此 时 消 耗 的 功 率 最 大 。同 理 ,辅 助 工 作 系 统 消 耗 的
发动机功率也可以用工作泵的输出功率表示:
Pf
=
qVfpf 60
=
nfVfpf 6000
(4)
式中,qVf 为工作 泵 的 输 出 流 量,L/min;pf 为 工 作 泵 的 工 作 压力,MPa;Vf 为工作泵的排量,mL/r;nf 为工作泵的转
选取及负载与泵的匹配等环节分析了重型平板车液压系统与发动机功率匹配原理。在充分考虑液压系
统效率及发动机载荷的基础上,提出了重型平板车液压系统与发动机功率 匹 配 的 实 现 方 案 及 节 能 控 制
规 律 。TMZ100 型 重 型 平 板 车 现 场 试 验 表 明 ,此 功 率 匹 配 系 统 满 足 该 重 型 平 板 车 操 控 性 能 的 要 求 。 关 键 词 :平 板 车 ;液 压 系 统 ;发 动 机 ;功 率 匹 配
走 液 压 功 率 流 ,另 一 部 分 为 辅 助 工 作 液 压 功 率 流 。
确定重型平板车 动 力 装 置 功 率 的 通 常 做 法 是,将
平板车满载平地最高速度需要的闭式驱动系统的
功 率 与 辅 助 工 作 系 统 所 需 的 最 大 功 率 相 加 ,即
Pz = Pq +Pf
(1)
式中,Pz 为平板车 所 需 总 功 率;Pq 为 闭 式 驱 动 系 统 所 需
· 745 ·
中 国 机 械 工 程 第 20 卷 第 6 期 2009 年 3 月 下 半 月
调整液压泵与液压马达的排量控制平板车的行驶 速度。根 据 已 知 的 液 压 系 统、发 动 机 及 轮 胎 的 参 数,可 以 得 到 驱 动 液 压 系 统 的 驱 动 力 - 速 度 曲 线 ,如 图 2 所 示 。
重型平板车是一个复杂的大功率机械装置, 工作时能量消耗较大。如何有效地使发动机和传 动系统同外部负荷之间始终保持最合理的匹配进 而提高能量利用率是国内外研究人员一直没能彻 底解决,并长 期 困 扰 平 板 车 设 计 的 问 题。液 压 系 统与发动机功率 匹 配 系 统 性 能 不 仅 受 发 动 机、液 压元件自身性能 的 影 响,而 且 还 取 决 于 各 部 分 元 件 参 数 之 间 是 否 合 理 的 匹 配 。 将 负 载 、变 量 泵 、柴 油机三者作为一 个 整 体 来 考 虑,在 不 同 工 况 下 通 过不同的控制方法来解决三者的动态匹配问题, 对于提高重型平 板 车 操 控 性 能、能 量 利 用 率 和 生 产效率具 有 重 要 意 义。 本 文 以 TMZ100 型 重 型 平板车开发实践及现场试验对重型平板车的电液 控制系统的功率 分 配 进 行 分 析,从 辅 助 作 业 功 率
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量,L/min;殼pq、pb 分别为 驱 动 液 压 泵 的 压 差、补 油 液 压 泵的工作压力,MPa;Vq、Vb 分别为驱动液压泵、补油液 压 泵的排量,mL/r;nq、nb 分别为驱动液压泵、补油液压 泵 的 转 速 ,r/min。
1.2 辅助工作系统功率分析 TMZ100 型 重 型 平 板 车 辅 助 工 作 系 统 主 要 包
统消耗的发动机功率可表示为
8
8
暺 暺 Pq
=
i=1
Miv r
= 2n毿 Mi
i=1
式中,r为车轮动力半径,m;v 为车速,km/h。
(2)
驱动系统消耗的功率还可以用驱动泵的输出
功率表示:
Pq
=
qVq殼pq 60
+qV6b0pb
=
nqVq殼pq 6000
+n6qVb 分 别 为 驱 动 液 压 泵 、补 油 液 压 泵 的 输 出 流
中 图 分 类 号 :U469.541暋 暋 暋 文 章 编 号 :1004—132X(2009)06—0745—05
ResearchonHydraulicSystemandEnginePowerMatchingforHeavyTransporter LiKan暋ZhaoJingyi
HebeiKeyLaboratoryofHeavy MechineryFluidPowerTransimissionandControl, Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei,066004
局部匹配,通过控 制 泵 和 马 达 的 排 量 来 实 现 泵 与
负 载 的 匹 配 。而 在 泵 与 发 动 机 的 局 部 匹 配 中 ,按 照
泵与负载的匹配功 率,确 定 发 动 机 的 最 佳 节 能 工
作 点 ,通 过 自 动 调 节 发 动 机 油 门 大 小 ,使 柴 油 机 工
作在最佳节能工作 点 附 近,从 而 实 现 发 动 机 与 液
功率;Pf 为辅助工作系统所需功率。
1.1 行走系统功率分析
TMZ100 型 重 型 平 板 车 的 驱 动 液 压 系 统 为 闭 式系统,采用液压泵 -液压马达容积调速回路 , [2] 驱动系统由1个电比例变量泵和8个并联的电比
例变量马达组成,液 压 马 达 通 过 行 星 减 速 机 驱 动
轮 胎 实 现 行 走 ,图 1 为 驱 动 液 压 系 统 原 理 图 。通 过
板车运行功率分配是重型平板车液压系统与发动
机功率匹配的基础。
重 型 平 板 车 液 压 系 统 与 发 动 机 功 率 匹 配 研 究 ——— 李 暋 侃 暋 赵 静 一
图3 辅助工作液压系统原理
2 发动机与液压系统功率匹配的基本 原理
暋暋 平板车的发动机 - 液压传动装置 - 负荷是 一 负 荷 敏 感 系 统 。从 负 载 出 发 ,先 实 现 泵 与 负 载 的
1 重型平板车功率分配
重型平板车动 力 传 动 系 统 主 要 由 发 动 机、弹
性联轴器、液 压 系 统 等 组 成。平 板 车 液 压 系 统 主
要 包 括 液 压 驱 动 系 统 、辅 助 工 作 系 统 (即 升 降 调 平
系统和转向液 压 系 统)。 发 动 机 功 率 一 部 分 为 行
图1 驱动液压系统原理
图2 TMZ100型平板车驱动力 - 速度曲线
驱动力-速度曲线表明,1点为最大驱动力点,2 点为液压泵最大排量点,3点为设计最高车速点。
闭式驱动系统消耗的发动机功率为各驱动马
达消耗功率之和,驱 动 马 达 消 耗 的 功 率 与 马 达 所
受 阻力矩 Mi 和马达旋转速度n 有关。闭式驱动系
应该确保转向系统 的 正 常 工 作,实 时 检 测 辅 助 工
作泵的工作状态,调 节 发 动 机 的 输 出 功 率 满 足 实
际 需 要 。当 发 动 机 达 到 最 大 功 率 时 ,转 向 系 统 和 行
走 系 统 同 时 工 作 可 能 导 致 发 动 机 失 速 ,此 时 ,应 降
低车辆的行驶速度 以 保 证 转 向 系 统 正 常 工 作。平
Abstract:Accordingtothepowerallocationcharacteristicsofhydraulicsystemforheavytrans灢 porter,theprinciplesofpower matchingbetweenhydraulicsystem andengineforheavytransporter wereanalyzedfromtheengineandpump暞spowermatching,enginebestoperatingpoint暞sselection, andloadandpump暞smatchingandsoon.Theplanandcontrolruleofpowermatchingwasproposed inthefullconsiderationofhydraulicsystem efficiencyandtheengineload.By meansofTMZ100 heavytransporter暞sexperimentandpractice,testresultsshowthatthepowermatchingsystemsatis灢 fiesthecapabilityrequirementsoftheheavytransporterandmakesagreatsignificancetoimproveper灢 formanceandefficiencyofthetransporter;meanwhileitisusefulforotherhugedrivingconstruction machineries.
转向系统进 行 中 心 回 转、斜 行、横 行、摆 头 摆 尾 转
向时,其 他 液 压 系 统 均 不 工 作;当 整 车 中 心 回 转、
斜 行 、横 行 、摆 头 摆 尾 时 ,辅 助 液 压 系 统 也 不 工 作 。
发动机所发出的功 率 全 部 供 行 走 系 统 使 用。车 辆
行 驶 转 向 时 ,驱 动 系 统 和 转 向 系 统 可 能 同 时 工 作 ,
收 稿 日 期 :2008—03—20 基金项目:高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 资 助 项 目 (20050216004)
和行走功率与发 动 机 功 率 匹 配、柴 油 机 最 佳 工 作 点的调节等方面 对 平 板 车 的 节 能、提 高 生 产 效 率 进行深入研究。
速 ,r/min。
1.3 平板车运行功率分配
行走系统和辅助工作系统共用同一台柴油发
动 机 。当 行 走 系 统 不 工 作 而 辅 助 系 统 工 作 时 ,由 于
液压系统为变量泵 负 荷 敏 感 系 统,液 压 系 统 的 压
力和流量与负载所 需 的 压 力 和 流 量 自 动 匹 配,此
时柴油发动机的功 率 全 部 用 于 辅 助 工 作 系 统,只