液压驱动车辆加速模式的研究

　　近15年来,液压传动系统在工程行走机械领域应用已十分广泛,液压传动特性的研究成果也颇为显著。然而这些研究多是围绕液压传动系统如何实现车辆最佳状态工作展开,属于车辆低速行走范畴,对于液压传动车辆高速行走的研究成果,国内尚无文献刊出。

　　从理论上分析,在不考虑液压回路效率的情况下,只要液压泵与液压马达的排量比足够大,就能使车辆达到所需的最高行驶速度要求^[1]。故车辆的加速过程应作为液压驱动车辆研究的重点。以由电动比例控制液压泵和HA2高压自动变量液压马达所组成的液压传动装置为研究对象,通过合理制定液压泵与液压马达的排量变量模式,使车辆获得0~100km/h的最佳加速性能。

　　1 液压控制装置原理介绍

　　1.1 电动比例控制液压泵

　　根据使用工况不同,现代斜盘式柱塞变量泵具有多种控制方式可供选择。电动比例控制泵通过可编程控制器进行控制,易于实现液压泵的各种排量变化模式^[2]。下面以Rexroth公司的A4VG系列斜轴式变量泵为例,介绍其结构原理,如图1(a)所示。控制压力油经比例电磁阀进入变量油缸,对液压泵进行变量。比例电磁铁a和b控制电流与液压泵排量的关系如图1(b)所示。控制电流由I₀变化至I₁时泵排量由0变化至最大值,对应任一电流值都有一确定的排量值与之对应。排量方程为:

　　1.2 高压自动变量液压马达

　　高压自动变量是一种适用于牵引车辆使用性能要求的变量控制方式,简便可靠,使用方便。它根据负荷压力的变化来调节马达排量:负荷扭矩增大使系统压力升高时,自动增大马达排量使压力重新降低到比原来略高的水平;负荷扭矩减小使系统压力降低时,自动减小马达排量使压力重新升高到比原来略低的水平;其结果是,尽管外界负荷扭矩有很大变化,但系统的工作压力只有少量变化,从而使液压泵和发动机始终在各自额定的工况附近工作,液压马达在额定压力附近工作。下面,以Rexroth公司的A6VM系列斜轴式变量马达的高压自动变量(HA2)为例,介绍其结构原理与变量控制特性,如图2所示。

　　图2(a)为带有电控行驶方向阀的R₁型结构原理图,电控行驶方向阀常位,HA控制压力取自液压马达的A口,电磁铁a得电,则HA控制压力取自液压马达的B口,保证了即使更换高压侧(例如,车辆下坡时),也不会使液压马达翻转至最大排量而导致行车事故。图2(b)为HA2变量控制特性,在0~10MPa的压力增量范围内,液压马达的排量能随压力增量δP由零排量线性增至最大排量,其变量控制起点压力P0可在8~35MPa变化范围内,根据设计需要任意设定。