驱动桥在装载机中的核心作用
一、驱动桥的主要功能
轮式装载机的驱动桥通过主传动机构以及轮边减速装置,对从变速箱输出的转速进行降低,同时提升扭矩,以满足主机在行驶和作业过程中对速度和牵引力的需求。此外,主传动机构还负责将直线运动转换为垂直横向运动,从而驱动驱动轮旋转,使主机能够实现直线行驶。同时,差速器能够实现左右轮胎之间的差速功能,确保在两边行驶阻力不同的情况下,车辆仍能正常行驶。
轮式装载机的驱动桥除了完成上述基本功能外,它还是整机的承重部件、行走轮的支撑装置、制动器的安装与支撑装置等。因此,驱动桥在轮式装载机中是一个至关重要的传动部件。见图 2.4-1。
图2.4-1后桥的整体构造
二、驱动桥的构造及工作原理
1.驱动桥的整体构造及工作原理
ZL50型轮式装载机的驱动桥分为前桥和后桥,两者之间的区别在于主传动中的螺旋锥齿轮副的螺旋方向不同。前桥的主动螺旋锥齿轮为左旋,而后桥则为右旋。除了螺旋锥齿轮副的旋转方向不同外,其余结构相同。主传动器是一级螺旋锥齿轮减速器,负责传递由传动轴传来的扭矩和运动。
差速器由两个锥形的直齿半轴齿轮、十字轴以及四个锥形直齿行星齿轮、左右盖速器壳等组成行星齿轮传动副。它对左、右两车轮的不同转速起差速作用,并将主传动器的扭矩和运动传给半轴。
左、右半轴为全浮式,将从主传动器通过差速器传来的扭矩和运动传给轮边减速器。
轮边减速器为一行星齿轮机构。齿圈经花键固定在桥壳两端头的轮边支承上,它是固定不动的。行星架和轮辋由轮辋螺栓固定成一体,因此轮辋和行星架一起转动,其动力通过半轴、太阳轮再传到行星架上。
装载机的转向系统
一、转向系统的类型及特点
装载机转向系统主要包括液压助力转向系统、全液压转向系统(如负荷传感转向、流量放大转向)等几种典型系统。流量放大转向系统又分为独立式与合流式,双泵合分流转向优先的卸荷系统属于合流式的流量放大转向系统。
液压转向系统按照转向油泵所供给的油压力和流量不同,可以分为常流式液压系统和常压式液压系统。
常流式液压系统中的供油量保持不变。如果油泵输出的流量超过转向所需油量,多余油液则经溢流阀返回油箱,此时会有功率损失。当转向阀处于中位时,油泵输出的油经转向阀回油箱卸荷。常流式系统的结构简单,制造成本低,如果设计合理,也可以减小功率损失,系统压力随转向阻力变化而变化,是一种定量变压系统,被广泛应用于轮式装载机上。
常压式液压系统的压力为恒定值,转向系统能在压力大致不变的情况下工作。如果需要减小转向流量时,则油泵在压力调节机构的作用下使油泵排量减少。当不转向即无负荷时,油泵的排量减至最低,仅供补偿系统的漏泄。常压式系统除了用变量泵获得常压外,也可以采用定量泵一蓄能器系统获得常压。由于常压系统中的变量泵结构复杂,成本高,所以目前在装载机液压转向系统中采用不多。而采用定量泵一蓄能器常压系统也比常流系统的成本高,且蓄能器在总体布置上也存在困难,使用中还要定期补充氮气。
因此,目前国内装载机的液压转向系统多采用常流式液压系统,国外中大吨位的装载机有些转向系统采用蓄能器保持常压,使系统保持平稳的转向运动。
二、几种常见的转向系统
装载机的工作特点是灵活、作业周期短,因此,转向频繁、转向角度大,大多采用车架铲接形式,作业时间转向阻力较大。为改善驾驶人员操作时的劳动强度、提高生产率,轮式装载机采用液压动力转向方式。
国内轮式装载机的主导产品以ZL50型为主,占65%以上。其主要厂家生产的产品全都采用了全液压转向系统,但采用方式分几种不同的情况。
国内装载机目前采用的转向系统可概括为:机械反馈随动的液压助力转向系统;普通全液压转向系统;同轴流量放大转向系统;流量放大全液压转向系统;负荷传感器转向系统等。见图 2.5-1。
图2.5-1装载机的液压助力转向
转向系统的操控可概括如下:
转动转向盘→转向阀芯上(或下)滑动,即转向阀门打开→油液经转向阀进入转向油缸,油缸运动→前后车架相对绕其连接销转动,→转向开始进行→固定在前车架铰点的随动机构运动 →随动机构的另一端与臂轴及扇形齿轮,齿条螺母运动→转向阀芯直线滑动,即转向阀门关闭。由此可见,前后车架相对偏转总是比转向盘的转动滞后一段很短的时间,才能使前后车架的继续相对转动停止。前后车架的转动是通过随动机构的运动来实现的,称为“随动”式反馈运动。
三、全液压转向系统
转向液压系统一般包括动力元件转向泵、流量控制元件、单稳阀、转向控制元件转向器和转向执行元件转向缸。各种转向液压系统的构造及原理各有特点。
装载机全液压转向系统主要有三种形式。
第一种是用一台小排量[200mL(L/r)]以下普通转向器,通过流量放大器来放大流量。这是最早开发的大排量转向系统,需要转向器、流量放大器两种元件组合,空间大,管路长,接口多,能量损失较大。
第二种是采用加长定子转子组件的普通型全液压转向器。取消了流量放大器,结构相对简单,但液压油在转向器中流经的路径远,所以压力损失比较大。流量的增加是靠加长定子转子组件来实现的,轴向尺寸长,质量大,空间受到限制。
第三种是新型的同轴流量放大全液压转向器,具有体积小、质量轻、安装方便的特点,与优先流量控制阀组成负荷传感系统,有明显的节能特点。
全液压转向系统一般用在斗容量较小的装载机上。
四、流量放大全液压转向系统
流量放大转向系统主要是利用低压小流量控制高压大流量来实现转向操作的,特别适合大、 中型功率机型。流量放大全液压转向系统目前在国产装载机上的应用越来越广泛,系统具有以下 特点:
(1)流量放大转向系统特点。
①操作平衡轻便、结构紧凑、转向灵活可靠。
②采用负载反馈控制原理,使工作压力与负载压力的差值始终为一定值,节能效果明显,系统功率利用合理。
③采用液压限位,减少机械冲击。
④结构布置灵活方便。
其形式主要有两种:普通独立型、优先合流型。前者转向系统是独立的,后者转向系统与工作系统合流,两者转向原理与结构相同。下文主要就普通独立型流量放大转向系统进行介绍,其内容同样适合优先合流型流量放大转向系统。
流量放大转向系统分别有独立型与合流型。独立型流量放大全液压转向系统的液压系统是独立的,与工作液压系统供油各自独立;合流型流量放大全液压转向系统由液压油源供油,双泵并且向优先的卸荷系统是合流型的流量放大转向系统。
流量放大转向系统主要由流量放大阀、转向限位阀、全液压转向器、转向油缸、转向泵及先导泵等组成。
(2)先导操纵回路
ZZ3-125全液压转向器为中间位置封闭、无路感的转向器,.如图2.5-2所示,由阀芯、阀套和阀体组成随动转阀,起控制油流动方向的作用,转子和定子构成摆线针齿啮合副,在动力转向时起计量马达作用,以保证流进流量放大阀的流量与转向盘的转角成正比。转向盘不动时,阀芯切断油路,先导泵输出的液压油不通过转向器。转动转向盘时,先导泵的来油经随动阀进入摆线针齿轮啮合副,推动转子跟随转向盘转动,并将定量油经随动阀和限位阀输至转向控制阀阀芯的 一端,推动阀芯移动,转向泵来油经转向控制阀流入相应的转向油缸腔。先导油流入流量放大阀阀芯某端的同时,经阀体内的计量孔流入阀芯的另一端,经与连接的限位阀、液压转向器回油箱。
图2.5-2先导液压系统
限位发的结构如图2.5-2所示。当车辆转向至最大角度时,限位阀切断先导油流向流量放大阀的通道,在车辆转到靠上车架限位块前就中止转向动作。
从转向器来的先导油,在流入流量放大阀前必须先经过右限位阀或左限位阀。来自转向器的油从进口进入限位阀,流到阀杆四周的空间,通过出口流到流量放大阀。
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