随转向半 径的减小而加大 即半径越小 其涡轮与泵轮的转速 差越小 否则 如果偶合器随外界负荷变化而自动调 节转速比iYou 则外界负荷变化时 转向分路总传动比 iz也将变化 这样iz是既随 变化而变化又随外界负 荷而变化的二元函数 所以无法控制 由此可见 液 力转向机不能单独作为转向机构使用 它只能作为液 压转向机的加力机构 4 结语 本文主要对几种典型转动装置的转向特点进行 了分析 得出了综合传动装置转向半径 最大转向角 速度和最短时间的关系 对于以液压为主的综合转 动装置 虽然转向半径无级变化 但由于体积小而功 率大的液压元件难于制造 实际上转向半径只能是有 限无级变化 为了实现履带车辆的小半径转向 提高 车辆的机动性能 在纯液压转向机构的基础上出现了 液压复合转向机构 可以为后续研究履带车辆动力性 能研究提供可靠的理论分析依据 参考文献 1 孙 勇 方向盘控制静液压双流差速传动履带车辆仿真 及试验