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沃尔4YZ-4型自走式玉米联合收获机全液压驱动底盘设计方案

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  • 发布时间:2014-11-15
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底盘是 自走式玉米联合收获机重要组成部分,由驱动前桥、转向后桥、转向操纵装置和行走装置等部分组成,其性能直接影响整机能否正常作业J。-般采用前轮驱动,后轮转向,行走驱动由皮带无级变速器驱动。目前,玉米收获机上的行走无级变速器大多采用三角胶带式无级变速器,作业速度可在不停车的情况下无级变速,满足不同作业要求 ,其配置形式大致有发动机的动力经过中间轴后传给行走无级变速器和发动机动力直接传给行走无级变速器两种。这种结构当遇到泥泞土壤,泥脚深负荷重的情况时,皮带极易打滑,甚至断裂,故障率很高。为此,需要亟待解决改进底盘结构,减少故障率 ,提高玉米联合收获机的通过性和对湿地的适应性,从而提高生产率和整机性能。

全液压驱动底盘已经成熟应用在高档次的半喂入联合收割机,如久保 田,洋马等机型, 自走式履带全喂入联合收割机亦有全液压驱动底盘的应用 J。而 目前国内自走式玉米联合收获机多数都采用皮带无级变速器驱动,全液压驱动底盘应用还比较少。本文针对4YZ-4型 自走式玉米联合收获机提出全液压驱动底盘的设计方案。

1 全液压驱动底盘前桥布局设计方案的选择1.1 布局设计方案的类别全液压行走无级变速驱动前桥的布局方案有:①变量泵双定量马达;②变量泵定量马达输出变速箱;③双变量泵双定量马达。

1.2 方案的分析与选择方案①液压系统较复杂,操纵性能不好。方案②由于加入了输出变速箱,存在传动 比,能够得到较好 的各层次的扭矩输出,可以选择高速低扭的马达 ,此类马达相对体积较小,节收间。方案③配置简单,但成本是软肋,性价比不高。

从性价比分析,方案②更适合应用在自走式玉米收获机上 ,这种配置方式在国外 已经有先例,虽然在价格上高于传统机械驱动方式,但在性能上却有质的飞跃 。我国液压行业在不断引进吸收外国的先进技术基础上,液压泵、液压马达的无故障时间已经达O5OOOh 。玉米收获机-年的工作时间基金项目:哈尔滨市科技计划项 目 (2011RFJGN017)。

- 般为300500h,可见,在自走式玉米联合收获机底盘上应用全液压驱动技术是有技术保障的,是可行的 (见图1)。

l驱动轮桥 2.输出变速箱 3.定量马达4.变量泵 5.发动机 6.转向后桥图1 4YZ-4型玉米联合收获机的全液压底盘配置图2 液压马达与液压泵参数选取闭式液压系统常用变量泵和定量马达。变量泵操作方便,可以根据工况减小排量,从而减小发动机功耗,减小发热。

泵的启动扭矩在压力-定的情况下与排量成正比,发动机要求在小的扭矩下启动,这就要求泵为变量的,并且变量泵可以实现无级调速和平稳换向。定量马达的工作范围较宽,可以适应流量变化,这样系统布置简单,马达的转速需要调节时,直接改变油泵的排量,逐步接近所需要的转速。

2.1 液压马达参数选取与计算液压马达基本参数包括排量q、工作压力P(与泵同值),额定持续转速n 。其它参数均可由基本参数推导得到。

4YZ-4型自走式玉米联合收获机输出变速箱 (包含边减)为4级减速 ,4个前进档 ,1个倒档,各档位传动 比 (如表1) 。

表1各档位传动比根据自走式玉米收获机作业要求,在田地里泥泞状态下能实现III档起步,在公路行走能实现IV档起步,也就是说液压马达能提供-定的扭矩来驱动机车行走。

依此进行如下计算:计算公式:P q rl i/2Ⅱ≥fmg r (1)·41·科 技 纵 横 农业开发与装备 2013年第2期式中:P- 泵及马达工作压力;q- 马达排量;n- 马达容积效率;i- 传动比;f- 机车橡胶轮与土壤滚动摩擦系数;m- 机车总质量;g- 重力加速度;r- 驱动轮胎半径。

根据热平衡方程考察计算液压泵和马达持续工作压力范围为27~33.7MPa ,所以可选取泵和马达的工作压力P为30MPa;选取 I1为0.9,f分别为泥泞f : 0.28,公路行走f2: 0.085,m为9000kg,g为9.8m/s i取III档53.05,IV档26.46,r为0.728m~以上数据分别代入公式 (1),得到排量ql≥78.9ml,q248ml。

计算公式:nv i /2 H r (2)式中:n- 马达输入转速;v- 机车行进速度;i - IV档传动比;r- 驱动轮半径。

根据要求, 自走式玉米联合收获机前进速度为120km/h,即IV档速度v可达20km/h,查表 1,将各数据代入公式(2)计算得出马达输入转速n1934rpm。

依据马达90系列轴向柱塞马达效率与转速关系曲线,取马达持续输入转速为额定持续转速的60%左右时效率较高,那么,应选的柱塞马达额定持续转速:n。n/60%,即n。3223rpmo综合上述计算 ,根据厂家提供产品目录,选择马达各参数为:额定最高压力40MPa,额定持续转速3300rpm,排量lOOml/r。

2.2 液压泵参数选择4YZ-4型自走式玉米联合收获机发动机选用玉柴118kW发动机,持续工作转速1900rpm左右,因为通过公式 (2)计算得到的马达输入转速为1934rpm,故可选择与马达同-排量,即lOOml/r;额定最高压力40MPa;额定持续转速3300rpm。

3 结语通过上述计算选择的斜盘式柱塞液压变量泵和定量马达,已经应用于沃尔4YZ-4型 自走式玉米联合收获机,经过两年作业期的试验,效果 良好,机车能平顺完成前进、倒退和转弯等动作,提高了生产效率,同时驾驶员的劳动强度大大减轻,证明所选择的底盘驱动方案是可行的。

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