130马力橡胶履带拖拉机机械液压转向装置的液压系统及其转向操纵系统设计【优秀机械毕业设计论文】
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马力
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拖拉机
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转向
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及其
操纵
设计
优秀
优良
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份。21页，10700字。
外文翻译一份。
图纸共3张，如下所示
A0-拖拉机转向系统液压原理图.dwg
A0-转向装置液压系统总成.dwg
A1-操作系统凸轮机构.dwg
- 内容简介：
-
1 he by he is a is to of to An at at a it is s to is to It In in to in is be in 0 In to a to in to is In a a on a is a in to of on is or On a is to of is in of A of to is in is to to on is it it is to On a is 2 to is a on a is in it on of of to to in a as to as in to In an to is of of a a or in to a to on to of a be is by to to so it t In we is to in as at a to a in If we to at so at of as is a is in or we a is by to to in us 3 on to in an is to is to is to a is to a is to of of is a be to as a is a a as to in in is of a A a is is in is in to a in if it is in to as if in ow go of in is a is a or a is is a to of is is to a At is to to to 4 On of on It is to to to a a is a is is If on to it as as it to up it to of a is of it or to be A is a 10 5 in is s It of to to of is to in is to s at is is to of to is to a so it in in of is is by it it in a of of it As of up on to in as As to at 5 is a of to of a of of a s on a of is is a of is a of be or to of In to at a of is of to a is in in is to A an of of In of of a in on to in he to be is is in is to of is to a on is to is as 6 is a of a is at of up a to is to of as he is of It a of to or to to of in a is is is to on is to s) st it up to so it - 2 On a in to to or to he on to as to as as or it to a to 7 or in to a to it so is of to of as it a to is on by a 8 自动变速器 自动变速器包括以下几个部分 。 变速器 变速器是一个从引擎背面连接到引擎并将动力输送到驱动轮的装置。汽车引擎在一定的转速范围内运行，变速器保证在引擎工作转速范围内有源源不断的动力从引擎传输到驱动轮。它经过各种由不同的齿轮组合而成的传动装置 来实现和完成传动任务。在低速档中，引擎的转速要比驱动轮的转速快的多 ,在高速档中，即使汽车时速趋近于 70 英里每小时，引擎也有过剩的动力。除了各种不同的前进装置，变速器也有空挡位置，它切断了引擎与驱动轮之间的动力传输，也允许驱动轮向相反的方向转动 ,它也是一个停车档位。在这个位置中，一种类似于插销的机械装置，被嵌入一个在驱动轮动力输出轴上的缝隙以锁定驱动轮来避免转动，以达到阻止车轮转动的目的。 自动变速器有前轮驱动或者是后轮驱动两种基本形式。在一辆后轮驱动的汽车上，变速器通常被装在引擎的背面并且定位在地板 之下靠近油门的位置。传动轴连接变速器与后桥用来传递动力至后轮，这个系统上的动力流程，是通过传动轴将扭矩从引擎直接传递至两个后轮。在一辆前轮驱动的汽车上，变速器通常与驱动桥连在一起。前轮驱动的汽车上的引擎通常装在驱动桥正对着后轮的一边，前轮轴直接连在前驱动桥上，引擎输出扭矩直接传动至前轮。动力直接从变速器传至终端传动机构，最后传至两个前轮。 行星齿轮 自动变速器包含许多传动机构，当你把变速器内的传动齿轮系，从一个位置移动到另外一个位置，变速器把从引擎内传出的各种动力修正成正确的传动比，以适合汽车传动。 在自动变速器中，齿轮都是相互啮合转动的。通过行星齿轮组来完成传动。行星齿轮系是由一个中心齿轮，一个环行齿轮和两个或者更多的行星齿轮所组成，它们都是常啮合齿轮。行星齿轮彼此经过一个被称为是 小齿轮 的杆状物，连接到传送机构。这个系统可以用来实现行星齿轮在引擎动力输入轴与变速器动力输出轴之间的连接，并锁定中心齿轮。在这个情节中 ,当行星齿轮沿着中心齿圈固定方向转动的时候 ,行星齿轮将会带动动力输出轴沿相同方向转动。但是在低速情况下会降低齿轮减速比。(类似汽车在低速档 )。如果我们解除对中心齿轮的锁定并锁定其它任何二个 9 元素 ,这将会引起所有的三个元件以相同的速度转动，以便保持动力输出轴与动力输入轴以相同的速度转动。这像是一辆汽车处在三档或高速档。另外，我们可以锁定行星齿轮系中的行星齿轮，这样动力的输入可以使中心齿轮向相反的方向转动，这就是倒档。动力输入轴连接到环行齿轮，动力输出轴连接到行星齿轮，也连接到多片离合器。中心齿轮被连接到一面鼓膜也同时被连接到多盘式离合器的另一半的鼓膜。鼓膜被固定在外边，以保证在维修期间可以从中心轮脱离。 单向离合器 单边离合器（也被人称作超越离合器或斜撑离合器）是一种像一个自由旋转的始终 朝着一个方向转动的齿轮。它的作用就像是个自行车的脚踏板，当脚踏板转动时，自行车轮子也向前转动，但是当踏板倒转时轮子仍会自由转动。当传动轴处在驱动位置时，单边离合器将会处在低速档。当你开始从静止加速的时候 , 传输从低速档中开始。但你有没有发现在它处于最低挡时如果你松开油门，它仍会继续发挥作用，就像是把你当成了一个局外人一样。现在 ,传动杆处在低传动比。当在这情况的时候 ,如果你放松油门，你会发现引擎转速突然降低，原因是在驾驶过程中，单边离合器的作用就和手刹的差不多。 转力矩转换器 在自动变速器上，转力矩 转换器代替了标准的交通工具上用的变速装置。当交通工具停止的时候 , 它在那里允许引擎怠速。转力矩转换器的工作原理，是其后面的一个转矩转移到另一轴，并将转矩转换为力矩。如果你拔去定位销，便可控制转速，不过，你一旦离开，它将会加速直至接近与临界转速。用转力矩转换器代替使用空气，使用涂油或传输液体 ,使得传动更精确。 转力矩转换器是被装在引擎和传输之间的成形装置 (“ 10直径 ) 的一个大的圆环。它由三个连接在一起的元件一起工作传递力量到变速器。转力矩转换器的三个元件是泵，涡轮和固定子。涡轮直接增加动力到传动轴，以此增加更大动力来推动交通工具的运动。固定子被连接到单边离合器以便它能自由的在一个方向快速旋转。任一个元 件在他们里面发起精确的指示流经转换器的油流动，伴随着引擎运转，传输液体进入泵区段内并被离心力推动，直到它开始进入涡轮区段。液体继续在一个圆形的固定子的涡轮中心轨道中回转。如果涡轮比泵转动地慢 ,液体将会流动到固定转子的前面，而且将涡轮 10 推动到单边离合器并且阻止它转动。 伴随着固定子停止 , 液体被固定子被重新泵至角落以增加转力矩。当涡轮的速度赶上泵 ,液体的开始碰撞固定子的背面，使泵和涡轮在相同的方向运转。随着速度的增加，三个元件开始以相同的速度转动。 液压系统 液压系统是在通道和压力之下传输液体到变速器和转力矩转换器的复杂的系统。比较新的系统是更复杂的而且用计算机处理的电子系统。传输液体服侍许多的目的包括 :变速控制 ,润滑控制和变速器的冷却控制。不像引擎 , 主要使用的是润滑油 ,变速器功能的每个方面是在液体压力下提供不断的补给压力。 这就像人类的循环系统 (液体更红 )， 甚至几分钟，当操作缺少压力可能对变速器寿命有很坏的致命的影响。为了保持变速器在正常的温度下工作，所有液体都会通过一个冷却器，以降低油液的温度。通过冷却室的液体被冷却，然后经过另一个钢管返回到变速器。典型的变速器平均有十夸脱的油液在变速器，转力矩转换器和冷却器箱之间输送。事实上，自动变速器的大部份元件包括离合器不断地浸在油液中。这些部份上的摩擦表面也是在油液内工作的。 油泵 变速器油泵 (在转力矩转换器之内 ) 负责产生所有的在变速器中需要的油压力。油泵被连接到变速箱前面并且直接的被连接到转力矩转换器的边 缘。既然转力矩转换器被连接到引擎曲轴，泵将会产生压力，只要有充足的变速器油液可以用，引擎可以随时运转。油液经过位于油箱底部的过滤器和油管直接进入到油泵。油然后被输送 ,在压力之下被送到到压力调整器 , 阀体和其余的部分。 阀体 阀体是自动变速器的控制中心。它包括管道，在这些管道中压力油流通到各种阀体，通过液压油而起作用。在阀体中的每一个阀都有一个特定的目的而且因为那个功能命名。最重要的阀体 ,而且有可以直接控制的阀，是调控的阀体。可调控的阀体直接的被连接到齿轮变速柄且被掩盖，和不被掩盖取决于通道或变 速器手柄放在什么位置。当你推动变速器手柄行驶的时候 ,举例来说，阀体将液体集中用来推动第一个齿轮。它也建立检测交通工具速度和节流阀位置以便 它能为决定最佳的时间和力量。 11 计算机控制 计算机使用引擎和传输上的感应器发现如此的事物例如节流阀位置 ,交通工具加速 ,引擎加速 ,引擎装载 ,制动踏板位置等对控制精确的变化点应该是多么的灵敏。一旦计算机接受数据 ,它就会传输信号给一个螺线形电导管。螺线形电导管实现了对离合器和变速器的电控。用计算机处理传输信号，它甚至学习你的驾驶风格，当你会需要它的时候，它会给你提供精确的变化，以 适应你的驾驶要求。因为计算机控制，运动模型有能力进行人工控制变速器 ,允许驾驶者用手选择齿轮档。这些在许多汽车上是通过变速杆完成的，经过一个特别的管路 , 然后任意在一个方向中轻打它或在向上的变化或下变化。 1 摘 要 本次主要设计 130 马力橡胶履带拖拉机机械液压转向装置的液压系统及其转向操纵系统，是机械液压双功率流转向装置的液压部分。 为了满足设计要求，即：方向盘操纵，能实现原地转向即倒车操作；转向半径可平滑过度；实现最小转向半径；满足转向力矩要求，本次设计的液压系统是一个采用液压先导排量控制的典型容积调速闭式回路。系统采用排量大，转速高，压力大的轴向柱塞泵和轴向柱塞马达，能够较好的满足液压泵变量机构和液压马达的双向运转特性。系统两侧的管道容积相等，安全阀的调定压力相等，保证了车辆转向时液压马达速度变化的动态特 性一致，为了保证系统正常稳定的工作，还加入了溢流阀，单向阀和补油泵。在定量液压马达中集中了溢流阀和换向阀，换向阀把马达输出的热油通过溢流阀流回油箱，再通过补油泵和滤清器补进冷油，进入下一个工作循环，从而保证系统的正常油温和油液的清洁。为使驾驶员操作简便，系统通过方向盘来控制整个转向过程，方向盘的转角决定转向半径的大小，方向盘的左右转向决定车辆的转向方向。由方向盘操作的液压先导阀，通过变量液压泵内的伺服阀，实现对液压泵排量的控制，进而控制定量马达的转向和转速。 关键词 ：轴向柱塞变量泵，轴向柱塞定量马达，压力 ，阀 2 its 30 it is In to be to of s is in to it up in to up up is In to to by s of on s, s to is by 3 is in to 4 目 录 前言 第一章、 转向技术的发展及趋势 转向技术的发展过程及优缺点 功率流转向机构 功率流技术的发展 双功率流履带车辆转向控制研究的意义 第二章 液压系统工作原理及参数选择 液压系统工作原理 转向液压系统参数的确定 转向液压马达参数的确定 变量液压泵参数的确定 它元件的选择 总结 致谢 参考目录 5 前 言 目前，全国上下都非常重视农业，把农业放在国 民经济的首位，并加大了对农业和农机工业的投资力度，这些方针和政策必然促进我国农机工业的发展，各地为了实现农业高产、稳产，都在进行中低产田的改造和农田基本建设，使农业机械不断推陈出新，从而对农业拖拉机的需求也发生了相映变化，国内外对大功率农用拖拉机的需求也日益迫切。 尤其是在我国加入世贸组织后，面临着国外大公司对国内农机市场的激烈争夺，因此，国内市场迫切需要大功率拖拉机的开发，并急需开发高技术含量的大功率拖拉机产品，以开拓新的国内市场。为了迎接主导产品面临的挑战，开发性能完善质量可靠，适用，价格合理的履带拖拉 机迫在眉睫。 为了满足这种需求，机械液压双功率流转向机构被应用在了履带拖拉机上。双功率流转向机构把从发动机传来的动力，分两路传给每一侧驱动轮的，其优点是动力可按比例分配到两侧履带上，转向时两侧履带始终传递动力，可实现动力转向，转向时平均车速不降低，动力不中断，因此对农田土壤破坏小，特别在松软的农田作业时，整机通过性好，作业效率高，左右两侧履带的速度差可以无级控制，这一点，是履带推土机可以高效高精度的进行侧面切削和整形作业。可实现原地转向，提高了履带拖拉机的机动性。在坡地工作转向时，不会出现“逆转向”现象，提 高了履带拖拉机工作安全性。与齿轮传动的转向机构相比，传动系简单，可避免因采用高、低、双速传动装置造成的动力转向能力受限的弊端。 履带车辆双功率流转向技术的发展是随着液压和液力传动技术的发展而逐渐产生发展起来的。因为履带车辆在进行小半径转向的时候，特别是在某些极限转向的时候，转向系统传递的功率是很大的。液压元件成本适合、性能可靠，体积不大，可作为结构元件用。并且实现了履带车辆转向的方向盘操纵，可进行真正意义上的原地转向，并且能够准确实现驾驶员意图，从而大大提高驾驶员的操纵舒适性。拖拉机在转向过程中传递功率流不 中断，牵引力和车速不下降，从而大大提高整车效率。满足了国内对大功率农用拖拉机的需求。 6 第 1章 转向技术的发展及 趋势 向技术的发展过程及优缺点 自 1904 年霍尔顿履带式拖拉机发明以来，特别是坦克作为一种新式武器在第一次世界大战中出现并取得巨大成功后，履带车辆的转向技术就一直处于不断地发展和进步之中。 从传统的转向机构到双功率流转向机构，从独立式到差速式，各种新型的转向机构层出不穷从原理上进行分类，可以把履带车辆从出现到目前为止使用过的转向机构表示出来。 一、转向离合器式转向机构 转向离合器式 转向机构 在拖拉机转向时，靠分离某一侧转向离合器，减小或切断发动机传往该侧的驱动力矩使拖拉机转向。其优点是转向时快速侧不减速，慢速侧减速，转向时引起发动机的附加载荷比较小，最小转向半径范围大，能实现原地转向，机构工艺性好，易加工制造。 7 二、行星机构式转向机构 行星机构式转向机构 是把传给拖拉机中央传动的动力，经行星机构再传给驱动轮，通过改变两侧驱动轮的驱动力，使拖拉机转向。其优点是寿命比转向离合器长，轴向尺寸小，有利于缩减后桥宽度，能减轻中央传动和变速箱载荷，结构紧凑。不足之处是结构较复杂。 三 、 单差速器转向机 构 单差速器转向机构 可使车辆几何中心位置的速度在转向过程中仍保持原直线行驶车速，但当一侧履带被完全制动时，转向半径过小，而另一侧履带速度过高、转向角速度过大，因此所需转向功率很大，会超出一般发动机的功率限制，驾驶员若持续转向，稍有不慎就会使发动机熄火，因而只能靠滑磨，用较大半径转向，或极不平稳地以小半径断续转向。因此这种单差速器转向机构现在几乎不再采用。 四、双差速器转向机构 双差速器转向机构 可使履带车辆在转向时慢速侧履带降低的速度等于快速侧履带增加的速度，因此车辆转向时的平均速度与直线行驶的速度相同。但由 于双差速器不能完全制动一侧履带，车辆不能原地转向，且转向半径的变化范围没有使用转向离合器的大，转向平顺性较差。转向时快速侧履带有加速，因此发动机的附加载荷比采用转向离合器的大。双差速器是由齿轮组成的转向机构，与转向离合器相比零件数目少、耐磨性好、寿命较长。 五、双功率流转向机构 双功率流转向机构 是把发动机功率同时通过两条途径传给每侧驱动轮的。近几年来，国外一些大中型履带拖拉机、推土机生产厂家如美国的卡特彼勒公司和日本的小松公司已广泛采用双功率流型的差速转向机构即双流传动差速转向装置，特别是卡特彼列公司在挑战 者 35列橡胶履带拖拉机中已得到了成功应用，大大提高了橡胶履带拖拉机的履带使用寿命。这种转向机构是把发动机功率通过变速箱和液压泵一液压马达双路传给后桥中的驱动链轮的差动齿轮机构，能够实现差速转向 相对来说，使用效果都不及机械液压双功率流转向机构。 机械液压双功率流转向机构具有许多优点，转向时平均速度不降低，两侧履带始终传递动力，可实现动力转向，适用于进行偏载推土和切除树根作业。转向时传给行走装置的功率不降低，转向工作效率高、速度快。左右履 8 带的速度差可无级控制，实现平稳又 精确的方向控制，可高效、高精度地进行侧面切削和整形作业。容易实现一根操纵杆来控制进退和转向。由于转向时动力不中断，因此对农田土壤破坏小，特别在松软的农田作业时，整机通过性好，作业效率高。在坡地工作转向时不会出现 “ 逆转向 ” 现象，提高了履带拖拉机的工作安全性。不足之处是这种转向机构需要附加液压传动装置，成本加大。 国内有研究院所在介绍具有优良转向特性的差速转向机构，但投入物力、财力和人力进行深入研究和产品开发的还不多见。普遍认为国内液压元件可靠度低，产品成本偏高影响销售市场和用户购买力。随着国民经济的发展和农民 收入的增加，农业生产体制的变化，国内液压元件可靠度的提高，控制技术应用范围的扩大，加入 市场竞争的加剧，消除目前国内现有大功率履带拖拉机、推土机转向机构的机动性能差 (不能按驾驶员的意愿随意转向 )，转向能耗大，转向机构易磨损，生产效率由于转向性能差而受到影响的缺陷己成为车辆工程领域研究开发人员的重要研究课题。机械式的转向机构 必将会在大功率拖拉机、推土机等工程车辆上遭到淘汰，而利用液压泵 液压马达驱动的液压转向技术逐渐被国内外研究开发设计人员应用于大功率拖拉机、推土机等工程车辆的转向系统设计中去。 功率流转向机构 功率流转向技术的发展 双功率流转向技术的出现，最早可以追溯到法国的 克、德国豹式主战坦克和虎型坦克以及美国的 克。其中德国的豹式主战坦克采用独立式单半径双功率流转向机构，由行星转向机构发展而来。到 1942年，德国在其虎型坦克上，首次采用了双半径双功率流转向机构，显示了履带车辆转向性能的一个重大进步，在与 8 档 自动预选变速箱连时可以实现 16 个规定转向半径。后来又出现了现代紧凑型的双功率流转向机构方案，如德国豹式坦克采用的 双半径双功率流转向机构和英国的奇伏坦坦克和美国 克采用的差速式单半径双功率流转向机构。 履带车辆双功率流转向技术的发展是随着液压和液力传动技术的发展而逐渐产生发展起来的。因为履带车辆在进行小半径转向的时候，特别是在某 9 些极限转向的情况下，转向系统传递的功率是很大的。因此，只有当液压元件成本适合、性能可靠、体积不大的条件下，才可能考虑将其作为结构元件应用。 20世纪 20年代的法国 B 坦克上己经进行过液压转向系统的试验，而后在 坦克、豹型坦克的样车和虎型坦克的一些样车上也进行过多次试验。 纯液压转向的方案，首先是出现在瑞士的 克上， 以后在德国的美洲虎系列自行火炮及美国的 70 式 坦克样车上也实现过。美国在黄鼠狼系列履带车辆上也装备了具有液压 液力转向机构的传动。在继续发展的样车上，如德国的 克和豹 坦克，装备了同样型式的转向机构。 随着现代工业技术的进步，液压转向机构中的功率转换元件一液压泵和液压马达的性能越来越高，使得液压转向技术的应用更加广泛 (其中应用最多的是零差速式液压双功率流转向机构 (中心速度在转向时保持原直线行驶速度不变 )0 20 世纪 80 年代以来，这 种转向机构开始普遍应用在西方发达国家的坦克和履带式装甲车辆上。其传向原理见图 零差速式液压双功率流转向机构由分流机构、液压转向闭式回路和两侧的汇流行星排组成。液压转向闭式回路一般由变量液压泵和定量轴向柱塞马达，美国 克和 兵战车则采用径向钢球活塞泵和马达。汇流行星排一般选用单排内外啮合行星排， 只有法国 克的传动装置采用了双排外啮合汇流差速器。零差速式液压双功率流转向机构在直线行驶工作状态时，可实现液压闭锁，保证车辆行驶的稳定性。它的每个排档都有一个最小转向半径，并且低档位的向半径小 ，高档位的转向半径大，从这个最小转向半径 10 可连续无级地变化到无限大，即直线行驶状态。在空档时，可以实现转向半径为零的中心转向。零差速式液压双功率流转向机构可控制性好，车辆转向半径与驾驶员方向盘转动角度相互对应，驾驶员能够准确和稳定地掌握车辆的转向半径。虽然液压转向闭式回路使用液压元件传递动力，传动效率较机械传动低，但在车辆转向行驶过程中没有摩滑功率损耗，就整个传动装置的总效率而言并不低。相比之下，双侧变速箱机械传动装置的转向性能就要逊色的多。在选择液压转向机构所需的液压元件时， 以往常常面临着功率与体积、重量 之间的矛盾和传动效率低的困难。因此在发展纯液压转向的同时，出现了各种以液压为主的复合转向机构，例如液压与液力偶合器并联的液压液力复合转向机构、液压与机械复合转向机构，以满足不同级别履带车辆对转向机构传递功率的要求。随着现代工业制造技术的飞速发展，大大提高了液压元件的传动效率，所生产的高速、高压、用要求大功率的高品质液压泵、液压马达的性能已经完全满足 ， 因此，双功率流转向技术近年来在大功率、高速度的履带车辆上得到了较为长足的发展。 功率流履带车辆转向控制研究的意义 一、传统的履带车辆转向控制系统 是由操纵杆控制的单功率流转向系统，其转向机构的原理如图 1示。 图 1统展带车辆的转向机构当车辆需要转向时，驾驶员用手拉动一侧转向操纵拉杆，通过连杆机构带动分离拉杆，使离合器 2)分离，继续拉动操纵拉杆到一定行程时， 2)完全分离且保持完全分离状态，联动机构发生作用，带动制动拉杆，使制动器制动 ;同时，驾驶员根据路况、车速、发动机转速对油门进行控制。因此，传统的履带车辆通过操纵一根操纵拉杆，车 11 辆可以实现两种转向方式即 :分离转向和制动转向。随着操纵拉杆拉动行程的增加，转向离合器先是分离， 然后进入制动状态，拉动的行程越大，则制动越剧烈，表明驾驶员的转向要求也越强烈。 由此不难看出，传统的履带车辆转向控制系统结构比较简单，生产成本相对较低 ;但它对驾驶员的驾驶技术和驾驶熟练程度要求高，劳动强度大，难以实现平稳而精确的转向控制 电液一体化的控制方式逐渐得到普遍应用。双功率流转向控制系统就是在这种背景下，于近年来发展起来的一种新型转向控制系统。 二、随着科学技术的 不断提高，人机工程技术的发展，人们对其转向性能的要求也越来越高 ， 较为理想的履带拖拉机转向机构一般应具有以下特 点 :力求有最小的转向半径 (理论上最小转向半径 R=0)，以提高履带拖拉机的机动性 ;能使转向时发动机的附加载荷较小，以免发动机熄火 ;转向时平均速度不应比直线行驶速度有显著下降 ;使履带拖拉机有良好的直线行驶稳定性 ;操纵省力 ;无论正向或倒向输出任何速度时，两侧履带输出之间可具有不同大小的正或负的速度差，以满足在不同曲线道路或地形上向左或向右转向的需要 ;每侧都允许输出全部发动机功率，最好还能利用另一侧从地面输回的功率即转向再生功率，使单侧输出的功率能大于发动机最大功率，以提高在困难地面进行小半径转向的能力。 单功率流 转向机构和机械式双功率流转向机构仍然不能实现履带拖拉机转向半径可控且连续无级变化的理想转向性能，并且这些机构的转向性能容易受到驾驶员的驾驶技术、体力条件和离合器、制动器的磨损的影响，并且容易给驾驶员带来疲劳，随着工农业生产效率的提高，人们对现代大功率拖拉机、推土机等工程车辆在操纵力、响应特性及驾驭舒适性等方面提出越来越严格的要求，拖拉机档位的越来越多、人们对无级转向的呼声越来越高。 液压技术的发展使采用液压泵和液压马达等无级变速元件来改善履带拖拉机的转向性能有了可能，使其转向半径能按道路和驾驶要求来无级变化 ，液压转向技术已逐渐被国内外研究开发设计人员应用于大功率拖拉机、推土机等工程车辆的转向系统的设计中 。 双功率流转向技术是把发动机功率同时通过两条途径传给每侧驱动轮。双功率流转向技术的结构特性使其具有许多优点 :转向时的平均速度不降低 ;两侧履带始终传递动力，可实现动力转向，基本上消除了履带的打滑现象， 12 适用于进行偏载推土和切除树根作业 ;转向时传给行走装置的功率不降低，转向工作效率高、速度快 ;左右履带的速度差可以无级调节，能够实现平稳又精确的方向控制，可高效、高精度地进行侧面切削和整形作业 :容易实现由方向盘操纵的无 级转向 ;特别是装备在农业机械上时，由于转向时的动力不中断，因此对农田土壤破坏小，尤其是在松软的农田作业时，整机通过性好，作业效率高 ;在坡地工作转向时不会出现“逆转向”现象，大大提高了履带车辆的工作安全性 ;转向时车辆能发挥与直线行驶同样高的工作性能 :转向半径的大小可任意控制，提高了履带车辆的机动性，转向更加平稳。 双功率流转向控制系统的型式多种多样，但就实际使用效果来说，一般认为由液压先导控制的机械液压双功率流转向系统最为理想。机械液压双功率流转向控制系统是在简单液压机械分流传动原理的基础上，采用不同的机械机构参数组合，并与液压元件配合的一种最新型的控制系统。它能够较好的保证在连续无级输出转速的前提下，应用较小的液压元件，大幅度提高履带车辆的输出总功率，并且其传动效率远远超过纯液压转向机构的传动效率，在制造成本变化不大的情况下，使履带车辆的机动性能得到极大改善，可以 满足人们对转向性能的要求，能够有效的提高履带车辆的 市场竞争力。 13 第二章 液压系统工作原理及参数选择 压系统工作原理 系统中采用的液压元件有轴向柱塞变量泵 , 轴向柱塞定量马达 ,电磁换向阀 ,液压先导阀 ,滤清器何散热器 为实现方向盘转向，采用一种专门设计的凸轮机构来控制液压先导阀，将方向盘转动转化为先导阀手柄的摆动，变量泵的斜盘位置与先导压力成正比，产生相应的流量供给液压马达，从而使方向盘转角与液压马达的转速相对应。其目的是满足转向的双向调节要求，并实现了转向 半径的无级，平滑的调节功能 。 液压系统的工作过程是：当操纵方向盘左转，使液压先导阀的手柄压下左侧的三通比例减压阀时，推动变量泵的斜盘， 使泵的正向排量增加，这样闭式系统的流量增加使定量马达的转速增加，就使右侧履带转速增加，并对应的减少了左侧履带的转速，从而使拖拉机左转。反之，当操纵方向盘右转，压下右侧的三通比例减压阀时，变量泵反向变量，从而使液压马达反向转动，使左侧的履带转速增加并对应的减少了右侧履带的转速，从而使拖拉机右转。方向盘转动的角度越大，则比例减压阀压下的越多，从而使进入变量伺服油缸的压力越大， 变量斜盘的角度也越大，因而泵的排量也越大，主回路的流量也越大，马达的转速也越高，则拖拉机两侧履带分别增加和减少的转速也越大，拖拉机的转向半径也就越小。当方向盘打到极限位置时，泵的输出流量达到最大，这时达到最小转向半径（对应各档不同的行驶速度具有不同的最小转向半径，当行驶速度为零时，实现原地转向）。 在倒车时，液压功率流与机械功率流合流会使与方向盘转动方向对应一侧的履带转速大于另一侧的转速，会导致履带拖拉机沿 S 型轨迹行驶。为了适应驾驶员的操作习惯 ，在拖拉机挂倒档时采用电磁阀使先导油路反向，这样变量泵的 变量过程 与上述的相反，从而在倒车时履带拖拉机像轮式拖拉机同样沿 U 型轨迹行驶。 选用的变量泵采用了压力限制器和高压安全阀，两者均集成在泵盖的多 14 功能阀中。在拖 拉机转向时，若转向阻力距过大，使闭式系统到达预定压力时压力限制并 迅速减小泵的排量，从而限制系统的压力。如果遇到冲击负荷，如一侧履带卡住或越过高的障碍时，会造成系统的压力快速增加，这时安全阀会开启，将高压泄到低压侧。由于安全阀仅仅是在压力峰值时短时开启，这样就防止了系统的发热。 在多功能阀中还集成了一个旁通阀。串通，在泵不转动的 情况下使油路循环。这主要用于在发动机或液压系统发生故障时，可以进行短距离拖车而不致使转向卡死 。在多功能阀中还集成了过载阀和补油阀，当变量泵斜盘处于中位时，当由于外力使两侧履带负荷差异过大时，由于变量泵的排量为零，两条工作油路不通，会在闭式回路中产生高压，这时过载阀会开启，将高压释放到低压侧，从而保护液压系统。当在坡道上转向时，由于坡度影响使履带带动马达旋转，从而使马达工作在泵工况，由于泵的排量限制，会使工作油路一侧的流量过大，而另一侧的流量过少，产生吸空现象，这时通过补油阀的作用，使一侧工作油路过多的流量 进入另一侧，保证液压系统正常工作。 另外在液压系统中集成了回路冲洗阀，用于主回路油液冷却和滤请。通过冲洗阀中的梭阀，始终使工作油路的低压侧经背压阀与马达壳体相通，使油路中的部分油夜进入马达壳体，并经泄漏油口经散油器回油箱，闭式回路中缺少的油夜由补油泵从油箱中补充，并且由补油泵后的精滤器过滤，从而使整个回路中的油液进行循环冷却和滤清，保证液压系统的正常工作油温和油液的清洁。 向液压系统参数的确定 为实现转向半径的无级、平滑调节，液压传动系统采用变量泵控制定 量马达的闭式回路系统。 向液压马达参数的确定 一、液压马达转速 02 i i （ 2 由式 (2知，转向液压马达转速在转向机构的行星排特性参数和轨距一定 15 时，与履带拖拉机的转向半径成反比，与中央传动输入转速0履带拖拉机行驶过程中为了避免转向液压马达转速要求过高，应规定合适的履带拖拉机最小转向半径，转速一般按 23 0定，此时 R=34B,两侧履带行驶速度之比为 15。 02 2 2 . 6 2 3 0 0 2 3 9 7 . 9 9 5 2 4 0 03 3 0 . 6 6 5 2 . 5yy ( 2 . 6 , 0 . 6 6 5 , 2 . 5y f zi i i ) 二、 转向液压马达所需驱动力矩及马达排量是液压马达的两个主要参数，是选择液压马达型号的依据，转向液压马达所需驱动力矩可按下式计算。 21( ) ( 1 )22q q m v y c M 而且 00 00 . 7 7 0 0 9 . 8 2 4 0 1 0 2 4 0 1 0 1 . 6 2 2 3 8 9 4 4 . 2 222G l ( 3 . 9 1 4 2 8 , 3 4 6 , 1 4 3 5 )r m m B m m 由上式得出 6 5 4 9 . 3 5 1 4 6 8 . 0 9 3 33 . 9 1 4 2 8 三、马达输出转矩 5 6 4 2 由转向液压马达 转 矩可求得液压马达的每转排量 ： 3 3 66 . 2 8 6 . 2 8 5 6 4 . 6 5 3 8 /1 0 0 . 9 5 1 0 2 . 6 3 8 1 0mm y m y m l （ 63 8 1 0， 2 . 6 , 0 . 9 5y y ） 式中压马达 进、出口压力差 （按系统最高压力计算；压马达排量（ /ml r ）；液压马达机械效率） 四、马达的流量： 3 8 / 2 4 0 0 / m i n 9 1 . 2 / m i nQ q n m l r r l 16 五、马达的功率： 633 8 1 0 0 . 0 0 1 6 4 6 / 6 2 . 6p Q p m l k w 六、为了满足系统的工作要求，采用压力高，排量大的轴向柱塞马达，根据计算结果所选用的马达为 量液压泵参数的确定 一、 由液体流动规律可知 即 02 m v 3 8 2 4 0 0 3 8 . 8 7 /0 . 9 5 0 . 9 5 2 6 0 0pq m l r （ 0 . 9 5 , 2 6 0 0vm n ） 上 式中， /ml r );液压泵的容积效率 ;液压马达的容积效率 ;n 一液压泵的转速 ( / 从式可以看出，变量液压泵排量与行星机构的行星排特性参数、拖拉机两侧履带间距和变速箱输出转速 (变速箱传动比 )成正比 ， 与转向半径成反比。 二、泵的流量： Q= 3 8 / 2 6 0 0 / m i n 9 8 . 7 6 / m i nq n m l r r l 三、泵的功率： 633 8 1 0 0 . 0 0 1 6 4 6 / 6 2 . 6p Q p m s k w 四、为了实现系统的功能，用方向盘控制的无级平滑转向，采用变量泵。所选用的泵为 它元件的选择 一、主油路管内径的选择 表 2许流量推荐值 油液流经的管道 推荐流速 m/s 液压泵吸油管道 般取 1m/s 以下 液压系统压油管道 3 6，压力高，管道黏度小取大值 17 液压系统回油管道 v=2 4 4 0 . 0 0 4 7 2 323 . 1 4 2Qd m 则主油路油管内径为 32机械设计手册，选用钢管的外径为 50 二、油箱容积的计算 表 2 2 经验系数 系统类型 系统机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 1 2 2 4 5 7 6 12 10 取 31 . 5 0 . 0 9 9 0 . 1 4 8 5 m 取油箱的长宽高分别为 、滤油器的选择 根据系统所需的最大流量，选用 160 180型网式滤油器，采用管式连接。 四、冷却器的选择 系统损失的功率： 6 2 . 6 1 5 % 9 由机械设计手册 5 查得，选用 冷却器。 五、液压阀的选择 液压控制阀是用来控制或调节液压系统中的压力、流量及流动方向，从而实现对液压泵和液压马达进行控制的元件。 1、（ 1）溢流阀通常旁接在液压泵的出口，用来保证液压系统的出口压力恒定或限制系统压力的最大值。前者称为定压阀，主要用于定量泵的进油和回油节流调速系统；后者称为安全阀，对系统起保护作用，有时也旁接在执行元件的进口，限制执行元件的最高工作压力 。 （ 2）单向阀常被安装在泵的出口，一方面防止系统
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