本发明专利技术涉及一种面向行走机械的多档位或极多档位液压-机械复合变速传动系统，由变量液压泵、变量液压马达、机械变速箱和驱动桥组成。液压泵和液压马达通过液压管路连接成闭式液压系统回路。发动机通过联轴器带动液压泵，经闭式液压系统回路的两次能量转换后，由液压马达耦合机械变速箱，动力经液压马达传递至机械变速箱，再经驱动桥传给驱动轮（或驱动链轮），使机器实现行走功能。液压马达耦合机械变速箱构成复合变速器，相当于两台变速器串联，可实现不同速比的多档或极多档前进或倒退变速功能；结合变量液压泵的排量变化，每一档位可实现无级变速功能。本发明专利技术结构相对简洁，与传统的机械传动或液力机械传动车辆部件互换性强，便于传统机械的升级换代，便于电控操作，实现自动化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种面向行走机械的多档位或极多档位液压-机械复合变速传动系统。
技术介绍
近年来，行走机械在市场需求大大增强的同时，更面临着作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂等所带来的挑战，其对传动系统的转速范围要求更广、传动扭矩要求更大、性能更可靠、成本更合理。对于诸如平地机、装载机等具有多种作业工况的牵引型行走机械，要求其低速时有大牵引力，且小载荷或空载时有高速行驶的能力，驱动装置应具有很大的速度和扭矩变·换范围，以满足各种不同工况下的负载和行驶速度范围的要求。欲保证这类行走机械具有良好的动力性和经济性，满足各种作业要求，必须扩大传动比的变化范围并增加传动系统的档位数。显然，传动系统的档位数越多，行走机械在运行过程中越有可能选用合适的速t匕，使发动机处于最经济的工作状态，以提高行走机械的燃油经济性。在机械传动形式中，通常使用变速箱中的多对齿轮组成不同的传动比，并通过操纵机构按需要变换传动比(即换挡)，从而实现较大范围内的变速，以满足行走机械不同作业工况的需要。随着档位数增多，变速箱中齿轮对数相应增多，结构也随之复杂。档位数过多会使变速箱结构大为复杂，同时操纵机构也过于繁琐，从而使变速箱操作不便，若不采取自动换挡操纵，在使用中亦难以实现正确档位。为了实现机械的倒退行驶，则需改变速箱输出轴的转动方向。为此，需在变速箱中增加倒档齿轮，在变速箱输入轴与输出轴之间增加一对啮合齿轮，以实现输出轴转动方向的改变，实现行走机械倒退。为了满足非路面工况和连续作业的工况要求，有些行走机械需要有较多的后退档位作业，使其具有更好的作业性能和较高的作业生产率。多个后退档位使变速箱结构更为复杂，选档困难，制造成本增高，维修极不方便。近10年以来，随着液压元件日臻完善，加之计算机控制技术的引入，液压传动技术在行走机械上的应用迅速增加。由变量柱塞泵和定量(或变量)柱塞马达组成的闭式液压传动系统以及以此为基本形式变化而形成的各种液压传动系统，已经在轮式和履带式行走机械中得到了较为广泛的应用，有些行走机械，如浙青路面摊铺机、压路机等基本都采用了液压传动方式。在液压马达采用定量液压马达的形式时，液压马达的输出参数(扭矩和转速)调节范围十分有限，扭矩的变化范围通常在额定压力和最大压力之间调节，也就是2倍以内的范围；速度的变化范围理论上通常是从零到由液压泵可以输出的最大流量所决定的马达最高转速，但液压泵在排量小于最大排量的一半时，效率会下降较多，因此，马达的转速调节范围通常在某一最大值和它的一半值之间调节。由此可见，液压马达的输出参数调节的范围是十分有限的。采用变量液压泵和变量液压马达组成的闭式液压传动形式时，液压马达的排量可变，使得变量液压马达的输出转速可调范围的宽度得到了较大的扩展。但限于液压马达的结构、轴承的最高转速、润滑条件的形成等限制，变量液压马达的最小排量通常可调节至最大排量的1/3 1/4之间，即马达的转速调节范围可以从最大排量对应的转速调高至3 4倍。向下调节，同定量液压马达。3 4倍的速度调节范围和变量液压泵实现的马达转速向下调节至零的范围，使得这种液压传动形式已经可以适用于许多速度变化范围相对较小的行走机械，如前述的压路机、摊铺机等。但对于许多其他行走机械，如平地机、装载机等，驱动装置要求有很大的速度和扭矩变换范围，以满足各种不同工况下的负载和行驶速度范围的要求，这种液压传动形式的速度调节范围还是难以满足要求。因此，这些行走机械到目前为止，其传动形式依旧是以机械传动或液力机械传动为主导。与行走机械有类似牵引性能要求的是重型卡车(通常是指载重量在15吨以上的重卡)，重卡车辆既要求有较大的牵引力以满足重载爬坡的工况要求，又要求有较大的速度调节范围，特别是空载工况、路面状态良好的情况下，要求有较高的运输速度，满足运输高效、节能的要求，为了换挡的操控性又要求有较小的速比级差，需要增加变速箱的档位。因此，在重卡车辆的传动系统中，通常使用8-9个前进挡、1-2个后退档的多档变速箱，有时使·用12档、16档甚至18档的极多档变速箱，以充分满足重卡车辆的性能要求。重卡车辆的变速箱具有极多档位，速度比也达到了较大值，这些变速箱技术可以移植应用于某些与重卡车辆工况相同或底盘即以重卡车辆为基础的工程用行走机械。但尚有大量轮式或履带式行走机械，采用这些变速箱技术仍不能很好满足牵引性能要求，这主要是因为第一，一些行走机械不仅要求有较大的速比，而且要求有更低的速度、更大的牵引力以满足其作业要求；第二，为了满足非路面工况和连续作业的工况要求，一些行走机械需要有较多的后退档位以获得更好的作业性能和较高的作业生产率；第三，行走机械用发动机与重卡车辆的发动机在功率标定、应用于非公路工况、负荷波动非常剧烈工况等方面有较大差距，变速箱和发动机的匹配以及变速箱在工程用行走机械上的应用受到了限制，特别是负荷波动非常剧烈的土石方机械，对变速箱的零部件疲劳寿命要求更高；第四，重卡车辆使用的变速箱大部分都采用手动换挡，采用自动换挡的变速箱还刚刚开始。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向行走机械的多档位或极多档位液压-机械复合变速传动系统，以解决上述机械传动多档变速箱结构复杂、成本高以及液压传动调速范围较窄等问题。本专利技术中，有如下定义当变速器档位数大于等于4档且小于8档时，称之为多档变速器；当变速器档位数大于等于8档时，称之为极多档变速器。本专利技术提出的面向行走机械的多档位或极多档位液压-机械复合变速传动系统，由发动机I、联轴器、变量液压泵3、变量液压马达4、机械变速箱7和驱动桥组成，其中发动机I通过第一联轴器2连接变量液压泵3的输入端，变量液压泵3和变量液压马达4通过液压管路连成闭式液压回路，变量液压马达4的输出端通过第二联轴器5连接机械变速箱7的输入轴6 ;机械变速箱7的输出轴8再通过第三联轴器9与驱动桥连接。所述驱动桥为轮式驱动桥10或履带驱动桥12，所述机械变速箱7采用2档变速箱或3档变速箱，所述2档变速箱或3档变速箱采用定轴式变速箱或行星式变速箱，所述变量液压马达4耦合2档变速箱或3档变速箱，构成复合变速器14 ;所述变量液压马达4内设置若干个不同的排量值，即等同于机械变速箱设置几个不同的档位，再同与之串联耦合的2档变速箱或3档变速箱进行组合，使复合变速器14成为多档位或极多档位变速器。发动机I通过第一联轴器2带动变量液压泵3，经闭式液压系统回路的两次能量转换后，由变量液压马达4耦合串联机械变速箱7，动力经液压马达4传递至机械变速箱7，再经驱动桥将动力传给驱动轮11或驱动链轮13，使机器实现行走功能。本专利技术中，所述变量液压马达4采用斜轴式轴向柱塞变量液压马达或斜盘式轴向柱塞变量液压马达。本专利技术中，所述变量液压泵3采用斜盘式轴向柱塞变量液压泵。本专利技术中，所述发动机I和变量液压泵3之间根据实际情况可以设有分动箱，用以调节液压泵的输入转速。·本专利技术中，所述联轴器根据实际情况需要，可替换为有类似联轴器功能的联接元件，如花键联接等。本专利技术中，液压泵采用变量液压泵；液压马达采用变量液压马达。变量液压泵和变量液压马达通过液压管路连接成闭式液压系统回路。由于液压管路具有柔性的特性，变量液压泵和变量液压马达的位置布置具有较大的灵活性。发动机和变量液压泵的一体化连接，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向行走机械的多档位或极多档位液压？机械复合变速传动系统，其特征在于由发动机(1)、联轴器、变量液压泵(3)、变量液压马达(4)、机械变速箱(7)和驱动桥组成，其中：发动机(1)通过第一联轴器(2)连接变量液压泵(3)的输入端，变量液压泵(3)和变量液压马达(4)通过液压管路连成闭式液压回路，变量液压马达(4)的输出端通过第二联轴器(5)连接机械变速箱(7)的输入轴(6)；机械变速箱(7)的输出轴(8)再通过第三联轴器(9)与驱动桥连接；所述驱动桥为轮式驱动桥(10)或履带驱动桥(12)，所述机械变速箱(7)采用2档变速箱或3档变速箱，所述2档变速箱或3档变速箱采用定轴式变速箱或行星式变速箱，所述变量液压马达(4)耦合2档变速箱或3档变速箱，构成复合变速器(14)；所述变量液压马达(4)内设置若干个不同的排量值，即等同于机械变速箱设置几个不同的档位，再同与之串联耦合的2档变速箱或3档变速箱进行组合，使复合变速器(14)成为多档位或极多档位变速器；发动机(1)通过第一联轴器(2)带动变量液压泵(3)，经闭式液压系统回路的两次能量转换后，由变量液压马达(4)耦合串联机械变速箱(7)，动力经液压马达(4)传递至机械变速箱(7)，再经驱动桥将动力传给驱动轮(11)或驱动链轮(13)，使机器实现行走功能。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴仁智，郑赛花，米智楠，杜伟，林志育，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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