叶彤 刘兴博 林君堂 常建国 陈勇

摘 要：玉米联合收获机驾驶员作业时间长、劳动强度大，传统的变速机构无法满足需求，因此静液压驱动系统逐渐应用到玉米收获机上。静液压驱动系统因操作简单方便成为农业机械上传动系统的最佳配置。对玉米联合收获机静液压驱动系统进行设计分析。

关键词：玉米联合收获机；静液压；驱动系统；设计

中图分类号：S225 文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.007

0 引言

静液压驱动系统的优点很多：可使传动更简单，省去了皮带和变速调整机构，便于整机配置；操纵方便灵活，可实现一杆式操作。作业时遇到堵塞情况、故障情况，可以快速倒车处理，提高作业效率；控制机构可扩展性强，可将电液控制模块与其他电控电路集成到一起，提高操纵便利性。随着静液压驱动相关产品的技术不断完善、价格也在逐渐降低，越来越多的玉米联合收获机企业在发展静液压驱动技术。

1 静压驱动系统方案的选择

根据玉米联合收获机的工作特点应选用闭式油路系统和高速布置方案，由双向变量柱塞泵和定量马达组成闭式系统、马达带动驱动桥变速箱、驱动桥变速箱通过行星齿轮差速器传递动力给边减速箱、边减速箱带动驱动轮驱动玉米收获机行走[1]。闭式油路是传统闭式油路系统，是传统HST装置静液压的核心技术特征之一 。以闭式油路系统构成的HST装置在保留了液压传动所共有的功率密度高、布局方便、过载保护能力强和控制方式灵活，同时产生热量较小，散热器和油箱的体积不用设计太大[4]。

1.2 静液压参数计算

（1）计算传动速比

在计算静液压参数时，需明确整机参数：

（2） 计算马达的排量

马达输出牵引力由滚动阻力、重力分力和实际作用牵引力组成[2]：

针对不同的挡位求取最大的马达输出牵引力F，其中Ⅰ挡为脱困挡，工作环境为泥泞路面爬坡角度较大可达45°；Ⅱ挡为工作挡位，工作环境为泥泞路面爬坡角度不超过20°；Ⅲ挡为行驶挡，工作环境为沙土爬坡角度不超过30°。

静液压闭式系统的工作压力可达到40 MPa以上[4]，根据当前主流闭式系统产品参数，选用公称压力40 MPa，最大压力45 MPa。考虑到安全系数，计算过程设定压差为20 MPa作为计算依据。

根据计算的马达排量，对照产品型谱确定马达的实际排量，双向变量柱塞泵选择与马达相同排量。

2 液压泵控制系统的选择

双向变量柱塞泵的流量控制方式主要有两种，一种为机械伺服的液压比例控制，泵的输出流量可以在0到100%之间无级调节，通过机械手柄控制阀芯移动，将补油泵供来的高压油导入到行程油缸推动斜盘角度改变进而控制泵的输出流量；电气比例控制原理类似，只是通过电磁阀控制阀芯移动来控制泵流量的变化。机械方式机构简单可靠，电气控制布置灵活，且可以和其他电气控制集成到一起，操作便捷性更高。

3 液压油箱的设计

油箱的作用是离析液压油中的空气，为液压系统散热并为因温度升高或降低导致油液膨胀或压缩、液压缸动作、最小泄漏引起的系统容积变化提供补充油液。油箱容积大于补油泵每分钟最大补油流量的5/8，油箱中液压油的体积应大于补油泵每分钟最大补油流量的1/2。这样在系统最大回油流量时，液压油在油箱中有 30 s的滞留时间排出油液中混入的空气。油箱出口（补油泵吸油口） 应高于油箱底部，以充分利用重力分离或阻止外部粗大颗粒通过补油回路进入工作系统，油箱出口处应安装一个100～125 μm过滤器。油箱进口（系统回油口）的油液在低于正常油箱液面下进入油箱，并在油箱内增加隔板进一步排出空气，并减小液压油的冲击[5]。

4 液压油的选择

4.1 液压油品种选择

正确选择工作介质对液压系统适应各种环境条件和工作状况的能力、延长系统和元件的寿命、提高设备运行的可靠性、防止故障发生有重要影响。

根据玉米联合收获机的静液压驱动系统的高压、高转速的特点应选用HM型液压油；有些寒区（如东北地区）作业车辆环境温度在15～125 ℃时可用HV低温液压油；当环境温度在15～140 ℃时可用HS低温液压油[6] 。

4.2 液压油黏度选择

液压油的使用温度对液压系统至关重要，油温过高会加速油液氧化变质，同时还会腐蚀金属增加泄漏。一般的液压系统工作温度在130～150 ℃。闭式回路系统工作温度可达125～190 ℃。要正确地选择液压油，需要知道与环境温度相关的工作温度。选择液压油时，工作温度范围内的工作黏度应处于最佳范围 （νopt） 内，请参见选择图的阴影区域。我们建议在所有情况下都应选择较高的黏度等级。

参考文献：

[1] 刘敏. 液压传动技术在工程机械行走驱动系统中的应用与发展[J]. 机械设计与制造，2006（6）：31-33.

[2] 张志起. 4YX-4型全液压自走式玉米收获机液压系统设计[J]. 农机化研究，2015（12）：97-101.

[3] 张光裕，徐纯新.工程机械底盘设计[M].北京：机械工业出版社，1994.

[4] 王意. 行走机械液压驱动技术发展大观[J].液压气动与密封，2000（6）：19-29.

[5] 张利平.液压气动技术速查手册[K].北京： 化学工业出版社，2008： 305-311.

[6] 王益群. 液压工程师技术手册[K].北京：化学工业出版社，2010：74-75.