静液压驱动技术在玉米收割机上的发展研究

　　摘要:静液压传动装置(HST)由定量马达、齿轮油泵、双向变量泵和控制阀组成，具有空间小，结构紧凑，布置比较方便等优点，大面积应用于工程机械、收割机和拖拉机等机械中。HST装置具有对外载荷的自动调节性，实现无级调速，而且可以实现扭矩连续控制。美中不足，在负载波动剧烈或工作环境过于复杂时，发动机的有效功率不能得以充分发挥，此时发动机和HST的匹配性较差。拟采用适当的调控装置与液压传动相配合，从而达到使发动机工作在最佳经济性区域和最佳动力性区域，达到很好适应外界负荷的复杂的变化目的，使工作状况达到最佳。

　　关键词:HST;液压传动;泵控马达系统;玉米收割机

　　0引言

　　从09年到10年这短短的一年之间玉米收割机的发展就十分迅猛，2011年继续保持了高温发展势头，随着时代的进步，玉米收割机的形式结构也出了多样化的变化，与此同时生产玉米收割机的生产厂家也迅速出现在了祖国各地。行走系统从根本上决定了收割机的动力性、服役年限以及工作状态，所以现阶段急需改善玉米收割机行走部分的性能。

　　1常见的无级调速系统

　　1．1机械无级传动

　　现阶段，皮带传动是市面上最常见的一种机械无级变速方式［1］，这种传动方式一般用于一些小机型的车上，它是通过改变主动轮和从动轮的半径来完成无级调速的。以皮带作为传递动力的方式的优点在于其价格便宜，效率高，但这种类型变速装置要求司机得具有良好的技术水平，而且在传递动力过程中容易产生皮带磨损，降低机器使用年限。如图1所示为无级变速轮:

　　1．2液压机械功率分汇流传动(HMT)

　　HMT系统对控制要求高，由于这个原因造成制造成本相对较高。这个系统是由机械系统和液压系统并联而成，功率比较大的车辆上应用比较广泛。HMT系统除了可以保持液压系统良好控制性以外，还具有机械装置的高效率性。但美中不足之处在于该结构比较复杂，开发难度大，限制了其在农业机械上的推广和应用。

　　2玉米收割机液压驱动部分传动原理分析

　　2．1玉米收割机对液压系统的要求

　　玉米收割机在不同的工况下作业，无论是牵引力，还是行驶速度都是在不断变化的，甚至有的时候变化波动会很大，所以，对液压驱动装置要求如下［2］:(1)尽量缩短管路长度，减少沿程压力损失，确保发动机的功率充分利用在行进速度和牵引力上;(2)有效的利用液压制动性能，从安全方面考虑，还应该加设机械制动装置;(3)整个装置的速度调节范围一定要大;(4)液压操作要人性化，设计时要考虑驾驶人员的经验水平和驾驶习惯，力争做到操作简单易懂;(5)设计结构要简单，便于后期维修和维护。液压元件的质量必须要过关，并且多选用高质量制造商的元件。液压泵必须使用双向变量泵，以确保车辆能够正常前进和倒退;(6)回路要设置保压机构，防止过载导致元器件的损坏，也避免危险事故发生。

　　2．2玉米收割机行走机构的传动方案

　　玉米收割机作业环境复杂多变，时常出现波动载荷，所以对车辆行走速度以及输出转矩和功率的需求在不同的工况下有所不同，液压泵和液压马达有不同的组合方式，从而可以选用不同的调速方式以及油路来满足要求。

　　2．3液压驱动装置的调速方案

　　通过调整液压马达的流量或者改变液压马达的排量两种方式，都可以达到改变马达速度的目的。节流调速和容积调速是静液压驱动常采用的调速方式，查阅相关资料找到液压泵与液压马达的常见配合情况如下［3］:

　　2．4液压驱动装置的液压机械传动方案

　　常见的液压机械传动主要是两类方案:第一类是液压元件与机械装置的双流并联连接而成的，通过功率的分流来实现无级调速的目的，整体系统由机械、液压和动力分汇流机构构建而成［5］。在不同的工况下要选用不同的组合情况。无论是什么组合形式大体上都是通过行星齿轮来传递动力。该机构即可以位于输入端，即“分矩－汇速式”，也可以位于输出端，即“分速－汇矩式”。可以看出功率分流无级传动系统比较复杂，而且设计周期比较长，生产成本比较高，所以该课题不采用这种调速系统。第二类方案是机械变速箱与液压传动系统直接串联连接。如下图4所示，双向变量泵1和定量马达2共同组成了该闭式容积调速同路。通过调节双向变量泵1的斜盘倾角，来改变液压泵输出流量的大小，由于流量的改变使定量马达获得不同的转速。除此之外还可以通过调整变量泵的斜盘角的方向，来改变马达2旋转方向。

　　结语

　　主要分析了机械系统以及液压传动系统的优缺点，通过对比定量泵定量马达回路与变量泵定量马达系统的比较，最终选用变量泵定量马达系统作为玉米收割机的传动系统。

　　参考文献:

　　［1］李帅．泵控马达闭式回路调速控制系统特性研究［D］．浙江大学，2010．

　　［2］周配配．特稠油CO2超临界降粘技术研究［D］．石油大学，2010．

　　［3］刘继全．煤矿用防爆柴油机冷却风扇液压驱动系统研究［J］．自动化与仪器仪表，2014，07:33－35．

　　［4］金文胜，安国军，刘喜海，等．静液压驱动在农业机械行走装置上的应用与发展趋势［J］．内蒙古民族大学学报(自然科学版)，2001，03:252－257．

　　［5］K．Dasgupta．AnalysisofaHydrostaticTransmissionSystemUsingLowSpeedHighTorqueMotor［J］．MechanismandMachineTheory，2000，35(7):1481－1491．

　　王海祥1，臧克江2*，刘向东1，邢蕾1

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