14多達拉減速驅動裝置的原理與應用

1.4多流量減速裝置的結構原理和性能特點。多馬達減速驅動裝置指多個馬達一般為雙馬達與定軸齒輪減速機組成的負荷驅動裝置，這種裝置是一種專用途的驅動元件，主要用于輪式車輛中央傳動或履帶車輛終端驅動。在輪式車輛中央傳動方式中，對60～100kW級別的機械，具有最佳的性能及價格優(yōu)勢；當功率小于60kW時，用單馬達減速驅動裝置中央驅動即可滿足要求；而功率大于100kW以上時，機械要求的變矩范圍增大，但排量增大后馬達提供的轉速和變矩范圍降低，多馬達減速驅動裝置則難以滿足使用要求。當用于履帶車輛終端驅動時，由于調速范圍要求較小，可以滿足多種功率級別車輛的性能要求，實踐中主要用于100kW以上中、大功率級別的履帶車輛驅動，因為小功率履帶車輛用單馬達減速驅動裝置已可滿足要求。圖23為這種裝置的原理簡圖，2臺馬達并聯工作，通過一個合成減速器輸出動力。這種驅動裝置最佳的組成應是2臺馬達均為連續(xù)變量的高速馬達，以便實現無級連續(xù)變量。為使雙馬達減速驅動裝置真正具有大于單馬達減速驅動裝置的變矩范圍和傳動效率，必須使2臺馬達排量之間形成差異，并且大排量的馬達（假定為馬達1）為具有零排量的變量馬達，小排量馬達2則在其最小排量Vm2min至最大排量Vm2max之間變量。如圖24所示，在低速大牽引力區(qū)1-2，馬達1、2均為全排量，由泵進行變速；在中速區(qū)2-3，由小排量馬達2變速（馬達2為定量馬達時無該區(qū)間）；在高速區(qū)3-4，由大排量馬達1在高效區(qū)間變速（指βm1=0.3～1）；在超高速區(qū)4-5，由大排量馬達1在低效率超小排量區(qū)變速（βm1=0～0.3）。1-4區(qū)間為高效工作區(qū)，該區(qū)間任一工況都可長時間工作，其中1-2區(qū)間為牽引作業(yè)區(qū)，2-3區(qū)為牽引作業(yè)與運輸行駛共用區(qū)，稱為工況過渡區(qū)，3-4區(qū)為主運輸行駛區(qū)。4-5區(qū)間由于馬達1效率低不宜長期工作，因此稱為平穩(wěn)變速過渡區(qū)，以使驅動裝置從點4平穩(wěn)過渡到點5，當達最高速度點5時，馬達1為零排量空轉，由馬達2單獨工作又恢復高效率。因此在4-5區(qū)車輛要么在點4工作，要么在點5工作，類似于有級變速裝置，其中間只是過渡。馬達1如無零排量能力，則不能形成4-5之間的工作區(qū)，變速范圍將減小。最高速度點5對應的牽引力應大于車輛在水平路面以該速度勻速行駛時各種運動阻力之和，此時液壓系統(tǒng)壓力為發(fā)動機為額定功率、泵為全排量時計算的額定壓力，馬達2的最小排量Vm2min即根據這些條件確定。為了說明雙馬達減速驅動裝置兩馬達排量不相等且大排量馬達應具有零排量的必要性，試作如下對比分析。雙馬達減速驅動裝置減速機為兩路速比均為i的對稱結構，雙馬達并聯工作時兩路工作壓力相等，整個驅動裝置的等效排量Vmax為兩馬達排量不一定相同，但通過減速機使轉速強制同步，類似于一個單馬達但排量等于兩馬達之和的驅動裝置。表4列舉了三種等效排量相等的減速驅動裝置的性能參數，馬達取REXROTH的A6VM變量馬達為例，裝置1兩馬達排量相等，裝置2兩馬達排量不相等且大排量馬達有零排量，裝置3為單馬達，減速機速比取1。這3種裝置的等效排量比分別為0.3、0.1、0.3，顯然裝置2由于兩馬達排量不等使變量能力大大增加（表中裝置增加了2倍），變矩范圍擴大。而兩馬達相等的裝置1與單馬達裝置3變量比相同，盡管裝置1由于各分馬達排量小，允許轉速高，角功率大，但是傳動裝置的最高工作轉速限制條件往往不在馬達而在減速機，裝置1與裝置3允許的最高轉速以及角功率實際上是相同的。裝置1因結構復雜、成本高，實用價值不大。以上討論的裝置1為兩馬達相等且均為無零排量的變量馬達，如將其中一個馬達選為具有零排量的變量馬達（表4中括號內數據），則裝置的變量能量增加1倍。因此雙馬達減速驅動裝置選用排量不同且大排量馬達為具有零排量的變量馬達對擴大裝置的變速能力是必要的，并且兩馬達排量差異愈大則裝置的變量能力愈強，這一結論可由下式表明：顯然，裝置的變矩范圍與兩馬達排量的比值Vm2max/Vm1max成正比。雙馬達減速驅動裝置的最大特點在于高效區(qū)變量范圍大，在整個變矩范圍內無須換檔且可連續(xù)無級變速，與后述的馬達變速驅動裝置相比，結構簡單，工作可靠，操縱方便，無須復雜的傳感器、計算機控制來實現換檔，工程機械設計者和制造廠家可根據自己需要設計制造。雙馬達減速驅動裝置與單馬達減速驅動裝置工作原理相同，為降低成本，用DA控制液壓泵和高壓自動變量HA或DA變量液壓馬達組成系統(tǒng)可取得良好效果。除上述利用兩高速連續(xù)變量馬達組成雙馬達減速驅動裝置外，還可利用一高速連續(xù)變量馬達與另一具有“自由輪”工況的內曲線低速馬達或具有“真空”工作能力的擺缸式徑向柱塞馬達組成雙馬達減速驅動裝置，不過高速馬達支路的減速比應大于低速或中速馬達支路的減速比，以利馬達轉速匹配。由于中速馬達與高速馬達轉速差異小，因而實踐中利用中速馬達與高速馬達組成的方式更多。圖25為這種裝置的輸出特性。這種裝置形成類似于變速箱的兩級檔位，1檔時雙馬達并聯工作，工作區(qū)間為1-2-3段，1-2段為泵變量調速，2-3段為高速變量馬達調速；2檔時中速（或低速）馬達切斷供油僅高速馬達驅動工作，工作區(qū)間為4-5-6段，4-5段為泵變量調速，5-6段為高速變量馬達調速。這種減速驅動成本較低，但有級變量性能稍差，較適宜于低速作業(yè)與高速行走2種工況差別明顯的機械。為使驅動裝置能夠在行進間無沖擊換檔變速，2檔的最大等效排量應大于1檔的最小等效排量，即兩個檔位的等效排量在變化過程中應有重