葉彤 劉興博 林君堂 常建國(guó) 陳勇

摘 要：玉米聯(lián)合收獲機(jī)駕駛員作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，傳統(tǒng)的變速機(jī)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足需求，因此靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到玉米收獲機(jī)上。靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因操作簡(jiǎn)單方便成為農(nóng)業(yè)機(jī)械上傳動(dòng)系統(tǒng)的最佳配置。對(duì)玉米聯(lián)合收獲機(jī)靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：玉米聯(lián)合收獲機(jī)；靜液壓；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.007

0 引言

靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)很多：可使傳動(dòng)更簡(jiǎn)單，省去了皮帶和變速調(diào)整機(jī)構(gòu)，便于整機(jī)配置；操縱方便靈活，可實(shí)現(xiàn)一桿式操作。作業(yè)時(shí)遇到堵塞情況、故障情況，可以快速倒車(chē)處理，提高作業(yè)效率；控制機(jī)構(gòu)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可將電液控制模塊與其他電控電路集成到一起，提高操縱便利性。隨著靜液壓驅(qū)動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)不斷完善、價(jià)格也在逐漸降低，越來(lái)越多的玉米聯(lián)合收獲機(jī)企業(yè)在發(fā)展靜液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

1 靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇

根據(jù)玉米聯(lián)合收獲機(jī)的工作特點(diǎn)應(yīng)選用閉式油路系統(tǒng)和高速布置方案，由雙向變量柱塞泵和定量馬達(dá)組成閉式系統(tǒng)、馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋變速箱、驅(qū)動(dòng)橋變速箱通過(guò)行星齒輪差速器傳遞動(dòng)力給邊減速箱、邊減速箱帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)玉米收獲機(jī)行走[1]。閉式油路是傳統(tǒng)閉式油路系統(tǒng)，是傳統(tǒng)HST裝置靜液壓的核心技術(shù)特征之一 。以閉式油路系統(tǒng)構(gòu)成的HST裝置在保留了液壓傳動(dòng)所共有的功率密度高、布局方便、過(guò)載保護(hù)能力強(qiáng)和控制方式靈活，同時(shí)產(chǎn)生熱量較小，散熱器和油箱的體積不用設(shè)計(jì)太大[4]。

1.2 靜液壓參數(shù)計(jì)算

（1）計(jì)算傳動(dòng)速比

在計(jì)算靜液壓參數(shù)時(shí)，需明確整機(jī)參數(shù)：

（2） 計(jì)算馬達(dá)的排量

馬達(dá)輸出牽引力由滾動(dòng)阻力、重力分力和實(shí)際作用牽引力組成[2]：

針對(duì)不同的擋位求取最大的馬達(dá)輸出牽引力F，其中Ⅰ擋為脫困擋，工作環(huán)境為泥濘路面爬坡角度較大可達(dá)45°；Ⅱ擋為工作擋位，工作環(huán)境為泥濘路面爬坡角度不超過(guò)20°；Ⅲ擋為行駛擋，工作環(huán)境為沙土爬坡角度不超過(guò)30°。

靜液壓閉式系統(tǒng)的工作壓力可達(dá)到40 MPa以上[4]，根據(jù)當(dāng)前主流閉式系統(tǒng)產(chǎn)品參數(shù)，選用公稱(chēng)壓力40 MPa，最大壓力45 MPa?？紤]到安全系數(shù)，計(jì)算過(guò)程設(shè)定壓差為20 MPa作為計(jì)算依據(jù)。

根據(jù)計(jì)算的馬達(dá)排量，對(duì)照產(chǎn)品型譜確定馬達(dá)的實(shí)際排量，雙向變量柱塞泵選擇與馬達(dá)相同排量。

2 液壓泵控制系統(tǒng)的選擇

雙向變量柱塞泵的流量控制方式主要有兩種，一種為機(jī)械伺服的液壓比例控制，泵的輸出流量可以在0到100%之間無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，通過(guò)機(jī)械手柄控制閥芯移動(dòng)，將補(bǔ)油泵供來(lái)的高壓油導(dǎo)入到行程油缸推動(dòng)斜盤(pán)角度改變進(jìn)而控制泵的輸出流量；電氣比例控制原理類(lèi)似，只是通過(guò)電磁閥控制閥芯移動(dòng)來(lái)控制泵流量的變化。機(jī)械方式機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，電氣控制布置靈活，且可以和其他電氣控制集成到一起，操作便捷性更高。

3 液壓油箱的設(shè)計(jì)

油箱的作用是離析液壓油中的空氣，為液壓系統(tǒng)散熱并為因溫度升高或降低導(dǎo)致油液膨脹或壓縮、液壓缸動(dòng)作、最小泄漏引起的系統(tǒng)容積變化提供補(bǔ)充油液。油箱容積大于補(bǔ)油泵每分鐘最大補(bǔ)油流量的5/8，油箱中液壓油的體積應(yīng)大于補(bǔ)油泵每分鐘最大補(bǔ)油流量的1/2。這樣在系統(tǒng)最大回油流量時(shí)，液壓油在油箱中有 30 s的滯留時(shí)間排出油液中混入的空氣。油箱出口（補(bǔ)油泵吸油口） 應(yīng)高于油箱底部，以充分利用重力分離或阻止外部粗大顆粒通過(guò)補(bǔ)油回路進(jìn)入工作系統(tǒng)，油箱出口處應(yīng)安裝一個(gè)100～125 μm過(guò)濾器。油箱進(jìn)口（系統(tǒng)回油口）的油液在低于正常油箱液面下進(jìn)入油箱，并在油箱內(nèi)增加隔板進(jìn)一步排出空氣，并減小液壓油的沖擊[5]。

4 液壓油的選擇

4.1 液壓油品種選擇

正確選擇工作介質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種環(huán)境條件和工作狀況的能力、延長(zhǎng)系統(tǒng)和元件的壽命、提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性、防止故障發(fā)生有重要影響。

根據(jù)玉米聯(lián)合收獲機(jī)的靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高壓、高轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)應(yīng)選用HM型液壓油；有些寒區(qū)（如東北地區(qū)）作業(yè)車(chē)輛環(huán)境溫度在15～125 ℃時(shí)可用HV低溫液壓油；當(dāng)環(huán)境溫度在15～140 ℃時(shí)可用HS低溫液壓油[6] 。

4.2 液壓油黏度選擇

液壓油的使用溫度對(duì)液壓系統(tǒng)至關(guān)重要，油溫過(guò)高會(huì)加速油液氧化變質(zhì)，同時(shí)還會(huì)腐蝕金屬增加泄漏。一般的液壓系統(tǒng)工作溫度在130～150 ℃。閉式回路系統(tǒng)工作溫度可達(dá)125～190 ℃。要正確地選擇液壓油，需要知道與環(huán)境溫度相關(guān)的工作溫度。選擇液壓油時(shí)，工作溫度范圍內(nèi)的工作黏度應(yīng)處于最佳范圍 （νopt） 內(nèi)，請(qǐng)參見(jiàn)選擇圖的陰影區(qū)域。我們建議在所有情況下都應(yīng)選擇較高的黏度等級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉敏. 液壓傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2006（6）：31-33.

[2] 張志起. 4YX-4型全液壓自走式玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2015（12）：97-101.

[3] 張光裕，徐純新.工程機(jī)械底盤(pán)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[4] 王意. 行走機(jī)械液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展大觀[J].液壓氣動(dòng)與密封，2000（6）：19-29.

[5] 張利平.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)[K].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2008： 305-311.

[6] 王益群. 液壓工程師技術(shù)手冊(cè)[K].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：74-75.