揭秘“兔子档”“乌龟档”,挖掘机液压马达入门

2023-02-23 16:09 厦门三江盛达

一、挖机上液压马达的作用和位置

大家都知道液压挖掘机的工作原理,通过发动机把柴油的化学能转化为机械能,由液压柱塞泵把机械能转换成液压能,通过液压系统把液压能分配到各执行元件(液压油缸、回转马达+减速机、行走马达+减速机),由各执行元件再把液压能转化为机械能,实现工作装置的运动、回转平台的回转运动、整机的行走运动。

 

1)行走动力传输路线:

柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀——中央回转接头——行走马达(液压能转化为机械能)——减速箱——驱动轮——轨链履带——实现行走

2)回转运动传输路线:

柴油机——联轴节——液压泵(机械能转化为液压能)——分配阀——回转马达(液压能转化为机械能)——减速箱——回转支承——实现回转

二、挖机液压泵和液压马达对比

中学我们学过,发电机和电动机的区别,想必大家都知道发电机是用来发电的,将机械能转化为电能,电动机是用来将电能转化为动能的。

在中国的教育体系中,液压课程只有在大学、研究生阶段涉及,不接触工程机械的话,可能很多人一辈子就不会学到液压泵和液压马达的知识。

液压泵液压马达也是这种对应关系,液压泵是将机械能转化为高压液压油的液压能提供给液压油缸、液压马达等;液压马达是将高压液压油的液压能转化为动能驱动挖掘机行走。

变量液压泵和变量液压马达的区别有哪些呢?

 

现代各品牌的挖掘机普遍采用了变量泵(有串联安装、并联安装两种方式),而且变量可自动调节,即泵内的斜盘角度可根据实际工况来自动改变它的大小,斜盘角度大输出油量大,角度小输出油量也小,比如挖机在启动后的待机状态,斜盘的角度就小,油量输出小,在挖机工作状态,斜盘角度大,油量输出大,这一过程是“全自动”调节的。

接下来聊聊回转马达与行走马达。

 

因为大多数挖机的回转马达的斜盘是固定的,也就是定量马达,所以在这里不讨论。

主要细述一下行走马达,我们知道大多数品牌的挖掘机,行走分成两个档位,这在仪表盘都清晰标有“乌龟与兔子档”的按钮,其寓意也就是一个档位走的慢,一个档位走的快,这一过程也是用改变马达斜盘的角度来实施的,这在上述马达切剖图上可以知晓的,见下图。

 

在这里有个问题;当按了兔子档,挖机行走变快了,是不是它的斜盘角度变大了呢?好多略懂挖机知识的人在这个认知观上也是相当模糊的,其实这是一个谬误概念。

这对主泵来说,斜盘角度大,输出油量大、功率大,这没错,但对马达来说,却正好相反,马达是油量的受体,是油量的执行元件,内部斜盘角度大等于容积大了,接收油量也大,速度变慢了,爬行力大了,反之斜盘角度小,接收油量小,速度变快了,而爬行力却小了。所以有经验的挖机驾驶员在挖机爬坡时都采用乌龟挡。

 

液压泵:斜盘倾角变大→活塞行程变大→液压泵旋转一周输出流量变大

乌龟档:液压马达斜盘倾角变大→活塞行程变大→马达旋转一周所需流量变大→行走变慢

兔子档:液压马达斜盘倾角变小→活塞行程变小→马达旋转一周所需流量变小→行走变快

有些概念必须澄清下,挖机上有“油量的自动控制”与“自动怠速控制”是完全不一样的概念,一个是控制发动机的转速,一个控制主泵的油量,哪怕是发动机处在高速状态,只要是挖机不工作,泵所输出油量也是最小。

三、液压马达也分斜盘式和斜轴式

挖掘机液压泵分为斜盘式(一般为串联泵,靠改变斜盘倾角,改变流量)和斜轴式(一般为并联泵,靠改变缸体角度,改变流量),大家知道泵和马达是可逆的,所以液压马达也分为斜轴式和斜盘式两类。

 

斜盘式马达(或者泵):缸体中心线与传动轴重合,靠斜盘推动柱塞做直线反复运动。柱塞受侧向力作用(上下憋着劲),对缸体产生倾覆力矩,故斜盘角不能太大,一般小于20度。但抗扭振性能好,集成化容易。变量机构驱动斜盘摆动,惯性力小,变量响应速度快。

 

比如,甲友提供自己沃尔沃EC700CL用的就是斜轴式变量马达。
斜轴马达(或者泵):缸体中心线与传动轴成一个交角。因为是缸体上下动,所以柱塞不受侧向力作用,缸体产生倾覆力矩较小,轴倾角可以变得很大,可达25-30度。抗扭振性能不好,集成化困难。变量机构驱动缸体摆动,变量响应速度慢。
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