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目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中尚未出現(xiàn)液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)產(chǎn)品批量銷(xiāo)售，國(guó)外小馬力平地機(jī)主要以液壓機(jī)械傳動(dòng)為主，但未見(jiàn) 140 馬力以上平地機(jī)采用液壓機(jī)械傳動(dòng)方式[25]。國(guó)外液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)除了其樣本資料外，極少發(fā)現(xiàn)其它相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，樣本資料透露的信息非常有限，無(wú)法給國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)該種類(lèi)型的平地機(jī)提供幫助。綜上所述，液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)平地機(jī)傳動(dòng)方式存在的不足，是一種比較理想的、適合我國(guó)平地機(jī)目前發(fā)展的傳動(dòng)方式，因此研究液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)外平地機(jī)研究現(xiàn)狀國(guó)外平地機(jī)已有 100 多年的發(fā)展歷史，最早是于 19 世紀(jì)后期在英國(guó)出現(xiàn)的拖式平地機(jī)。20 世紀(jì) 20 年代出現(xiàn)了自行式平地機(jī)，20 世紀(jì) 80 年代后期，平地機(jī)開(kāi)始采用機(jī)電液一體化技術(shù)，逐步向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。如今，平地機(jī)生產(chǎn)商主

要有 Caterpillar（卡特彼勒）、Volvo（沃爾沃）、John Deere（約翰.迪爾）、CASE（凱斯）、New Holland（紐荷蘭）、Komatsu（小松）等。表 1.1 是對(duì)國(guó)外主要平地機(jī)廠(chǎng)家的型號(hào)、功率、重量、傳動(dòng)方式及前進(jìn)/后退檔位數(shù)的統(tǒng)

目前，國(guó)外平地機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及主要新技術(shù)主要表現(xiàn)在：

1. 變速箱電控技術(shù)國(guó)外部分采用機(jī)械傳動(dòng)的平地機(jī)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)了變速箱電控技術(shù)，具有自動(dòng)換檔、微動(dòng)控制、超速保護(hù)等功能，采用自動(dòng)換檔技術(shù)減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了換檔品質(zhì)，一定程度上實(shí)現(xiàn)了載荷自適應(yīng)功能，機(jī)器可根據(jù)作業(yè)負(fù)載大小自動(dòng)選擇變速箱的工作檔位和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)，使機(jī)器的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳匹配，以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率、發(fā)揮機(jī)器最大有效牽引；微動(dòng)控制使操作者可對(duì)機(jī)器進(jìn)行低速精準(zhǔn)控制，適用于坡度整平或在狹窄場(chǎng)地工作，擴(kuò)大了平地機(jī)使用范圍；超速保護(hù)功能可防止發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱因不合理降檔和坡度誘導(dǎo)的超速損壞。采用這一技術(shù)的代表廠(chǎng)家主要有Caterpillar 、VOLVO 等公司[32-35]。

2. 帶鎖定裝置的液力變矩器技術(shù)液力變矩器高效區(qū)窄，而平地機(jī)工況復(fù)雜多變，導(dǎo)致液力變矩器在平地機(jī)中使用時(shí)綜合傳動(dòng)效率較低，為保留液力變矩器具有的載荷自適應(yīng)能力和變矩能力，提高傳動(dòng)效率，國(guó)外一些采用液力機(jī)械傳動(dòng)的平地機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家采用了帶鎖止裝置的液力變矩器。采用這一裝置的平地機(jī)集合了液力機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)于一體：當(dāng)工況需要時(shí)，變矩器能將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩放大并將其傳遞到動(dòng)力系，減少對(duì)換檔的需求并提高牽引力，使操作者較容易地選擇檔位，并可讓操作者僅用一個(gè)制動(dòng)踏板就可使機(jī)器平穩(wěn)運(yùn)行，使得精平整作業(yè)時(shí)更容易、輕松，讓操作者更好地將注意力集中于鏟刀的運(yùn)動(dòng)，還可在重載下起動(dòng)而不會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；而在高速狀態(tài)下可鎖止變矩器，進(jìn)入直接驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，提高傳動(dòng)效率，節(jié)省燃油消耗，有效地將變矩器的扭矩放大和強(qiáng)勁工作動(dòng)力以及具有更高的燃油效率的直接驅(qū)動(dòng)結(jié)合在了一起。采用這一技術(shù)的代表廠(chǎng)家為日本的 Komatsu（小松）公司[36-39]。

3. 工作裝置負(fù)載敏感、電比例調(diào)節(jié)技術(shù)國(guó)外大功率平地機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)中采用了壓力補(bǔ)償/負(fù)載敏感及電比例調(diào)節(jié)技術(shù)，使平地機(jī)作業(yè)裝置不工作時(shí)，變量泵無(wú)輸出流量，一量操作者動(dòng)作作業(yè)裝置，變量泵則提供所需的流量和壓力，使液壓系統(tǒng)發(fā)熱更小，功率消耗更低[40]。采用電比例調(diào)節(jié)技術(shù)使操作者更能精準(zhǔn)地操作作業(yè)裝置，提高作業(yè)精度和作業(yè)效率。

5. 前輪靜壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)國(guó)外平地機(jī)約三分之一的機(jī)型采用前輪靜壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，以提高機(jī)器的驅(qū)動(dòng)力，擴(kuò)大機(jī)器使用范圍，大部分平地機(jī)前輪靜壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，允許選擇前輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)模式，以使在特殊場(chǎng)合進(jìn)行精細(xì)低速平整作業(yè)。采用靜液壓技術(shù)的前輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已成為各大平地機(jī)廠(chǎng)商產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置。如 Deere 在其 D 系列平地機(jī)上設(shè)計(jì)的前輪加力系統(tǒng)，允許操作手控制前輪加力的程度。CAT 的 M 系列和 Volvo 的 G900 系列在全輪驅(qū)動(dòng)的同時(shí)允許駕駛員選擇純前輪驅(qū)動(dòng)模式，以便于在特殊場(chǎng)合進(jìn)行精度較高的平整作業(yè)[46-49]。6. 新型操作方式國(guó)外的平地機(jī)操作方式為 CAT 公司采用兩個(gè)多功能操作手柄代替了傳統(tǒng)的工作裝置控制桿，并取消了方向盤(pán)，機(jī)器的所有控制動(dòng)作——包括行駛和工作裝置動(dòng)作均通過(guò)兩個(gè)手柄及手柄上的兩個(gè)按鈕完成（如圖 1.12 和圖 1.13 所示）[50]。這一操作方式提高了機(jī)器的操作簡(jiǎn)便性，有效降低了操作員勞動(dòng)強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的操縱桿控制相比，

9. 其它技術(shù)國(guó)外其它技術(shù)還包括：（1）在駕駛室設(shè)計(jì)上，追求更為廣闊的視野；（2）采用降低噪音的技術(shù)和設(shè)計(jì)；（3）使用總線(xiàn)式控制系統(tǒng)，并具有狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、遠(yuǎn)程通信、GPS 定位等功能；（4）自動(dòng)巡航；（5）折腰中心復(fù)位功能（通過(guò)這一功能，只需觸動(dòng)單個(gè)開(kāi)關(guān)，機(jī)器就可從任何鉸接角度自動(dòng)返回直架位置。中心復(fù)位功能可使操作員全神貫注地控制刮土板，有助于提高生產(chǎn)效率和安全性）；（6）按需運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓風(fēng)扇，可減少不必要的風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的功率損失；（7）鏟刀浮動(dòng)控制；（8）鏟刀蓄能器，即通過(guò)鏟刀垂直移動(dòng)，利用蓄能器幫助刮土板吸收沖擊負(fù)荷，以減少不必要的磨損，避免機(jī)器意外移動(dòng)，提高操作員的安全性；（9）蓄電池低電壓怠速自動(dòng)提高；（10）駕駛室增加增壓功能，避免作業(yè)時(shí)外界灰塵進(jìn)入駕駛室，提高操作舒適性[58-65]。

1.3 國(guó)內(nèi)平地機(jī)研究現(xiàn)狀

我國(guó)平地機(jī)產(chǎn)業(yè)始于 20 世界 60 年代，由天津工程機(jī)械廠(chǎng)（現(xiàn)天津鼎盛）參照前蘇聯(lián)樣機(jī)試制第一臺(tái)機(jī)械式平地機(jī)，1980 年天工生產(chǎn)出臺(tái) PY 型產(chǎn)品 PY160A，1985 年又引進(jìn)德國(guó) O&K-FAUN 公司 F 系列平地機(jī)生產(chǎn)技術(shù)。此后憑借對(duì)平地機(jī)設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法和制造工藝多年的理解，開(kāi)始走上自主研發(fā)的道路，1990 起先后開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出了從 80~280hp 共 9 大類(lèi) 10 個(gè)型號(hào)的 PY 系列平地機(jī)，可以滿(mǎn)足從鄉(xiāng)村公路、高速公路到礦山公路，從農(nóng)田建設(shè)到大面積平整作業(yè)的所有使用要求。其產(chǎn)品特點(diǎn)為：引進(jìn)美國(guó)克拉克公司*技術(shù)生產(chǎn)的變矩器與上柴發(fā)動(dòng)機(jī)匹配；定軸式動(dòng)力換檔變速箱，性能可靠；后橋?yàn)槿问浇Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)橋，兩極減速裝有公司無(wú)滑轉(zhuǎn)差速器，保證各種路況車(chē)輪提供足夠的牽引力；鉸接機(jī)架，大的前橋擺動(dòng)角，以及上下擺動(dòng)的平衡箱，大大提高了該平地機(jī)的作業(yè)性能；可以根據(jù)用戶(hù)需要，可加裝前推土板、后松土器、自動(dòng)調(diào)平裝置等附件[66-73]。1985 年，哈爾濱四海工程機(jī)械公司引進(jìn)了美國(guó)德萊賽公司的平地機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，制造出 800 系列平地機(jī)，目前主要產(chǎn)品為 850 和 870，其主要配套件均為[74]。1997 年，常林股份有限公司引進(jìn)了日本小松平地機(jī)技術(shù)，并于 1998 年生產(chǎn)出 160ph和 190ph 的平地機(jī)。目前，其主要產(chǎn)品有 PY165C-3、PY190C-3 和 PY200C-3。其平地機(jī)產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn)：用單個(gè)齒輪泵經(jīng)分流閥向兩個(gè)操縱閥供油，回轉(zhuǎn)油路合流，既保證了各動(dòng)作速度，又降低整個(gè)系統(tǒng)能耗；在鏟刀兩側(cè)特別設(shè)計(jì)邊刃，能更好地進(jìn)行挖溝、液壓機(jī)械平地機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案研究平地機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式主要有機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)三種，機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)載荷自適應(yīng)性能差，多擋位變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，成本高，只能實(shí)現(xiàn)作業(yè)速度有級(jí)調(diào)節(jié)；液力傳動(dòng)平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)高效區(qū)窄，綜合作業(yè)效率偏低；靜壓傳動(dòng)方式車(chē)速范圍窄，驅(qū)動(dòng)輪同步性能有待提高，高速行駛時(shí)的傳動(dòng)效率偏低。液壓機(jī)械傳動(dòng)方式能有機(jī)結(jié)合液壓和機(jī)械兩種傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)機(jī)械、液力機(jī)械和液壓三種傳動(dòng)方式存在的不足，相對(duì)于目前我國(guó)平地機(jī)主機(jī)及部件加工制造水平而言，是較為理想的傳動(dòng)方式。液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)路線(xiàn)為：發(fā)動(dòng)機(jī)→變量液壓泵→變量液壓馬達(dá)→變速橋→平衡箱→驅(qū)動(dòng)輪，在該動(dòng)力傳遞路線(xiàn)中，由變量液壓泵和變量液壓馬達(dá)組成的液壓系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)平地機(jī)車(chē)速調(diào)節(jié)、前進(jìn)/后退、載荷自適應(yīng)等功能，對(duì)平地機(jī)作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)性能及效率起著至關(guān)重要的作用，所以液壓系統(tǒng)方案的研究顯得尤為重要，目前尚無(wú)液壓系統(tǒng)方案方面的相關(guān)文獻(xiàn)或研究成果可借鑒。液壓系統(tǒng)按油液循環(huán)方式的不同可分為開(kāi)式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)，在平地機(jī)行駛液壓系統(tǒng)中，開(kāi)式液系統(tǒng)液壓油循環(huán)路線(xiàn)是：液壓油箱－液壓泵－換向控制閥組－液壓馬達(dá)－液壓油箱，閉式液系統(tǒng)液壓油循環(huán)路線(xiàn)是：液壓泵－液壓馬達(dá)－液壓泵[107-109]。開(kāi)/閉式液壓系統(tǒng)本身各具優(yōu)缺點(diǎn)：閉式液系統(tǒng)可承受壓力大且壓力損失小，不需要太大的油箱，管路連接簡(jiǎn)單，安裝空間小，換向瞬間沖擊較小，換向控制方便，但系統(tǒng)內(nèi)液壓油溫比較高，對(duì)液壓元件的要求比較嚴(yán)，必須使用價(jià)格較高的閉式油泵。開(kāi)式液壓系統(tǒng)具有散熱效果好、成本較低、液壓油清潔度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在換向沖擊力和工作噪音大等不足[110-111]。以上僅為開(kāi)/閉式液壓系統(tǒng)本身的理論分析對(duì)比，由于平地機(jī)屬牽引式工程機(jī)械，其慣性負(fù)載對(duì)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)影響較大，有必要研究開(kāi)/閉式液壓系統(tǒng)在慣性負(fù)載的影響下其特性的變化情況，但目前尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)，因此，開(kāi)/閉式液壓系統(tǒng)在平地機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用比較研究具有重要意義。本文以國(guó)內(nèi)某靜壓傳動(dòng)平地機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)開(kāi)/閉式液壓系統(tǒng)在平地機(jī)行駛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用采仿真和實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行對(duì)比研究。靜壓傳動(dòng)平地機(jī)動(dòng)力傳遞路線(xiàn)為：發(fā)動(dòng)機(jī)→變量液壓泵→變量液壓馬達(dá)→減速平衡箱→驅(qū)動(dòng)輪，與液壓機(jī)械傳動(dòng)平地機(jī)區(qū)別在于減少了變速橋，不影響研究結(jié)論