论文HST在中小马力拖拉机上应用的选型设计，本文是拖拉机方面毕业论文模板范文跟马力和拖拉机和选型设计方面论文范文数据库.
摘 要：HST（静液压传动装置）在国外先进的中小马力拖拉机上已经得到了广泛的使用,介绍了HST的类型、结构原理以及在中小马力拖拉机上的选型设计,并对相应的技术方案进行了特性分析.
关键词：拖拉机；HST（Hydrostatic Tranission）；选型设计
0 引言
静液压传动装置（Hydrostatic Tranission）简称HST,实际上是一种整体式的无级变速装置,由液压泵、液压马达、控制阀等集成一体的一种液压组合件,是一个闭式油路系统.HST的所有液压元件集成在一个兼作油箱、油道、支承的壳体之中,可直接串联在主机的传动系统中承担变速箱的部分或全部功能.HST因其传动方式简单、操作简便、容易实现自动控制、负荷适应性好等优点,成为中小马力无级变速拖拉机的首选技术方案.
1 HST在拖拉机上的应用
目前常用的HST典型回路,共有四种组成方案,分别是定量泵—定量马达回路、变量泵—定量马达回路、定量泵—变量马达回路和变量泵—变量马达回路.当前在中小马力拖拉机上主要采用变量泵—定量马达回路方案,以平行布置的柱塞泵、柱塞马达和一次调节为主要特征的HST.图1为某拖拉机用HST的原理图,图2即为一个用于某拖拉机的HST的结构简图.
图1 某型号HST的原理图
1.马达轴 2.泵轴 3.柱塞泵 4.补油泵 5.柱塞马达 6.过载阀
图2 某型号HST的结构简图
图中柱塞泵3是一个通轴式双向变量柱塞泵,变量泵轴2的右端一般直接和发动机相连接,动力由此直接输入,柱塞马达5是一个通轴式定量柱塞马达.柱塞泵3的进出油口和柱塞马达5的出进油口通过壳体内部铸造的油道直接连通,使柱塞泵3与柱塞马达5形成一个闭式回路.柱塞泵3的斜盘处于与泵轴2垂直位置时,泵轴2空转,柱塞泵3没有油液排出,马达轴1不转动,这就使拖拉机处于空挡位置.当柱塞泵3的斜盘偏与轴线成一定角度时,柱塞泵3的出油口开始排油,排量的大小取决于斜盘偏转角度的大小,排油的方向取决于斜盘偏转的方向.通过操纵机构来改变斜盘的位置,可以控制马达转速的大小和旋转的方向,达到控制拖拉机的行驶速度与行驶方向的目的.
拖拉机采用HST除了具有无级变速、结构设计简单等优点外,低速牵引特性是其得以大量应用的一个重要因素.即使发动机工作在极低的转速,系统也能建立起压力,直至最大工作压力,拖拉机即可获得设计的最大牵引力,因此HST可低速带载启动.即使是在发动机低转速工况,由于泵的斜盘角度很小,系统压力再高,柱塞泵轴所需转矩仍低于发动机输出转矩,不会造成发动机熄火.
2 HST功率的确定
HST与发动机功率的匹配,实际就是两者输出扭矩的匹配.发动机在不同的工作转速下具有不同的输出特性,因此,一个理想的HST系统,应该能够在整个工作范围内适应发动机的功率输出,即在任一转速下都能发挥出该转速对应的发动机的最大功率.
在实际应用中,一般以HST角功率和发动机飞轮额定功率的比值作为匹配的依据,为了使整机既能充分发挥发动机的功率又具有较宽的调速范围,可以取比值为2～4,这是HST采用变量泵-定量马达组合回路的比值范围,如果小于这个数值,说明系统的调节范围较窄,难以发挥应有的性能,如果高于4,就很容易使泵频繁进入较小的排量区域工作,使系统出现波动.
3 选用HST时的注意事项
3.1 HST的操纵
由于HST中大多数使用斜盘式双向变量柱塞泵,所以当斜盘平面与变量柱塞泵的主轴线垂直时,变量泵的容积为0,此时没有流量的输出,定量马达也处于静止状态；当斜盘平面与变量柱塞泵的主轴线成不同的角度时,变量柱塞泵的容积也随之变化,同时变量柱塞泵的输出流量也发生改变,因而改变了定量马达的输出转速,再通过变速箱、最终传动等部分将速度传递到车轮上,达到控制拖拉机行驶速度的目的.
当斜盘倾角变至0以后,继续改变斜盘的角度,变量柱塞泵的方向也会发生改变,进出油口的位置进行调换,这就改变了液压定量马达的输出转速的方向,同时也改变了拖拉机行驶的方向,所以,通过改变HST量柱塞泵斜盘的角度不仅可以改变拖拉机行驶的速度,也可以改变拖拉机的行驶方向,与传统拖拉机相比,大大降低了拖拉机驾驶员的工作强度,提高了拖拉机的操纵舒适性.
HST的操纵实际是操纵HST量泵斜盘的角度,其操纵方式主要有直接位移控制式和伺服控制式.
1）直接位移控制式.直接位移控制式就是通过连杆或软轴直接控制柱塞泵的变量机构,所以此种操纵方式主要应用于排量比较小的HST.
2）伺服控制式.伺服控制式就是借助于电气或液压元件组成的伺服放大机构来控制柱塞泵的变量机构,此种形式主要应用于排量比较大的HST.
3.2 中立机构
3.2.1 外部中立机构.采用HST的拖拉机,必须保证能在任意位置停车及驻车,这就要求HST在任何时候都可以保持在中立状态,必须保证随时可以使变量泵中的斜盘与主轴线相垂直,此时就需要有一套中立机构来固定HST的操纵机构,使变量泵中斜盘一直处于垂直状态,使变量泵没有流量的输出,马达处于静止状态,HST保持中立.
3.2.2 内部中立机构.理论上,HST在柱塞泵的斜盘平面与变量柱塞泵的主轴线垂直时,柱塞泵无油液排出,马达不工作,处于静止状态,HST保持中立,但实际上由于加工制造精度、装配等方面的问题,柱塞泵的斜盘平面与变量柱塞泵的主轴线是不可能保持绝对垂直的,会存在一定的误差,这就需要把误差角度内排出的流量引出,使油液不进入马达内,保证HST处于中立位置,这就需要在HST的内部也存在有中立机构,其主要有节流孔式、推力板式（可动轴向滑板式）和电磁阀式三种：
1）节流孔式.在柱塞泵的出油口开一个小的节流孔,把中立状态排出的油液引回到柱塞泵的进油口处,使油液不进入马达,HST保持中立状态.但这会使柱塞泵的输出流量减少,从而影响HST的效率,为保证拖拉机前进时的工作效率,HST的节流孔一般开在柱塞泵反转的方向上（即拖拉机倒车的方向）.
2）推力板式（可动轴向滑板式）.在柱塞泵中安装一个可浮动的配油盘,正常工作时,高压油正面压紧配油盘,油液经出油口排出,进入马达中,开始工作；中立时油液进入配油盘的反面空间,储存在柱塞泵中,不排出,马达保持中立状态.
3）电磁阀式.在HST中加装一个电磁阀,中立时电磁阀打开,油液进入电磁阀的截止位置,保证无油液排出；由于电磁阀是一个开关,在启动和关闭时具有一定的冲击,且成本比较高.对于以上三种中立方式,优缺点对比如表1.
表1 三种中立方式的性能和成本
3.3 补油泵
对于整体式HST,其本身是一个闭式回路,由于泄漏问题的存在,需要对其进行油量补充,一般补油流量为变量泵最大流量的20%～25%.部分厂家的HST中自带补油泵.
由于补油流量较少,压力较低,一般可以利用转向回油为HST进行补油.
4 结语
文章主要介绍了HST在中小轮式拖拉机上的选型设计、功率匹配以及HST选型的注意事项等内容,并对HST在拖拉机上应用的优点进行了分析.需要指出的是,HST的总传动效率一般在80%以下,更适用于以动力输出为主要作业方式的拖拉机或者工作负荷变化比较大同时需要频繁改变速度和方向的中小马力拖拉机上.
参考文献
[1] 秦剑秋.静液压传动技术（HST）在拖拉机上的应用[J].拖拉机与农用运输车,2006,33（2）：34-36
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参考文献：
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