CN106545637A - 动力分配调节系统及装载机动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力分配调节系统，为解决装载机动力系统中行驶系统和液压工作系统分配的动力相互耦合不可调节问题；提供一种动力分配调节系统，包括发动机、第一负载装置、第二负载装置、转速调节装置、行星机构，所述第一负载装置与所述发动机传动连接，所述行星机构的齿圈、太阳轮、行星架与发动机、第二负载装置、转速调节装置一对一地传动连接。该动力分配调节系统可用于装载机。在本发明中，通过转速调节装置调节转速，使行星机构中两负载装置转速产生差动关系，进而打破发动机与第二负载装置之间既定的速比关系，按照控制要求的比例关系分配动力。

Description

动力分配调节系统及装载机动力系统

技术领域

本发明涉及一种动力系统，更具体地说，涉及一种动力分配调节系统及装载机动力系统。

背景技术

在机械传动领域经常涉及将有限的动力分配到不同的子系统的问题，由于各子系统随着工况的变化对动力需求的特性也在变化，同时操作人员也希望根据具体的工况，自主分配动力，于是对动力分配系统提出了更高的要求，本发明专利公开了一种能根据工况要求灵活调节动力分配比例的装置。

装载机是一种典型的动力分配机械，通常其动力按照固定速比在行驶系统和液压工作系统之间分配，扭矩和转速分配比例不可调节，致使在某些工况下行驶系统与液压工作系统之间的扭矩和转速需求相互耦合，影响了关键系统性能的充分发挥。尤其当装载机的行驶系统采用液力传动方案时，其吸收转矩的能力与液力变矩器泵轮转速平方成正比增加，由于随着转速增加行驶系统吸收的扭矩迅速增加，限制了发动机转速的继续提高，同时由于行驶系统抢占了大部分的发动机动力，致使液压工作系统因分得的动力下降和发动机转速降低使其响应时间延长，在某些工况下经常出现装载机已经行驶到既定位置，而液压工作装置尚未完成相应的动作，司机需要通过制动来限制装载机的车速，等待液压工作系统完成操作，才能进行后续操作，延长了工作周期，增加了燃油消耗。

为了解决上述问题，某些大型装载机利用泵轮离合器的“滑摩”工况传递动力，使液力变矩器泵轮转速低于发动机输出转速，以达到降低液力变矩器泵轮输入转速，进而大幅减少泵轮吸收转矩(液力变矩器泵轮吸收转矩能力随其转速的平方增加)的目的，一方面可使发动机维持在较高转速，从而使液压工作系统有足够的反应速度，另一方面也可使液压工作系统分的充足的动力，使液压工作系统的响应时间不受行走系统负荷的影响，保证了作业效率和燃油经济性，但是这种方法通过离合器的“滑摩”工况实现动力分配的调节，任何离合器在“滑摩”工况下都会磨损其摩擦片，产生大量的热量，造成能量的浪费，同时长期“滑摩”会影响动力分配系统的可靠性，增加系统的维护成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有装载机动力系统中行驶系统和液压工作系统分配的动力相互耦合不可调节问题，而提供一种装载机动力分配比例可调节的动力分配系统。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种动力分配调节系统，包括发动机、第一负载装置、第二负载装置，其特征在于还包括转速调节装置、行星机构，所述行星机构包括行星架、齿圈、太阳轮，安装在行星架上同时与齿圈和太阳轮啮合的行星齿轮；所述第一负载装置与所述发动机传动连接，所述行星机构的齿圈、太阳轮、行星架与发动机、第二负载装置、转速调节装置一对一地传动连接。在本发明中，行星架、齿圈、太阳轮三部件中有一部件与转速调节装置传动连接，可以通过转速调节装置调节该部件的转速，从而使行星架、齿圈、太阳轮三部件中其他两部件的转速产生差动关系，进而打破发动机与第二负载装置之间既定的速比关系，按照新的比例关系分配动力。在本发明中，第一负载装置、第二负载装置是具有转动输入轴的传动部件或工作装置，例如发电机、油泵、液力变矩器、变速箱等。

上述动力分配调节系统中，在行星架与齿圈之间设置有离合器，当该离合器闭合，将行星机构行星架、齿圈和太阳轮固联为一体，发动机与第二负载装置之间的转速成固定的比例。

上述动力分配调节系统中，所述转速调节装置为变量液压马达或转速可调电动机，通过转速调节指令输入装置例如踏板、旋钮等输出相应的调速信号进行调速。

上述动力分配调节系统中，所述发动机与所述行星架传动连接，所述转速调节装置与太阳轮传动连接，所述第二负载装置与所述齿圈传动连接；或者所述发动机与所述行星架传动连接，所述转速调节装置与齿圈传动连接，所述第二负载装置与所述太阳轮传动连接；或者所述发动机与所述太阳轮传动连接，所述转速调节装置与行星架传动连接，所述第二负载装置与所述齿圈传动连接。或者所述发动机与所述太阳轮传动连接，所述转速调节装置与齿圈传动连接，所述第二负载装置与所述行星架传动连接；或者所述发动机与所述齿圈传动连接，所述转速调节装置与太阳轮传动连接，所述第二负载装置与所述行星架传动连接。或者所述发动机与所述齿圈传动连接，所述转速调节装置与行星架传动连接，所述第二负载装置与所述太阳轮传动连接；

本发明为实现其目的的另一技术方案是这样的：提供一种装载机动力系统，包括前述的动力分配调节系统，其中所述第一负载装置为一个或多个液压泵，所述的第二负载装置为液力变矩器，进一步地，行星架与齿圈之间设置有离合器。另外所述转速调节装置为变量液压马达或转速可调电动机。在该系统中，通过控制变转速调节装置以及行星机构中与其相连部件的转速，进而调节行星机构中其他两部件的转速关系，实现发动机与液力变矩器中涡轮之间转速关系的解耦和控制，从而改变传动系统和液压工作系统的动力分配比例，使发动机和液压工作系统在额定转速下工作。

附图说明

图1是装载机动力系统的原理图。

图2是转速调节装置与行星机构连接的原理图。

图3是装载机动力系统的动力分配特性。

图中零部件名称及序号：

1-前驱动桥，2-转速调节装置，3-发动机，4-工作泵，5-转向泵，6-液力变矩器，7-泵轮，8-变速器，9-后驱动桥，10-轮胎，11-导轮，12-涡轮，13-行星机构，14-排量控制踏板，15-齿圈，16-行星架，17-太阳轮，18-动力分配调节装置，19-离合器。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

本实施例中的装载机动力系统如图1所示，该动力系统包括发动机、工作泵、转向泵、液力变矩器、变速箱、动力分配调节装置。动力分配调节装置包括行星机构和转速调节装置。发动机的输出轴与工作泵、转向泵的输入轴传动连接，驱动工作泵、转向泵转动进行泵油作业，驱动工作液压系统。

如图1图2所示，行星机构包括行星架、齿圈、太阳轮，安装在行星架上同时与齿圈和太阳轮啮合的行星齿轮；其中行星架与发动机的输出轴传动连接，太阳轮与转速调节装置传动连接，齿圈与变矩器的输入轴传动连接，变矩器的输出轴与变速箱连接，变速箱驱动装载机的前驱动桥和后驱动桥传动连接。发动机的动力经行星机构、液力变矩器、变速箱、驱动桥传递至轮胎，向行走系统传递动力。

在本实施例中，转速调节装置为变量液压马达，可以通过排量控制踏板来控制其转速。

本实施例中，利用行星机构13的差动特性，通过排量控制踏板14控制转速调节装置2，调节发动机3与行星机构13的行星架16啮合与泵轮12与行星机构13的齿圈15相连的转速关系，进而实现对液力变矩器6泵轮12吸收扭矩的调节，从而保证了在任何行走负荷下都能不影响液压工作系统的响应速度。

当装载机正常工作，不需要动力分配调节装置18工作时，行走系统和液压工作系统按照既定的速比分配动力，离合器19接合，将行星机构13的三个构件行星架16、齿圈15和太阳轮17固联为一体，没有能量输入转速调节装置2，转速调节装置2处于空转状态，发动机3与液力变矩器6泵轮12的转速成固定的比例。

当行走系统分配的扭矩过大，液压工作系统因动力不足而响应变慢时，司机通过排量控制踏板14输入动力分配调节指令，离合器19分离，转速调节装置2根据排量控制踏板14的输入量调节太阳轮17的转速，使行星架16与齿圈15的转速产生差动关系，进而打破发动机3与液力变矩器6泵轮12之间既定的速比关系，按照新的比例关系分配动力，进而改变泵轮12吸收发动机3转矩的能力，最终实现液压工作系统和行走系统动力分配关系的调节，使液压工作系统达到期望的响应速度。

对于给定的液力变矩器6，其吸收扭矩随泵轮7转速的平方而变化，如图3所示。动力调节装置18利用行星机构13的差动特性，通过转速调节装置2的控制与发动机3相啮合的行星架16和与液力变矩器6的泵轮12连接的齿圈15之间的转速关系，使泵轮12与发动机3具有不同的转速，从而改变液力变矩器6的输入扭矩。

本发明中的动力分配调节装置18为装载机提供了可调的动力分配系统，司机可以根据装载机的工况要求，通过排量控制踏板14无级调节发动机3给液压工作系统和传动系统动力的分配比例，使得发动机3、工作泵4和转向泵5能以较高转速工作，有利于液压工作系统提高响应速度。同时，本动力分配调节装置18还可以在发动机3油门全开情况下控制装载机的行驶速度。

装载机动力分配调节装置18的动力分配特性如图3所示，当在排量控制踏板14控制下，使行星机构13的行星架16和齿圈15转速相同时，此时离合器19结合，转速调节装置2空转，此时，如工作泵4和转向泵5空载，则液力变矩器6吸收发动机全部扭矩(图3中C点的位置)，使装载机发挥最大的牵引力；如工作泵4和转向泵5满载，则发动机3转速将被降至最高转速70％左右(图3中F点的位置)，因为发动机3转速降低而导致液压工作系统响应变慢，延长了循环工作时间，增加了燃油消耗量，此时，若司机控制离合器19分离，同时通过转速调节装置2调节装载机动力分配调节装置18的行星架16和齿圈15的速比使泵轮12转速降低至液力变矩器6仅能吸收发动机340％扭矩的转速，减少了分配给液力变矩器6的动力，同时也使发动机3有能力提高驱动工作泵4和转向泵5的转速，使液压工作系统满负荷工作，则发动机3对液力变矩器6输出扭矩在图3中A点所示的位置，图3中CA为驱动液压工作系统的扭矩，而剩余的扭矩AD为通过动力分配调节装置18分配给液力变矩器6泵轮12的扭矩。此时泵轮12的转速被限制在EB，而发动机3、工作泵4和转向泵5的工作转速在AC，保证了液压工作系统的响应速度。

Claims (8)

1.一种动力分配调节系统，包括发动机、第一负载装置、第二负载装置，其特征在于还包括转速调节装置、行星机构，所述行星机构包括行星架、齿圈、太阳轮、安装在行星架上同时与齿圈和太阳轮啮合的行星齿轮；所述第一负载装置与所述发动机传动连接，所述行星机构的齿圈、太阳轮、行星架与发动机、第二负载装置、转速调节装置一对一地传动连接。

2.根据权利要求1所述的动力分配调节系统，其特征在于在行星架与齿圈之间设置有离合器。

3.根据权利要求1或2所述的动力分配调节系统，其特征在于所述转速调节装置为变量液压马达或转速可调电动机。

4.根据权利要求1所述的动力分配调节系统，其特征在于所述发动机与所述行星架传动连接，所述转速调节装置与太阳轮传动连接，所述第二负载装置与所述齿圈传动连接。

5.一种装载机动力系统，其特征在于具有权利要求1所述的动力分配调节系统，其中所述的第一负载装置为一个或多个液压泵，所述的第二负载装置为液力变矩器。

6.根据权利要求5所述的装载机动力系统，其特征在于在行星架与齿圈之间设置有离合器。

7.根据权利要求5或6所述的装载机动力系统，其特征在于所述转速调节装置为变量液压马达或转速可调电动机。

8.根据权利要求5所述的装载机动力系统，其特征在于所述发动机与所述行星架传动连接，所述转速调节装置与太阳轮传动连接，所述第二负载装置与所述齿圈传动连接。