２０１０年第ｌ１期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ本刊重稿。 科技信ＪＩ 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【摘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。 ２５２０５９） 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。该设计步骤清晰、简略，可适用于当液压 【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。 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 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、 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 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 不高、结构简单、价格低廉、而且转速常高于５００ｒ／ｍｉｎ。 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 １．２．２确定回路类型 设计方法．该设计思路清晰，步骤简略。 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，液压泵从油箱中吸入液压油，同时压送到执行元 １ 液压传动系统设计 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 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 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 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 机械发动机上．所以设计液压系统回路选用开式循环方式。 示步骤： 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 案口 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１５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，可省略流量控制闼，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 图１ 液压传动系统设计流程图 求 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。 １．１．２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。 １．１．４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．由发动机散人冷却系统的热量人手，以反推得到 风扇的驱动转矩Ⅲ。 １．油箱２．电磁比例溢流阀３．电控单元４．冷却液温度传感嚣 ５发动机散热器６．液压马达７．冷却风扇８．液压泵 １．２拟定系统总体方案 １．２．１确定执行元件的形式 ６ 图２液压传动系统总体方案 科技信息 ０本刊重稿０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１０年第１１期 在设计系统中，辅助元件主要有油箱、滤油器和管件等。其中油箱 １－３液压元件的计算和选择 １．３．１执行元件液压马达的选择 需根据系统要求自行设计，其它辅助装置可从标准件中直接选用。 根据齿轮马达的选用指南｜叼，已知液压马达的输出转矩、负荷压力 液压系统中常见油箱有整体式和分离式两种。设计时需要先根据 和排量，就可以从产品样本中选择液压马达的型号。其中输出转矩应 系统要求和油箱特点确定油箱类型。由于整体式油箱散热条件不好， 有１．３－１．５倍的储备；工作压力，可根据系统所匹配主机即工程机械发 且会使主机产生热变形，所以设计系统中选用能单独设置的分离式油 动机这一实际情况要求，选取为１２ＭＰ ；排量可根据下式【 计算： 箱，使用维修方便，且散热良好。 油箱容量ｌ， 可按下述经验公式 确定： ＾，＝ （１） Ｐ＾，ｒ７ 咖，０） 式中ｚ卜液压马达负载转矩即风扇的驱动转矩； 式中ｍ一经验系数，在此可取值为６； ｐ 一液压马达工作压力，已选取为１２ＭＰａ； 口ｒ所选液压泵的额定流量。 ＂ 一液压马达机械效率，一般取值在０．９～０．９７之间。 １．４系统性能验算 １．３．２动力元件液压泵的选择 系统性能验算主要包括压力损失和发热温升的验算。由于设计系 在选用液压泵时，最主要的是应满足使用要求，其次要考虑价格、 统中液压元件较少，系统比较简单，压力损失验算可忽略；同时，油箱 维修保养是否方便等因素目。根据本设计系统要求及各种液压泵的特 容量取较大值，系统发热温升不大，故不必进行系统温升的验算。 点．确定设计系统中选用外啮合齿轮泵作为动力元件。 根据液压泵的最大供油量、最高供油压力以及转速，查外啮合齿 ２结束语 轮泵的产品样本，即可选择出规格型号。选型过程中应注意，所选液压 为满足工程机械发动机的散热要求，本文利用了液压传动无级调 泵的额定流量要与计算所得的最大供油量相当，不要超过太多；额定 速的特点，将发动机冷却风扇的驱动方式改为液压驱动，并主要介绍 压力应比计算所得的最高工作压力高出约２５％～６ｏ％目，以有～定的压 了液压系统无级调速回路的设计方法。该设计思路清晰、步骤简略，而 力储备。其中最高供油压力，主要由液压马达最大压力和进油路的压 且可适用于当液压系统实现旋转运动，且执行元件能在最高和最低转 力损失（该类系统中，其值通常在０．５～１．５ ＭＰａ之间）来确定；根据图 速范围内任一转速下稳定运转的场合。 ２，最大供油量可由下式确定： ≥ （Ｑ ｑｈ （２） 【参考文献】 式中 一修正系数，一般取值在１．１～１．３之间； ［１］吴海荣，郭新民．发动机冷却系统设计参数的确定【Ｊ］．农机化研究，２００７（１）： ｐ 一液压马达实际所需最大流量，可用排量乘转速所得的理论流 ２２３－２２４ 量与其容积效率的比值求得： ｑ 一溢流阀最小溢流量，一般取值０．５ｘ１０－４ｍ３／ｓ［￣。 ［２］吴海荣．发动机液压无级调速冷却风扇技术分析【ＪＪ．农业装备与车辆工程， ２００８（１１）：２８—３０ ［３］姜继海，朱锦春，高常识．液压与气压传动［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００２． １－３．３ 电磁比例溢流阀的选型 ４］雷天觉．新编液压工程手册：上册［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，１９９８． 由图２分析可知，根据以上计算的最大供油量和最高供油压力， ［查阅相应设计手册 ．即可确定电磁比例溢流阀的规格型号。但应注 版社，２００３． 意：使所选阀的额定压力和额定流量大于最高工作压力及实际通过控 制阀的最大流量，且尽可能接近计算值，在条件不允许时，可适当增大 通过控制阀的流量，但不得超过其额定流量的２０％ ，否则会引起压力 损失过大。 １．３．４辅助元件的选择 ［５］徐灏．机械设计手册．第二版：第五卷，流体传动与控制［Ｍ］．北京：机械工业出 ※基金项目：聊城大学科研基金资助项目（ｘ０６１０３１）。 ［责任编辑：汤静］ 配置１８ＴＢ存储容量，采用磁盘阵 构，使系统具备良好的扩展性，可以方便的扩充到数十万的并发用户。 列技术，与存储服务器相连，未来支持平滑扩容至３６ＴＢ或更高。 本方案设计时，充分考虑到未来进一步扩容的需要。未来扩容到更多 ２．５系统建设方案的优势 的并发用户规模时，整个系统架构不需要做大的调整，只需提升整个 ２．５．１ 运营级系统构建建成后．系统已经具有运营级系统的构架． 系统的处理能力，并根据用户规模的分布和网络的特点对增加的服务 合理的将存储设备集中形成了系统的片源存储中心。系统的安全性和 器的数量进行优化设计即可。 《上接第４６页）２．４．５存储磁阵３结束语 候．系统的架构都不要做任何变动．只需增加中心服务器和流媒体服 务器即可平滑线性增长服务能力，并根据用户规模的分布和网络的特 流媒体技术正处于蓬勃发展阶段，新标准和新产品不断产生，世 点对增加的服务器的安装位置进行优化设计。 界范围内该领域的企业和组织都在努力促进流媒体技术的进步和广 ２．５．２保护投资 系统设备在以后的扩容中均有良好的应用，仅仅通 泛应用，相信随着研究的深入开展，视频点播将更加完善，会给人们的 过购买少量硬件设备和ＰｏｗｅｒＳＳＰ流媒体平台软件，就可线性的提高 生活带来更多乐趣，必将受到大众青睐。 整个系统的服务能力。 ２．５３内容共享系统提供强大的ＳＰ内容共享功能，提高系统的内 【参考文献】 容调度性能和利用效率．减少系统维护工作量，减少相同节目的重复 ［１］阮遂，等．基于ＩＰ多播实现视频点播．电信科学，２００５，６． ［２］创智数码科技股份有限公司．创智Ｐｏｗｅｒ ＳＳＰ流媒体平台技术白皮书 入库工作，维护和操作都非常方便。 ２．５．４同一平台支持多格式影片文件系统的ＷＭＳ流媒体平台能够 ２００７，２．基于ＩＰ网络的ＶＯＤ系统机制分析与实现．技术研究，２００４，５． 同时支持ＷＭＡ、ＲＭ、ＲＭＶＢ等格式的流媒体文件，ＲＭ、ＲＭＶＢ的文件 ［３］王春蕊．４］钟玉琢，等．流媒体和视频服务器．清华大学出版社，２００５，１２． 不需要重新编解码．就可以在统一的ＷＭＳ平台上提供在线流媒体播 ［扩展性非常好．在未来．系统的并发流达到５００００乃至１０００００的时 放服务支持。对于转换后的ＲＭ、ＲＭＶＢ音／视频的质量没有任何影响 ［５］傅锡天，等．基于ＷＥＢ的视频点播系统．重庆邮电学院学报，２００６，１１． 与损耗，且节目转换速度非常快（２小时电影约在２分钟左右），同时 作者简介：杨金艳（１９８Ｏ一），女，２００４年毕业于大连交通大学，现任中国铁 可以对节目进行自动的批量转换。本功能的实现使得运营商不需要通 通集目有限公司大庆分公司市场部业务经理，从事市场营销、方案策划、业务分 过购买ＲＥＡＬ平台来支持ＲＥＡＬ格式的节目．能够方便地利用网络 析和经营管理Ｉ作。 上、ＳＰ／ＣＰ提供的大量ＲＥＡＬ节目。 ２．５．５系统未来扩容方案Ｐｏｗｅｒ ＳＳＰ流媒体服务平台采用分布式架 ［责任编辑：翟成粱］ ７