基于用户使用工况的ZL50装载机传动比设计.pdf

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1、第27卷2011焦第2期2月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV01．”No．2Feb．2011141基于用户使用工况的ZL50装载机传动比设计常绿，刘永臣(淮阴工学院交通工程学院，淮安223003)摘要：为了优化装载机各挡传动比，提出基于使用工况的传动比重新设计。装载机在II、IⅡ挡工作时，通过试验得到前、后桥左右半轴转矩曲线和转向泵、变速泵、工作泵压力曲线。基于分布概率计算出II、III于当时总转矩概率平均值，根据发动机和液力变矩器共同工作时的输入、输出特性，找出输出特性最低油耗点及其对应的输出转矩

2、。保持I、Ⅳ挡传动比不变，按照II、III挡总转矩概率平均值与最低油耗点对应的转矩相匹配的原则，计算出Ⅱ、IⅡ挡传动比分别为2．433和1．264。经仿真计算，装载机在循环工况下，按新传动比工作的耗油量为13．85L／h，比原来降低了1．33L／h。新设计的传动比提高了装载机的燃油经济性。关键词：装载机，传动，设计，使用工况doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．02．023中图分类号：U463．2文献标志码；A文章编号：1002—6819(2011)-02一014l-05常绿，支q永臣．基于用

3、户使用工况的ZL50装载机传动比设计【∞．农业工程学报，2011，27(2)：141—145．ChangLO，LmYongchen．TransmissionratiodesignofZL50LoaderbasedOnworkingcondition[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(2)：141—145．(inChinesewithEngfishabstract)0引言装载机主要用来铲装松散物料、清理场地，以及短距离的物料运输，或者进行轻度的铲挖工作【l】，是一种用途十分广泛的工程机械。装载

4、机在工作过程中可分为2种工况【2J：1)行走运输工况，此时装载机工作负载情况与自卸汽车基本相同，工作装置不工作，工作泵处在空载工作状态，发动机产生的转矩经传动系传至驱动轮，驱动装载机前进。2)循环作业工况：这时工作装置在工作，工作泵的转矩从空载转矩到额定转矩之间不断变化。发动机产生的转矩一部分分流到工作泵，‘用于操纵工作装置；还有一部分转矩经传动系传至驱动轮，用于驱动装载机前进或后退。传统的装载机传动比设计沿用了汽车传动比设计方法，即根据最高车速、最大牵引力和最大爬坡度要求选定发动机，根据万有特性曲线确定主减速器传动比，变

5、速器的最大传动比和最小传动比，在此基础上再确定变速器挡位数，～般按等比级数分配各挡传动比的大小【3训，或者根据设计者经验按偏置等比级数分配各挡传动比。分析传统的装载机传动比设计方法可知，装载机的牵引性能的好坏，虽可以用最高车速、最大牵引力和最大爬坡度来评价，但这3个指标仅仅考察了装载机的3种极限能力。在设计过程中没有考虑用户实际使用工况，因而设计结果往往与实际使用效果差别很大。装载机实收稿日期：2010．晦19修订日期：2010-6-24基金项目：江苏省自然科学基金资助项目(BK2009168)：江苏省“六大人才高峰”资助

6、(2010-JXQC-023，苏人社发[20101555号)；江苏省高校“青蓝工程”资助(苏教师【201o】”号)作者简介：常绿(1971一)，男，副教授，工学博士，主要研究方向：工程车辆动力性能优化。淮安淮阴工学院交通工程学院，223003．Emaii：changlv7114@163．corn际使用工况对传动比的影响在以往的传动比设计中没有明确的体现。本文基于装载机使用工况建立传动比设计模型，在此基础上设计传动比，体现了不同用户使用工况对传动比的不同要求，可以保证装载机在实际使用条件下牵引性能和燃油经济性最佳。1典型工况

7、装载机功率分流试验不同的装载机用户，其作业对象不一样，这时装载机的工作泵、转向泵、变速泵消耗的功率不一样，半轴转矩也不一样。根据研究内容，选定测试参数和测点位置如下：1)在前桥半轴上布置转矩与转速传感器，测量其转矩与转速；2)在后桥半轴上布置转矩与转速传感器，测量其转矩与转速；3)在变速泵出口油路上布置压力传感器，测量其压力；4)在工作泵出口油路上布置压力传感器，测量其压力；5)在转向泵出口油路上布置压力传感器，测量其压力。一般来说，试验过程中铲掘样本斗数选取越多，越能反映用户工况的真实需求。但过多的铲掘样本数，入力和物力

8、消耗很大。根据调查和统计资料【5-6]，本文以ZL50轮式装载机为例，选取原生土、松散土、半湿土、小石方和大石方作为作业对象。采用V型六段作业，每种工况作业50斗，记录每次试验过程中挡位使用情况，液压系统压力情况，半轴转矩消耗情况等，图1示出了作业对象为小石方时测试信号图。图l中，截取了装载机在装载石方