【導(dǎo)讀】organization.

　　

【正文】 the liquid presses to change direction the organization spreads to move the represents the development direction that track vehicle change direction research develops the good machine in function liquid presses the consecution has no the class changes direction the organization, excellent turn to match the that type of turning. Construction parameter that face organization is the point lesson of the current vehicle engineering realm. 9 履帶車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 依據(jù)不同的分類方法 ,履帶車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可根據(jù)車輛在轉(zhuǎn)向過程中功率流的傳遞方式分為單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ,也可根據(jù)在轉(zhuǎn)向過程中兩側(cè)履帶的運(yùn)動(dòng)有無聯(lián)系而分為獨(dú)立式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)一般構(gòu)造方法是在變速機(jī)構(gòu)后串聯(lián)某種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ,是構(gòu)成履帶車輛轉(zhuǎn)向傳動(dòng)的最為簡單的方法。單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是最簡單的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ,其中最常用的有轉(zhuǎn)向離合器、單差速器、雙差速器、行星轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等。轉(zhuǎn)向離合器都是多片式摩擦離合器 ,靠摩擦表面的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩 ,當(dāng)分離某一側(cè)的轉(zhuǎn)向離合器時(shí) ,就可以減少或切斷該側(cè)驅(qū)動(dòng)輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩使車輛轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向半徑的大小由驅(qū)動(dòng)輪所傳轉(zhuǎn)矩的減少量即離合器分離的程度所決定。轉(zhuǎn)向離合器由于結(jié)構(gòu)簡單、制造方便 ,在早期的中小型履帶式拖拉機(jī)、推土機(jī)上得到了廣泛運(yùn)用。但由于其操縱性差、生產(chǎn)效率低、能耗較大 ,隨著履帶車輛功率的不斷增大 ,轉(zhuǎn)向離合器的應(yīng)用將會受到一定的限制。單差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可使車輛幾何中心位置的速度在轉(zhuǎn)向過程中仍保持原直線行駛車速 ,當(dāng)一側(cè)完全制動(dòng)時(shí) ,轉(zhuǎn)向半徑過小 ,而另一側(cè)履帶速度過高、轉(zhuǎn)向角速度過大 ,因此 所需轉(zhuǎn)向功率很大 ,會超出一般發(fā)動(dòng)機(jī)的功率限制 ,駕駛員若持續(xù)轉(zhuǎn)向 ,稍有不慎就會使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火 ,因而只能靠滑磨 ,用較大半徑轉(zhuǎn)向 ,或極不平穩(wěn)地以小半徑斷續(xù)轉(zhuǎn)向。因此這種單差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)現(xiàn)在幾乎不再采用。雙差速器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可使履帶車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)慢速側(cè)履帶降低的速度等于快速側(cè)履帶增加的速度 ,因此車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的平均速度與直線行駛的速度相同。但由于雙差速器不能完全制動(dòng)一側(cè)履帶 ,車輛不能原地轉(zhuǎn)向 ,且轉(zhuǎn)向半徑的變化范圍沒有使用轉(zhuǎn)向離合器的大 ,轉(zhuǎn)向平順性較差。轉(zhuǎn)向時(shí)快速側(cè)履帶加速 ,因此發(fā)動(dòng)機(jī)的附加載荷比采用轉(zhuǎn)向離合器的大。雙差速器是由 齒輪組成的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ,與轉(zhuǎn)向離合器相比零件數(shù)目少、耐磨性好、壽命較長。行星轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由一組行星輪系和制動(dòng)器組成。操作行星機(jī)構(gòu)上的制動(dòng)器可以改變兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩大小使車輛轉(zhuǎn)向。該類轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相對于轉(zhuǎn)向離合器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能傳遞較大的轉(zhuǎn)向力矩 ,能夠?qū)崿F(xiàn)單自由度運(yùn)動(dòng)的固定軸齒輪機(jī)構(gòu)所不能實(shí)現(xiàn)的二自由度的速度分解與合成 ,行星機(jī)構(gòu)的行星架、太陽輪、齒圈三元件之間具有差速關(guān)系 。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)多點(diǎn)傳遞動(dòng)力 ,并且機(jī)構(gòu)內(nèi)部徑向力相互平衡。但由于 10 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,僅在大功率的工業(yè)拖拉機(jī)、推土機(jī)及其它重型車輛上應(yīng)用。單功率轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)是明顯的 ,車輛僅有 幾個(gè)固定的轉(zhuǎn)向半徑 ,按非規(guī)定的轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向時(shí) ,要靠摩擦元件的滑磨來實(shí)現(xiàn) ,難以得到穩(wěn)定準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向半徑 。其次是在轉(zhuǎn)向過程中摩擦元件的劇烈滑磨會帶來發(fā)熱和磨損 ,使傳動(dòng)效率降低 ,特別是在較大功率的轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)下 ,會存在較大的功率損失 ,以致常需降速轉(zhuǎn)向 。另外 ,劇烈的摩擦也使機(jī)構(gòu)容易損壞 ,導(dǎo)致工作可靠性差 ,壽命降低。 雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)后 ,將發(fā)動(dòng)機(jī)功率分成變速和轉(zhuǎn)向兩路并列傳遞 ,就是雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)將用于直駛推進(jìn)的變速機(jī)構(gòu)與造成左、右側(cè)履帶速度差的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)系中并列 ,轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在車輛直 駛時(shí)不造成兩側(cè)履帶的速度差 ,在轉(zhuǎn)向時(shí) ,變速流提供各檔不同的直線行駛速度與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)造成的兩側(cè)履帶的速度差匯流 ,實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。 (1)機(jī)械式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上最早出現(xiàn)的是直駛和轉(zhuǎn)向兩功率流均由機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)的機(jī)械式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。此種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)變速箱 (一個(gè)主變速箱、一個(gè)分動(dòng)箱 )、行星齒輪機(jī)構(gòu)、離合器和行星機(jī)構(gòu)制動(dòng)器組成 ,在轉(zhuǎn)向性能上較單功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有很大提高 ,但是它的轉(zhuǎn)向半徑仍然是有級的。檔位越低 ,得到的轉(zhuǎn)向半徑越小 。檔位越高 ,得到的轉(zhuǎn)向半徑越大。仍然不能適應(yīng)車輛在所有不同曲率的道路上用圓滑軌跡轉(zhuǎn)向行駛的需要 ,也不能排除部分接合摩擦元件進(jìn)行滑磨轉(zhuǎn)向及由滑磨所帶來的一系列問題。 (2)機(jī)械液壓式雙功 率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向性能容易受到駕駛員的駕駛技術(shù)、體力條件和離合器、制動(dòng)器磨損的影響 ,并且容易給駕駛員帶來疲勞。隨著機(jī)電液壓及人機(jī)工程技術(shù)的發(fā)展 ,機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)必將會在大功率拖拉機(jī)、推土機(jī)等工程車輛上遭到淘汰。在機(jī)械系統(tǒng)上附加液壓泵 —液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械 — 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將逐漸得到應(yīng)用。機(jī)械液壓式雙功率流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由發(fā)動(dòng)機(jī)、變量泵、控制閥、定量馬達(dá)、多檔變速箱以及后橋轉(zhuǎn)向差動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它將由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的機(jī)械功率流在多檔變速箱的輸入軸上分流 ,一路流經(jīng)由液壓泵 液壓馬達(dá)組成的轉(zhuǎn)向調(diào)速系統(tǒng) 。另一路流經(jīng)多檔變速 箱 ,最后在行星排上合流 ,然后經(jīng)行星排中的某一部件 (如行星架 )傳到車輛的終傳動(dòng)軸上。由于液壓泵和液壓馬達(dá)可以無級控制 ,因此使用這類轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)既可獲得車輛兩側(cè)的速度差實(shí)現(xiàn)無級控制 ,又克服了機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的許多缺點(diǎn)。若液壓馬達(dá)不工作 ,只有來自中央傳動(dòng)的功率流 ,車輛作直線行駛 。若只有來自液 11 壓馬達(dá)的功率流 ,車輛可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向半徑為零的原地轉(zhuǎn)向 。若同時(shí)輸入兩路功率流 ,由于液壓馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級控制 ,因此車輛兩側(cè)履帶驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速差可以有無窮多個(gè) ,可得到無窮多個(gè)轉(zhuǎn)向半徑 ,即可實(shí)現(xiàn)無級轉(zhuǎn)向 ,駕駛員只要操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)液壓裝置 ,就可使車輛穩(wěn) 定地沿一定的圓弧行駛。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不但具有結(jié)構(gòu)性好、沒有摩擦元件、壽命長、效率高、工作可靠、布置簡便、維修調(diào)整少及降低能耗等特點(diǎn)外 ,而且在工作性能上它不是通過部分或全部切斷一側(cè)履帶的動(dòng)力來制動(dòng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的 ,而是兩側(cè)履帶始終傳遞動(dòng)力 ,這樣可很好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向 ,基本上消除了履帶的打滑現(xiàn)象 ,適用于進(jìn)行偏載推土和切除樹根作業(yè) 。在坡地轉(zhuǎn)向時(shí)不會出現(xiàn)“逆轉(zhuǎn)向”現(xiàn)象 ,提高了車輛的安全性 。由于轉(zhuǎn)向時(shí)不切斷動(dòng)力 ,因此車輛的平均車速不降低 。履帶不停駛 ,對土壤破壞少 ,在松軟土壤上的通過性好 。轉(zhuǎn)向半徑的大小可任意控制 ,提高 了履帶車輛的機(jī)動(dòng)性 ,轉(zhuǎn)向平穩(wěn) 。轉(zhuǎn)向時(shí)車輛能發(fā)揮與直線行駛同樣高的工作性能 。容易實(shí)現(xiàn)一根操縱桿來控制進(jìn)退和轉(zhuǎn)向。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)發(fā)展趨勢 (1)純液壓無級轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)履帶車輛轉(zhuǎn)向半徑可控且連續(xù)無級變化的轉(zhuǎn)向性能 ,采用容積式液壓泵和液壓馬達(dá)等無級變速元件是較現(xiàn)實(shí)可行的方法。純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)通過泵的正反兩向無級變量調(diào)節(jié) ,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)雙流傳動(dòng)轉(zhuǎn)向路到匯流行星排間的無級變化的傳動(dòng)比 ,最終實(shí)現(xiàn)車輛向左右兩側(cè)的轉(zhuǎn)向半徑可連續(xù)無級變化直駛時(shí) ,通過液壓泵和液壓馬達(dá)的閉鎖 (變量泵的排量為零 )來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向零軸的閉鎖 ,從而保持穩(wěn)定 的直駛。在變速機(jī)構(gòu)掛空檔轉(zhuǎn)向的情況下 ,發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率全部由轉(zhuǎn)向路的液壓元件傳遞 ,可實(shí)現(xiàn)車輛原地轉(zhuǎn)向。目前的液壓工業(yè)水平還難以得到功率足夠大且性能優(yōu)良的液壓元件 ,并且液壓系統(tǒng)的效率低 ,這是純液壓無級轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展的最大障礙。 (2)復(fù)合轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為克服純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的上述缺陷 ,目前出現(xiàn)了多種采用功率較小的液壓元件的液壓復(fù)合轉(zhuǎn)向方案。雙泵雙馬達(dá)方案 :此方案是解決液壓元件功率不足最直接、最簡單的方案 ,其性能與純液壓轉(zhuǎn)向相同 ,但兩套液壓元件并聯(lián)使該機(jī)構(gòu)體積重量較大 ,效率仍較低。機(jī)械液壓復(fù)合方案 :該方案在采用雙流液壓 轉(zhuǎn)向的同時(shí) ,保留一套機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。利用功率不大的液壓元件實(shí)現(xiàn)大半徑轉(zhuǎn)向的連續(xù)無級變化 。利用機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)有級的小半徑轉(zhuǎn)向。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)半徑范圍的無級變化。雙半徑液壓轉(zhuǎn)向方案 :該方案采用有兩種輸出速比的液壓馬達(dá) ,在較好路面上轉(zhuǎn)向時(shí)采用較高的 12 輸出轉(zhuǎn)速 ,當(dāng)?shù)孛媲闆r不好時(shí)則換用低速輸出以克服較大的轉(zhuǎn)向阻力。液壓液力復(fù)合轉(zhuǎn)向方案 :該方案是以有限功率的液壓元件進(jìn)行無級轉(zhuǎn)向 ,助力偶合器在轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)力矩不足時(shí)及時(shí)提供助力矩。該方案雖減少了液壓元件但效率會更低?？傊?,采用液壓元件的無級變速特性來實(shí)現(xiàn)履帶車輛的 無級轉(zhuǎn)向是較佳的選擇 ,解決液壓元件功率不足和效率低則是該方向研究的重點(diǎn)。 (3)機(jī)械液壓連續(xù)無級轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械液壓連續(xù)無級轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在簡單液壓機(jī)械分流傳動(dòng)原理的基礎(chǔ)上 ,采用不同的機(jī)械機(jī)構(gòu)參數(shù)組合 ,并與液壓元件配合的一種最新型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。它能保證在連續(xù)無級輸出轉(zhuǎn)速的前提下應(yīng)用較小的液壓元件大幅度提高車輛的輸出總功率 ,并且其傳動(dòng)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過純液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。它代表著履帶車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的發(fā)展方向。研究開發(fā)性能優(yōu)良的機(jī)械液壓連續(xù)無級轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、優(yōu)化匹配該類轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)是目前車輛工程領(lǐng)域的重點(diǎn)課題。