装载机hs驱动控制研究

装载机hs驱动控制研究

hst是一种在所有行驶范围内实现无产阶级减速的传输方式。它被应用于加载管理系统，极大地提高了加载操作的舒适度、布局的合理性和功率等性能。目前,世界上先进国家新开发的小型装载机几乎都采用HST,并有向大型装载机发展的趋势,与传统的液力机械装载机相比,具有很大优势。1走装置和工作装置同时动作装载机作业特点:边行走边作业,移动中进行作业,行走装置和工作装置同时动作;循环作业,频繁地起步和前进后退,不断地加减速;掘削时低速大驱动力,转移时在路上需高速行驶,所需驱动力和速度变化范围广。1.1低功率高功率时变矩器效率低T/M是变矩器加动力换挡变速箱,基本上适应装载机作业特点。因此在装载机上广泛采用,但存在以下不足:(1)作业时经常在低速大驱动力下工作,此时变矩器效率较低,油耗大;(2)切入铲土时,发动机负荷大转速降低,不能充分利用发动机功率,作业效率低,作业装置和行走装置同时工作时,很难使发动机控制在最大功率点工作,主要是行走变矩器输出功率难控制调节,过去曾采用滑差式离合器来进行功率调节,但功率损失大;(3)变矩器变速范围小,因此必须采用动力换挡变速箱,作业时需频繁换挡(每小时高达1000次)司机劳动强度大,现采用电操纵和微机控制自动换挡,价格较贵。1.2hst的性能特点1)液压传动元件位置独立,布置方便:(1)发动机布置在车辆最后部可代替平衡重,在确保稳定性前提下,可降低车重,与相同等级T/M车相比,重量降低约10%以上;(2)HST液压部件独立布置,装载机中部没有大部件,空地大,可设计选取合适的轴距和大的折腰角度,轴距减小,使转向半径减小;(3)HST动力传动装置系统,布置位置可放低,使整机重心位置降低,提高稳定性;(4)发动机布置在后部,维修保养方便。2)HST在全车速范围内可实现无级变速,发动机功率利用率好。HST传动综合效率比T/M传动高,油耗较低。3)HST行走只需操纵油门踏板就能自动变速,从最大牵引力至最高车速范围内平稳地行走而不需换挡。前进后退换向只需操纵手柄(或按钮)。如果将换向手柄(或按钮)设置在方向盘上,那么整个行走过程手可以不离开方向盘,操纵轻便容易,好像驾驶自动换挡小汽车,对不熟练的司机很适合。4)行走微动性能好,HST车可通过微动踏板,改变变量泵斜盘倾角,使车速平稳连续变化。5)HST具有制动效果。HST车在坡道上行驶,操纵很简单,下坡放油门踏板,上坡踩油门踏板。因此行驶时制动器使用频率大大减少,可延长制动器使用寿命,同时行车安全性提高。6)掘起力和行走驱动力匹配好。行走驱动和工作装置可实现综合控制,使掘起力和行走驱动力合理匹配。2发动机连接系统和管理系统2.1大便检测系统的基本组成图1为小松公司装载机液压行走传动系统布置图。液压行走传动系统由液压泵、液压马达、分动箱和前后驱动桥等组成。2.2机械微动装置1)方向操纵杆图2中3为方向电操纵杆,操纵装载机前进和后退。带锁住装置,能将操纵杆固定在所操纵的位置。操纵时手可以不离开方向盘,用手指操纵。为防止意外走动,方向电操纵杆不在中位,发动机就不能启动。2)制动踏板9为左右制动踏板,右制动踏板和微动阀连动,操纵此踏板,通过微动阀,改变变量泵先导控制油压,使变量泵排量降低,实现机械微动,使铲装作业时工作装置功率和行走驱动功率匹配良好。3)运转模式切换机构8为运转模式切换机构。通过它可控制油门开度的最大位置。有两种运转模式:通常和柔和,分别有相应不同的油门最大开度限位。一般情况采用通常运转模式,夜间作业或市内作业等要求低噪声场合采用柔和运转模式,该模式最大牵引力降低2%左右,对通常装载作业能满足要求。4)脚踏式停车制动采用脚踏式停车制动操纵简单,轻轻踩一下停车制动踏板(图2中1)就能制动。解除停车制动,只需拉一下停车制动解除操纵杆(图2中2)。当停车制动器起作用时,方向电操纵杆即使在前进或后退位置,机械也不会行走。当发动机熄火时,如忘记将停车制动器制动,会自动报警。5)油门踏板5为油门踏板,操纵它就能起步、加速、减速和停车,全车速范围自动变速,操纵简单方便,初学者很容易掌握驾驶。3重型悬挂系统图3为小松装载机行走液压系统图。它由主液压泵(带变量油缸)、补油泵、液压马达(带伺服油缸)、控制阀等组成。3.1da控制系统1)方向控制采用双向变量柱塞泵,通过电开关操纵前进后退换向电磁阀,改变液压泵油流方向,实现行驶方向改变。该阀有3个位置(前进、中位和后退),对应前进、后退和停车。2)车速控制补油泵排量随发动机转速(油门开度)自动变化。在其出油道上设节流孔C,液流经过节流孔C产生的压差∆p与补油泵的流量有关,而补油泵是定量泵,其流量与发动机转速成正比,将此压差∆p引入DA控制阀,此DA控制阀在以下3个力作用下取得平衡即压差∆p,弹簧力和通向液压泵变量油缸反馈的先导油压p。液压泵的变量油缸在弹簧力作用下,处于中位排量零,随着操纵变量油缸的先导油压p的增大,液压泵排量随着增大。压差∆p确定先导油压p,发动机转速确定节流孔前后压差∆p。因此操纵油门踏板,改变发动机转速n,∆p和液压泵排量随之改变。当发动机在怠速状态时,液压泵排量为零。随着发动机转速增高,液压泵排量逐渐增大,实现自动控制。由于变量泵是油门连动控制的,因此只需操纵油门踏板就能控制车速。3)微动控制微动阀操纵可以通过连杆和制动踏板连动,微动阀也可以独立布置。通过制动压力来操纵微动阀,使控制液压泵排量的先导油压降低,减小液压泵排量,能实现与发动机转速(油门开关)无关,即使发动机在高转速下,而液压泵的输出流量很小,实现机械微动。4)高压切断控制当静压驱动系统油压达到设定最大值,高压切断阀切断通向换向电磁阀的先导油压,使液压泵变量油缸油压下降,液压泵变至最小流量,减少能量损失。3.2液压回路控制设计图3液压系统采用变量马达,其控制装置由前进后退梭形阀、伺服阀和变量油缸组成。液压马达的排量由伺服油缸活塞杆位置确定,其位置由伺服阀控制。伺服阀阀芯右端受控制液压泵排量的先导油压作用,其阀芯左端受静压驱动系统油压反馈作用和弹簧力作用。伺服阀在液压泵先导油压、驱动系统油压和弹簧力作用下取得平衡,确定其位置。伺服阀芯位置确定伺服变量油缸活塞杆位置,活塞杆位置确定液压马达排量。从力平衡可知:随着系统油压增加,液压马达排量增大,随着液压泵先导控制油压上升,液压马达排量下降。液压马达排量随液压泵先导控制油压(发动机转速)上升而下降,当发动机在怠速状态时,液压马达排量处于最大位置,随着发动机转速上升,液压马达排量逐渐减小。前进后