某两栖车导管桨液压驱动方案设计.pdf

设 计 研 究 汽车实用技术 AU TO M O B I LE A P PL I E D T EC HN O LO G Y 2 0 1 5 年第6 期 2O15 N0．6 某两栖车导管桨液压驱动方案设计 宋丽峰 ，刘星星，徐培 ，王占魁 陕西重型汽车有 限公司 ，陕西 西安 7 1 0 2 0 0 摘 要随着国际战争多元化发展，水陆两栖车已经逐渐在陆军装备中扮演重要角色。目前国内外两栖车水上推进 装置导管桨的驱动形式一般为机械或液压。本文介绍的导管桨驱动方案为两个闭式液压系统分别驱动两个导管桨。 关键词两栖车；导管桨；液压；闭式系统 中图分类号T J 8 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 5 0 0 2 5 - 0 3 Hy dr a ul i c d r i v e De s i g n o f pr o pe lle r f o r a mp hi bi o us v e h i c l e s S o n g Li f e n g ， Li u Xi n g x i n g ， Xu pe i ， Wa ng z h a n ku i S h a a n x i He a v y - Du t yT r u c kCo ． ， L t d ． ， S h a a n x i Xi ’ a n 7 1 0 2 0 0 Ab s t r a c t As t h e d e v e l o p me n t mo d e m wa r ，a mp h i b i o u s v e h i c l e s h a v e b e e n p a l y i n g t h e i mp o r t a n t r o l e i n a r m y e q u i p me n t ． Th e a r t i c l e wi l l i n t r o d u c e t h e c l o s e d h y d r a u l i c s y s t e m f o r p r o p e l l e r ． Ke y wo r d s Amp h i b i o u s v e h i c l e ； P r o p e H e r ； Hy d r a u l i c ； Cl o s e d s y s t e m C L C N O． T J 8 Do c u me n t C o d e A Ar t i c l e I D 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 5 0 6 - 2 5 - 0 3 1 、整车总体参数要求 本车导管桨为液压马达驱动， 作状态。 和反转 方向盘左转由 0 。～9 O 。时左右侧导管浆转速不变。 导管桨主要有以下几种动 导管桨最大转速为 1 9 9 5 r ／ mi n，此时扭矩 3 8 5 3 5 N‘ m； 过渡状态左右导管浆旋转速度和方向始终相同，且速 度只与发动机转速相关，导管桨最大转速为 1 9 9 5 r ／ mi n ， 此时 扭矩 3 8 5 ． 3 5 N m 经济巡航发动机始终巡航状态 保持 1 1 0 0 r ／ mi n最低燃油消耗率运行，柱塞变量泵开度 最大。导管桨最大转速 l O 0 0 r ／ mi n ，此时扭矩 9 8 ． 3 7 N m。高 速巡航发动机始终保持 2 1 0 0 r ／ mi n转速航行，此时扭矩 3 8 5 ． 3 5 N m 水上行驶状态3 k r n ／ h 9 ． 5 k m／ h时，变量泵始终保持最 大开度状态，通过油门踏板角度控制航速。导管桨最大转速 1 9 9 5 r ／ mi n运转，此时扭矩 3 8 5 ． 3 5 N m。 倒车状态 需要倒车时，可实现左右导管浆等速反转。 导管桨最大转速 1 4 0 0 r ／ mi n运转，此时扭矩 4 0 2 ． 5 N m。 转弯状态 车辆转弯时，可通过转动方向盘实现内侧导管浆的减速 作者简介宋丽峰，就职于陕西重型汽车有限公司， 助理工程师， 从事汽车车身设计工作。 方向盘左转由 9 0 。～4 5 0 。时左侧导管浆转速由最大 变为零。左导管浆转速由 1 9 9 5 r ／ mi n减到 0 ，扭矩从 3 8 5 ． 3 5 N 减到 N m，右 导管浆不变 ； 方向盘左转由4 5 0 。～4 8 O 。时 左侧导管浆转速和扭矩 一 直为零。 方向盘左 转由 4 8 0 。～最大 时左侧导管浆转速 由零变 到 1 4 0 0 d mi n，但此时方 向与右侧相反，扭矩从 0增到 4 0 2 ． 5 N m 。 液压系统总体方案设计 本车为行走机械， 根据各种机械常用的工作压力推荐值， 该闭式液压系统的工作压力为 3 5 MP a 左右。 2 ． 1 液压 系统 主要参数确定 根据整车总体技术参数要求，导管浆反转最 大转速 1 4 0 0 r ／ mi n时，所需最大扭矩 4 0 2 ． 5 N m。则马达理论排量为 Md x2 , r ／ 叼 式中 导管浆马达的理论排量 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 6期 宋丽峰 等某两栖车导管桨液压驱动方案设计 导管浆所需最大扭矩，单位N m 水上推进液压系统工作压力，单位 MP 7 7 液压马达的机械效率，此处取町 0 ．9 5 将有关参数代入得 vI口 ．1 7 6． 0 2 c m 3 h 根据计算结果和所需马达特性，选择力士乐 A 2 F E轴向 柱塞定量马达，此马达的参数如下 排量 8 0 ． 4 绷 3 ／ ， 最 高输 出转速 5 0 0 0 r ／ mi n 最大承受压力 4 5 MP a 最大输出扭矩4 4 8 N． m 根据液压马达的寿命设计原则，最高转速应为额定转速 的 1 ． 1 5到 1 ．4倍 ，则采用此 马达可 以满足设计要求 。 水上推进的工况较为复杂，有过渡状态、水上经济行驶 状态、水上高速行驶状态、倒车状态、转弯状态五种工况。 过渡状态时，导管桨最大转速为 1 9 9 5 ff mi n运转，此时 扭矩 3 8 5 ． 3 5 N m，则对应的最大系统压力 l M们2 万／ 1 x r ／ 式中 导管浆 1 9 9 5 r ／ mi n所 需扭矩 ，单位 N． m 1 导管浆 1 9 9 5 r ／ mi n对应系统工作压力，单位 将有关参数代入得 。 3 1 ． 7 MP a 1 l nd mJ／ 1 0 0 0 1 7 式 中 Q l 导管浆马达 1 9 9 5 r ／ mi n所需流量，单位L／ m i n ll d m 1 导管浆马达转速，1 9 9 5 ff mi n 『 v 马达容积效率，此处r ／ v O ． 9 5 将有关参数代入得 。 1 6 8 ． 6 L ／ mi n 同理水上经济行驶状态，导管浆转速 1 0 0 0 ff mi n ，扭矩 9 8 ． 3 7 Nr n ，得出此时系统压力 2 8 ． 1 M ／ a，Q 8 4 ． 5 L ／ n fi n ； 水上行驶状态， 导管浆转速 1 9 9 5 r ／ mi n ， 扭矩 3 8 5 ． 3 5 N 1 1 1 ， 得出此时系统压力P m 3 1 ． 7 MP a， 1 6 g 6 L ／ mi n ； 倒车状态，导管浆转速 1 4 0 0 r ／ mi n ，扭矩 4 0 2 ． 5 Nm，得 出此时系统压力 4 3 3 ． 1 MP a ， 1 1 8 ． 3 L ／ m J n ； 转弯状态 左转 方向盘 0 。． 9 0 。，左右马达压力 3 1 ． 7 MP a ， 所需流量 1 6 8 ． 6 L ／ mi n ； 方向盘 9 0 。- 4 5 0 。， 左 右 马达压力由3 1 ． 7 MP a降到 0 ，流量由 1 6 8 ． 6 L ／ mi n降到 0 ，右 左马达不变，实现左 右 转；方向盘 4 5 0 。-48 0 。， 左 右马达压力和流量都为 0 ，右 左马达保持不变， 实现等半径左 右转；方向盘 4 8 0 。． 最大，左 右马达 最大压力 3 3 ． 1 MP a ，流量 l 1 8 ． 3 L ／ mi n ，右 左马达保持不 变，实现最小转弯半径左 右转。 图 1 不同工况下液压左右马达输入的压力与流量 2 ． 2 拟定液压原理图 水上推进系统一个马达需要每分钟需要 1 7 0 L左右的流 量，系统压力接近 3 5 MP a ，系统功率高，如用开式系统，油 箱体积会很大，布置空间无法满足，且整车在倒退、转向时 需及时响应，开式系统均无法满足。采用闭式系统效率高、 回路响应快，是水上推进液压系统的最好选择。 图 2水上推进液压原理图 2 ． 3液压元件的选择 1 确定闭式系统泵的最大工作压力 P b P 。 ∑ 式 中 闭式泵 的最大压力 ，单为 MP a ； 。 一一 导管浆马达的最大工作压力，根据 图 2 - 3 ， P h 1 3 3 ． 1 MP a ； ∑ 一一从液压泵出1 2 1 到液压马达入口之间总的管路 损失，此处取∑眈 0 ． 9 MP a 。 将参数带入得 3 4 MP a 2 确定闭式系统泵的流量 q Ⅵ n 1 q v 一1 ∑q 一l q 式中 一 I 液压泵最大排量时的最大流量，单位 L ／ rai n ∑ ⋯ 一一 同时工作的液压马达的最大流量，∑g 一． 1 6 8 ．6 L／ mi n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 7 汽车实用技术 2 0 1 5 年第 6 期 g c 冲洗阀的冲洗流量，q 4 ．4 L ／ m i n 将参数带入得 q v l 1 7 3 L ／ ra i n 泵 的理论排量 1 0 0 0 q l ／ 一 l 式 中 闭式泵的理论排量； g mx 1 分动器最大转速 ，n q m 2 4 5 6 r ／ mi n 将参数带入得 7 0 ． 4 c m ／ r 3 确定泵的驱动功率 P h 在工作循环中，虽然导管浆有不同工况，但考虑水上高 速航行 时长时 间处于最大功率状态，即闭式泵长 时间处 于最 大流量与压力状态 ，压力与流量 比较恒定 。 OU“ 将参数带入得 1 0 4 ． 7 KW 乐 A 4 V G系列泵 ，具体参数如下 表 1 闭式泵参数 泵参数 闭式泵 排量 7 1 c m3| r 控制方式 E P 4 公称压力 4 0 MP a 最大压力 4 5 MP a 3 、结论 液压系统匹配是一个复杂的过程。在选定液压元件后， 需对 闭式泵进 行电控软件 设置来 实现整车参数所需 的各个功 能。而实车操作中更需根据实际情况对泵的电控方案进行监 测与重新调控 。 参考文献 根据 以上 闭式泵工作压力 P b P 理论排量 V b，选择力士 [ 1 ]王益群 高殿荣， 液压工程师技术手册 ， 化学工业出版社， 2 0 1 0 上接第 1 5页 l E l ma n网络具有与多层前向网络相似的多层结构，可以 看作是一个具有局部记忆单元和局部反馈连接的前向神经网 络，它是由 J ． L ． E l ma n提出来的。韩丽等人基于 E l ma n神 经 网络方法 电池劣化程度预测建立模 型其次通过遗传算法 对预测模型中的初始权 值和 阈值进行优化 ；然后根据浅度放 电的测量数据进行劣化程度的预测；最后通过和实测数据的 对比，该模型对电池劣化程度预测准确度较高。 2 ． 3 ． 5基 于小波神 经网络 电池模型 小波神经用络是基于小波变换而构成的神经网络模型， 即用非线性小波基取代通常的神经元非线性激励函数，而小 波变换具有时频局部特性和变焦特性。付主木等基于先进小 波神经网络建立电池 S O C预测模型， 通过数学方法推导证明 了小波神经网络的收敛性，并利用大量混合动力汽车动力电 池在 行驶过 程 中充放 电的运行参 数对神 经 网络 进行 网络训 练，使得模型仿真结果精度有效提高。 3 、总结 简化电化学模型的优点是简单易用，缺点是对其他影响 电池性能的因素考虑不足，限制了模型在电动汽车中的广泛 应用。等效电路模型对于电池的各种工作状态有较好的适用 性，并且可以推 导模 型的状态空 间方程 ，便于分析和应用 。 神经网络非线性、多输入多输出、泛化能力强的特点很适用 于精确描述电池模型，尤其以误差反向传播神经网络 B P 神经网络 理论最为完备； 虽然具有比前两类电池更为复杂， 但是在智能技术不断发展和人类社会对 电动汽车 电池技术要 求越 来越 来高的大 背景 下越来越具有发展价值 。 参考文献 [ 1 ]赵航 ， 史广奎． 混合动力 电动汽车技术[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 1 2． [ 2 ]张万兴． 电动汽车动力电池剩余电量和续航里程预测研究【 D ] ． 硕 士学位论文，合肥 合肥工业大学，2 0 1 2 ．0 4 2 9 ． 4 2 ． 【 3 ]米林 ，赵孟娜 ，秦 甲磊 ，吴旋． 基于径 向基 函数神 经网络的 电动 汽车动力电池 S O C 模型[ J 】 ．重庆理工大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 1 ．25 1 0 1 1 -1 5 ． [ 4 】胡春花，何仁，王润才，俞剑波． 基于 P I D 神经 网络的车用锂 电 池 S O C估算【 J ] l汽车技术．2 0 1 2 ， 1 0 3 6 4 3 ． [ 5 ]韩丽 ，戴广剑，李宁． 基于 GA E l ma n神经 网络 的电池劣化程度 预测研究[ J ] ． 电源技术 ，2 0 1 3 ． 2 2 4 9 ． 2 5 0 ，3 0 9 ． 【 6 】付主木，赵瑞． 基于先进小波神经网络的 H E V 动力锂离子电池 S OC估计 [ J ] ． 东南大学学报 英文版 ，2 0 1 2 ， 4 3 0 0 - 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