２０１０年第１１期

。本刊重稿。

科技信■

液压传动系统的设计及应用

吴海荣

（聊城大学汽车与交通工程学院

山东

聊城２５２０５９）

【摘要】本文主要结合发动机冷却风扇驱动方式的改进设计，介绍了液压传动系统的设计方法。谊设计步骤清晰、简略。可适用于当液压

传动系统实现旋转运动，且执行元件能在最高和最低转速范围内任一转速下稳定运转的场合。

【关键词】液压传动系统；无级调速；设计

０引言

液压传动系统在运行中容易做到对执行元件运动速度的无级调

节，调速方便且调速范围大。特别是随着机电一体化的发展。与微电

子、计算机技术相结合，使液压传动无级调速的应用更广泛。

但液压传动系统的设计没有固定的统一步骤，根据系统的简繁、

借鉴的多寡和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。下面就结合

工程机械发动机冷却风扇驱动方式的改进设计，介绍液压传动系统的

设计方法，该设计思路清晰，步骤简略。

１液压传动系统设计

当液压传动系统实现旋转运动．使执行元件能在最高和最低转速

范围内任一转速下稳定运转时．系统的设计大致需要经过以下图１所

示步骤：

田１

液压传动系统设计漉程圈

１．１明确系统设计要求

在工程机械发动机冷却风扇驱动方式的改进设计中。将冷却风扇

的传统驱动方式改为液压驱动。使发动机工作于高效、可靠的温度范

围内。因此，设计系统应满足以下要求：

１．１．１系统安放在移动设备上。要求所用液压元件具备一定的耐温、

抗振动和对油液污染不敏感等特性。

Ｉ．Ｉ．２系统可由所匹配发动机直接驱动。

１．１．３

系统产生单向旋转运动。来直接驱动冷却风扇根据发动机温度

在最高和最低转速范围内稳定运转。

Ｉ．Ｉ．４为满足发动机的散热要求，可将发动机的最大功率工况作为冷

却系统的计算工况。由发动机散入冷却系统的热量人手，以反推得到

风扇的驱动转矩【”。

１．２拟定系统总体方案

１．２．１确定执行元件的形式

６

主要根据主机动作机构的运动要求来选择执行元件的形式。由于

设计系统要求产生单向回转运动来驱动风扇旋转。所以执行元件选用

单向液压马达。

另外．设计系统所匹配发动机冷却系统所需散热量大，而且不同

工况所需散热量差别也较大。从而要求冷却风扇转速高且转速范围

大．所以可选择外啮合式高速齿轮液压马达，该马达对油液污染要求

不高、结构简单、价格低廉、而且转速常高于５００ｆ／ｒａｉｎ。

１．２．２确定回路类型

液压传动系统的回路即油液循环。有开式和闭式两种方式。其中

在开式循环回路中。液压泵从油箱中吸人液压油，同时压送到执行元

件中去，执行元件的回油排至油箱。这种回路结构简单，散热性好，同

时便于沉淀过滤杂质和析出气体。比较适合常在多灰尘下工作的工程

机械发动机上。所以设计液压系统回路选用开式循环方式。

１．２．３选择合适回路

设计系统中，对系统性能起决定性影响的主要有调速控制和调压

控制方案。

１）制定调速控制方案

液压传动速度调节有速度一流量控制和速度一压力控制两种方

案四。其中在速度一流量控制形成的回路中，如采用结构复杂的变量泵

或变量马达实现速度调节。则系统成本较高；如采用流量控制阀，则回

路中必须有溢流阀溢流，系统效率低。而在速度一压力控制液压回路

中．可采用定量泵供油．用溢流阀等压力控制阀调节系统压力，通过改

变液压马达的进出口压力差来达到改变液压马达转速的目的。相对于

采用速度一流量控制的节流调速回路来说，可省略流量控制阀，回路

结构更简单．所以设计系统的调速方式采用速度一压力控制。

２）制定压力控制方案

在以上速度一压力控制液压系统中，为达到设计系统需要根据温

度变化自动调节液压马达转速的目的，回路中可采用电磁比例式溢流

阀，通过改变该阀的输入电流实现系统的无级调压，来非常方便精确

地实现液压马达的无级调速。

１．２．４拟定系统总体方案

由以上分析。设计液压传动系统总体方案如图２所示。该方案中，

冷却液温度传感器４将检测到的发动机冷却液温度信号传给电控单

元ＥＣＵ。ＥＣＵ处理该信号后，发出控制信号。调节电磁比例溢流阀２

的输入电流，从而改变溢流阀的调整压力，继而调节液压马达６的进

出口压力差．对液压马达６和冷却风扇７起到调速作用，使冷却风扇

的转速随发动机温度的高低而自动调节，从而满足发动机的散热要

求。

１．油箱２．电磁比例溢流阁３．电控单元４．冷却液温度侍卷暑

５．发动机散热嚣６．液压马达７．冷却风扇８．液压泵

图２液压传动系统总体方案

万方数据