平地机前轮驱动液压系统的优化设计

唐曦

摘 要：由于传统的平地机前轮驱动传动效率较低以及在直线行驶过程中由于流量的不平衡性导致出现打滑现象等问题，本文通过对平地机前轮驱动液压系统的优化设计，更好的解决了在不同的工况工作过程中的一些突出问题，提高了整体的效率。

关键词：平地机;前轮驱动;液压系统;优化设计

引言：

平地机是在工程施工过程中必不可少的专业设备，通过变换工作装置可以实现不同的功能，主要有大雪的铲雪推雪功能，配上推土器实现推土的功能。平地机的驱动方式主要是前轮的单独驱动以及后轮作为主驱动，为什么要选择前轮单独驱动呢，这是因为前轮如果和后轮共同驱动的，在这个过程中后轮在驱动的过程中容易产生辙痕，并且在作业的过程中容易产生慢速式的作业形式，对于追求高质量高效率的平地机作业来说是十分不利的，因此在这个过程中需要将平地机的前轮设计成单独驱动的，提高效率避免辙痕。

但是由于大部分的平地机的驱动主要有液压驱动和电力驱动，电子驱动在很多时候不能有效的应用，主要作为重型机械需要较大的动力，因此大部分驱动采用的是液压驱动。

1.现阶段平地机前轮驱动液压系统弊端分析

1.1传动效率较低

由于平地机的作业区域覆盖面积较大，如果将整个作业区都进行覆盖的情况下再保证前轮的传动效率是十分困难的，因此在这个过程中液压系统的传动效率有时候甚至达不到50%中间会损失很大的一部分的能量，有时候是通过作业过程中产生大量的热流失或者做了较多的无用功导致效率的降低，因此对前轮驱动液压系统进行优化的过程中要充分考虑传动效率。

1.2平地机前轮行驶直线问题

熟悉车况的人都清楚前轮保证机器的方向，对于平地机也是一样的，在大多数的情况下，都是通过左右前轮受到负荷然后执行命令，但是对于平地机由于作业的环境较为复杂，因此在很多时候左右前轮受到的负荷并不一致，这样就会导致平地机在进行直线作业的过程中会受到一定的干扰，导致走的并不是直线，从而真正作业的过程中出现难走直线问题。

1.3前轮驱动过程中的打滑问题

前轮驱动最主要的一个参数是附着系数，如果附着系数低于或者超过一个稳定值就会产生打滑现象。打滑现象出现时，对于单侧的前轮液压马达控制的轮子会出现流量较多，超过另一个轮子的液压马达控制的流量，从而造成驱动牵引力的丧失，从而造成打滑现象。另外车轮在转向的过程中，内侧车轮子的转速低，作为一个轴来进行牵引，最外侧的轮子转向转速较快，所受到的阻力较小，因此在这个过程中是不平衡的，会极易的发生打滑现象。

综上所述对平地机的前轮驱动的弊端进行分析，需要对液压驱动系统进行优化设计，从而尽可能的减少发生问题的概率，从而提高前轮的传动效率，进而提高整体的工作效率。

2.平地机前轮驱动液压系统的优化设计

2.1平地机前轮驱动液压系统的优化设计要求

（1）首先实现前轮驱动牵引力的输出，保证牵引力能够达到一个较为稳定的值

（2）前轮在转速的过程中，可以保证内侧车轮和外侧车轮之间的速度差值較小

（3）平地机左右前轮可以实现较好的同步性

（4）前轮在打滑时可以很好的控制驱动过程中流量差异问题，避免损害液压系统的元器件。

2.2液压系统优化设计动力学参数确定

（1）牵引力的确定

牵引力与车辆的附着质量有关，选取前轮驱动的液压驱动比为kp为0.65，则具体的公式为

（2）液压系统的额定压力

首先要确定最高压力，一般用Pm来表示，一般的额定压力取值为0.5-0.6Pm，并且额定压力值适当的增大，就会获得较为强劲的动力，但是如果额定压力过高还会导致液压元器件的寿命降低问题，甚至还会导致液压元器件的损坏。对于优化设计的前轮驱动的额定压力，通过大量的实验研究得出，将额定压力值取为0.55-0.65Pm的时候可以达到效率的最大化，并且还可以很好的保护液压元器件的使用寿命，提高其使用的效率，并且在波动的过程中还可以很好的满足工作工况的需求。

（3）液压马达的参数选型

选取液压马达的参数类型就需要计算出液压马达的排量，并且液压马达的选取需要严格的遵循平地机在驱动过程中动力和行驶速度的要求。如果不是前轮驱动的平地机在选择液压马达的过程中不需要考虑前面两个轮子的驱动问题，因此在这个过程中液压马达就可以不受前轮约束的情况下自由的旋转。但是本文主要优化设计的前轮驱动的液压系统，因此在选择液压马达的过程中需要选择低速并且带有大扭矩的液压马达。因为在这个过程中既要保证传动效率提高还需要尽量的减少平地机在转向以及直线行驶过程中的打滑问题的产生等，因此在优化的过程中需要选择带有大扭矩的低速的液压马达。

2.3前轮驱动液压系统优化设计

根据前文的运动参数的选择和确定之后，对液压系统进行优化设计，选择负载敏感变量泵控制的液压优化系统。具体优化后的比优化前多了外接流量控制阀，这个装置的加入将极大的保证了平地机在工作的过程中实现流量的平衡，减少了前面两轮在转向过程中受到的巨大牵引力的作用，保证了其流量的平衡，极大的抑制了打滑现象;当负载所需要的流量减少时外接流量阀的开口就会相应的减少，这样输出的流量就会多于负载所需要的流量，在这个过程中推动负载敏感阀体向右侧运动，这个时候变量缸敏感腔与变量缸平衡腔进行工作，使之将流向两轮的流量达到一个流入与流出的平衡;相反如果当负载所需要的流量增加时，则相反。在这个优化后的前轮驱动液压系统可以实现流量的动态平衡，极大的提高了传动效率与整体的效率。

3.结论

综上所述，本文主要对平地机前轮驱动目前存在的一些问题进行具体分析，并且将原来的液压系统存在的弊端通过图例进行说明，然后通过大量的实验调查研究，对优化设计后的系统参数进行了确定，并且画出优化后的前轮驱动液压系统，极大提高了传动效率，降低了打滑现象的发生。

参考文献

[1] 刘光喜，白健信，李良周，李大尤.平地机前轮驱动液压系统及控制阀的应用研究[J].工程机械，2019，50（09）：43-47+7-8.

[2] 白健信，刘光喜，李大尤，李良周.平地机前轮驱动液压系统研究[J].内燃机与配件，2018（12）：36-38.

[3] 李学文，曾婷婷.平地机前轮驱动液压系统的优化设计[J].科技创新导报，2015，12（13）：92.

[4] 李良周，白仲斌.平地机前轮驱动液压系统研究[J].液压气动与密封，2012，32（09）：83-84.