稳定土拌和机转子驱动液压系统改进设计

　　1　原系统的设计意图及要求。

　　图1为某厂研制的全液压稳定土拌和机转子驱动液压系统。由于工作转子的驱动功率较大,该系统采用了2只手动伺服变量轴向柱塞泵5和2只定量液压马达4分别组成2套并联闭式液压回路。由2只液压马达分别从刚性转子1的两端进行驱动。工作时,发动机3带动2只高压变量泵同步旋转。操纵左、右联动的排量调节手柄即可改变转子转速。回路中设置了2只相同的接头块2(如图1中虚线所示),两者相距900 mm,用一油管将两闭式回路的低压油路连通起来,形成“H”形连接。

　　2　工作中系统存在的问题

　　机器在作业试验时出现如下问题:

　　(1)转于左、右侧马达驱动功率相差过大,甚至在某些工况下,出现一侧马达做负功的不合理现象。功率测试数据如表1所列;

　　(2)当连通油管改接在高压油路时,又存在连通油管温升过高,接头处烫手等现象。

　　3　原因分析

　　转子左、右侧马达出口连通,低压边压力相等,设为p2,进口不连通,高压边压力设为p1e、p1r,则左、右侧马达负载压降分别为pe=p1e-p2和pr=p1r-p2,按照连续性原理,左右两侧的马达的转速分别为:

　　式中　n_me、n_mr———左、右马达转速

　　p_e、p_r———左、右马达负载压降

　　q_pe、q_pr———左、右泵排量

　　C_pe、C_pr———左、右泵内外泄露系数

　　C_me、C_mr———左、右马达内外泄露系数

　　n_p———泵的转速

　　因左、右马达和刚性转子连成一体,被强制同步旋转,故nme=nmr

　　根据左右液压马达输出转矩之和应与转子的负载转矩相平衡的关系,可得:

　　式中　D———压力-转速不对称增益

　　E———压力-负载不对称增益

　　式(3)所描述的特性如图2所示。当转子在设定速度下工作时,系数D、E一定。此时压力不对称值Δper随负载转矩TL和泵转速np而变化。当发动机工作在一定油门位置的调速特性段上时,np变化很小,此时若E为正值,则随TL的升高,左边马达进口压力必然大大超过右边马达。但若TL增加过大, (如大于图中的Tm),会使发动机的工作处于非调速范围,工作时,np明显下降,此时Δper的增加反而有所缓和。当E、D同号时,压力不对称值为两项相加,显得格外严重,尤其当马达排量较小、泵和马达容积效率较高时,上述情况更严重。