全液压多功能动力车液压系统的设计摘要：多功能动力车是一种新型的市政工程车辆，它的工作执行机构可以通过添加不同的作业装置来实现剪草、除雪、道路养护等不同的工作任务。
为了更好的满足其预期的动作要求，在主要的传动方式上，与传统的市政工程车辆有所区别，其行走部分以及工作部分均采用了液压传动。
行走回路以变量柱塞泵为动力源，采用闭式液压系统，来实现车辆的四驱运动；工作回路采用负载敏感泵和负载敏感阀的组合，来实现多个动作任务的配合。
本文在考虑节能的前提下，主要对车辆的液压系统原理图进行分析介绍，并对关键元件进行了计算选型，使系统可以实现多功能动力车的所有动作要求，且安全可靠。
关键词：多功能动力车；液压系统；元件选型；节能Design of Hydraulic System for Full Hydraulic MultifunctionalElectric VehicleAbstract:Multifunctional electric vehicle is a new type of municipal engineering vehicle. Its working executing mechanism can accomplish different tasks such as weeding, snow removal and road maintenance by adding different working devices. In order to better meet its anticipated action requirements, the main transmission mode is different from the traditional municipal engineering vehicles, and hydraulic transmission is used in both the walking part and the working part. The walking circuit uses variable piston pump as power source and closed hydraulic system to realize the four-drive motion of the vehicle. The working circuit uses the combination of load-sensitive pump and load-sensitive valve to achieve the coordination of multiple action tasks. On the premise of energy saving, this paper mainly analyses and introduces the hydraulic system schematic diagram of the vehicle, and calculates and chooses the key components, so that the system can realize all the action requirements of the multi-functional electric vehicle, and is safe and reliable.Key words:multifunctional electric vehicle; hydraulic system; component selection; energy conservation0引言我国国土面积辽阔，城市与人口数量众多，根据交通运输部最近公开的2018年交通运输行业发展统计公报，截至到2018年年末全国公路总里程为477.35万公里，在市政工程上，每年都要花费巨额预算，如果只依靠人力，不仅仅效率较慢，而且还存在很大的危险性，虽然目前市场上已经有相应的环卫车辆以及道路养护车辆【1】，但大多为小吨位、电机驱动方式，且功能单一，不能适应复杂的工作任务，具有一定的局限性。
多功能动力车是为城市环境管理、市政道路维护以及城区环卫服务的专用汽车，由于其工作机构模块化的设计，在液压动力系统的优势下，可以满足不同的作业要求，实现一车多用、一车四季使用的特点，因此关于多功能动力车的研究开发对于目前的市政行业有着一定的意义。
本文中多功能动力车的液压原理图基于传统的工程车辆的原理，并在其基础上进行了改进，通过采用液压泵-马达驱动系统，使车体结构更加紧凑，也提高了车辆的动力性能和路面适应性，同时也能够满足各种功率下的工作匹配，降低了市政维护中对于作业环境的要求。
1液压系统设计1.1行走部分液压系统设计多功能动力车行走部分有行走机构、转向机构和制动机构，三个机构的液压系统构成了行走部分的液压原理图。
由于车辆在行驶过程中，行走和制动模式不会同时进行，因此行走机构和制动机构共用一个柱塞变量泵作为动力源，而转向机构则由系统本身所带的液压泵独立供油，保证行驶过程中的安全性。
另外，在泵的进油口和油液的回油口都装有滤油器，保证了进入液压系统的油液清洁，利于液压系统的正常工作。
其原理图如图1所示。
图1 行走部分液压原理图行走部分通过对比现有的液压调速回路，采用容积式调速方式来满足系统的需求，这种回路不同于其它形式的液压调速回路，在工作中，其液压泵输出的流量能够与负载相适应，而且没有溢流损失和节流损失，因此能够提高回路的效率，并拥有较好的动态特性，体现出明显的节能效果。
系统采用单泵四马达的输出方式，在尽可能缩小尺寸和节省成本的前提下，为车辆的运动提供足够的动力支持。
在回路中，液压马达的回油口与变量泵的吸油口相连,形成闭式的静压传动系统，同时为了补充油路因泵和马达液压油的泄漏造成的真空,在变量泵内也设置了双向补油系统。
在控制上，液压泵采用DA阀控制原理【2】，通过脚踏板来控制变量机构的倾角，实现车辆的无极调速，另外利用其自动调节作用，可以始终保持液压泵扭矩与发动机的输出扭矩的最佳匹配，防止机械系统发动机因负载过大而熄火，提高了其使用效率。
在车轮行走端，液压马达3和液压马达4并联，同时液压马达1和液压马达4，液压马达2和液压马达3串联，并通过分流差速阀以及阀块的作用使车辆的四个马达实现流量自适应的分配，以保证车辆在行驶过程中不同的转动半径和转动要求。
另外，当由于路面工况恶劣而造成车轮打滑的极端工况出现时，通过车辆四轮转速传感器的识别，如果车轮的转速差超过预设值，可以使分流差速阀中的换向阀控制油路使流量强制按照比例分流，并切断后马达回路的连接来解决流量分配的问题，实现差速锁的功能。
在马达排量的控制上，采用了双变量控制，此变量控制方式有两种模式，可以根据预先的设定使马达达到两种最大速度，以此来满足车辆在不同工况下的使用。
制动方式采用全液压制动方式，通过液压制动阀控制钳盘来保证制动方式的可靠性。
在液压原理上，双路蓄能器充液阀安装在主系统与下级液压装置之间，可以根据系统实时需要为蓄能器充液，此过程是在预设充液速度和选择的压力下来完成，并且在预先设定的压力范围内是相对恒定的。
与单路充液阀相比，双路充液阀可以用于分路式液压制动系统，可以实行分别控制，因为双路充液阀可以给两个蓄能器充液，所以当其中的一部分出现故障时，另一部分制动系统仍继续正常工作。
转弯方式采用了全液压转向器，同时配有散热装置。
在负载传感型的转向系统中，转向器的LS口与优先阀连接，使转向器的转向负载压力信号可以经过油管传送到优先阀，用以控制系统供给转向器的油量，而当转向器处于中位时，系统的流量则直接流回至油箱。
另外，转向系统和散热系统还可以通过优先阀使用同一个油泵供油，体现出明显的节省能量以及散热的效果。
1.2工作部分液压系统设计由于多功能车辆的作业装置采用的是模块化可拆卸装置，因此在工作装置部分设计了四个输出油口，来适应不同的作业机构对液压系统的要求，同时配置有手动顶升油缸，来实现车辆的检修工作。
其原理图如图2所示。
图2 工作部分液压原理图 工作回路采用的是负载敏感系统，在控制阀内设有压力补偿，能保证输出流量随输入的控制信号、机械信号或者液压信号比例变化，而不受负载变化影响，同时也可控制多个执行元件在不同的负载工况下相互之间不受干扰地同时动作【3】，保证其工作的可靠性。
而且变量泵的输出压力与输出流量可以很好的匹配负载的要求，这样可以最大程度的利用液压泵的输出功率，提高液压系统效率，相比于其他系统，在一定程度上解决液压系统效率低、能量浪费大的缺点，具有节能的优势。
2主要元件选型计算【4，5】根据行走要求，与液压系统设计相关的主要指标为车辆空载质量为kg m 28001=，最大载重为kg m 30002=，最大行驶速度h km v /25max =，最大爬坡角为︒=7.16α，车轮半径为mm r 265=，行走额定工作压力为Mpa p 25=。
2.1行走部分液压元件选型 2.1.1液压马达在车辆行驶过程中，分为两档控制，即工作挡和移动挡，在这里以车辆的最大行驶速度和满载重量来计算，即马达的最大转速为：min/250/150221026514.32/1025233max max r h r m hm r v n ==⨯⨯⨯⨯==-π(1)其次，根据车辆的满载爬坡能力，计算最大扭矩为：mN m s m kg r gm T ⋅=⨯⨯︒+︒⨯=+=-35.116710265)7.16cos 03.07.16(sin 4/8.95800)cos (sin 432max max βμα(2)在本式中，21max m m m +=为最大满载质量；03.0=μ为纯滚动系数。
马达的理论扭矩比为barm N barmN p T i /67.425035.1167max ⋅=⋅==(3) 马达的排量为：rml Mpa m N p T V /30895.02504.35.116714.322max=⨯⋅⨯⨯==ηπ(4)在本式中，95.0=η为马达的机械效率。
根据马达的排量、转矩、转速以及理论扭矩比，初步选用Parker 公司的MRD450系列的变量马达，其最大排量为r ml /6.451，最大理论扭矩比为2.7，最大工作峰值压力为pa 42M ，最大转速为600r/min ，因此满足车辆行走任务的要求。
2.1.2液压泵由于在系统工作中，制动系统和行走系统不会同时工作，因此只计算系统的最大流量即可：min/32495.0/308min /2504n 44maxmax max L rml r V q q =⨯⨯=⨯⨯==η马(5)在本式中，95.0=η为马达的容积效率。