工程机械行走液压系统性能分析及仿真

　　由于液压系统运转平稳、自适应性好、操纵简便、重量轻、结构紧凑，能很好地满足工程机械作业时力和速度变化急剧、频繁等苛刻条件，使之获得稳定的行走、转向和变速性能，所以液压系统在工程机械行走机构中的应用日趋广泛。本文以一种典型的工程机械闭式行走液压系统为例，分析研究其性能和技术要点，为系统的设计和实际应用提供理论依据。

　　1 行走液压系统工作原理

　　图 1 是某工程机械闭式行走液压系统原理图。系统采用通轴式双向变量泵 4 与双向定量马达 14 组成闭式容积调速回路，系统结构紧凑、体积小、管路少、便于布置，可实现双向可逆传动，除了要求功率大、效率高、寿命长等性能外，还要求在必要时马达能作为泵、泵能作为马达运行。

　　变量泵 4 通过改变排量和方向，实现行走的前进和后退。泵 4 中集成有齿轮泵 5，作用为向回路低压管道补油、供油给泵 4 变量机构以调节变量、提供阀 15 控制油，压力由阀 6 调定。齿轮泵的流量远大于系统内泄，多余的油除补充因梭阀 11 打开而流失的油液外，其余通过泵和马达的壳体外泄回油箱、起到润滑、散热的作用，也即该系统不是绝对完全闭式，否则油温会很快升高。

　　手动伺服阀 7 及泵控制缸用于给泵 4 变量，齿轮泵 5出油经过伺服阀 7 输送到控制缸的相应腔室，推动泵 4变量机构，形成伺服负反馈，使阀 7 手动量与泵 4 同步摆动;单向阀 8、9 背压较低，可保证泵 5 始终向低压侧补油;梭阀 11 是液控换向阀，起选通作用，马达 14 进出口压差将梭阀推到与低压侧接通的位置与低压溢流阀 10相通，可使热油流回油箱冷却、分流磨损杂质、遇到高压冲击时卸压保护。主驱动双向定量马达 14 上集成有高压溢流阀 12、13，用以调定最大负载压力，马达有两级排量，工作时被设置在大排量位置(低速)，非工作时被设置在小排量位置(高速)。溢流阀 12、6、10 的调定压力大小顺序为 P12>P6>P10。变量泵 4 除供油给主驱动轮马达 14 以外，还可通过电液换向阀 15 接通或断开到后轮马达 20、21 的油路。需要后轮驱动时，电液换向阀 15 接通，马达 20、21 旋转，转速由调速阀 16~19 控制，调节转速防止过大及打滑;阀15 断开时停止驱动后轮马达，油路构成自循环。马达 20、21 为低速大转矩马达，低速时驱动力大。

　　2 建立数学模型

　　现建立系统数学模型，为了分析方便，作如下假设：忽略泵马达间管道的压力损失及动态;泵马达的泄漏为层流泄漏;泵的转速恒定及忽略脉动;低压补油系统压力恒定，只有高压侧压力随负载变化;不考虑马达摩擦力矩等非线性因素;油液粘性不变;液压泵的吸油口和液压马达的回油口油压力为零。