液壓機械傳動在工程機械上的應用研究

尹志彪

南興裝備股份有限公司

液壓機械傳動在工程機械上的應用研究

尹志彪

南興裝備股份有限公司

通過闡述液壓機械傳動的發展歷程和其特征，然后在講解液壓機械傳動在工程機械上的應用與應用方式，包括串聯方式、并聯方式、分時方式、分位方式以及液壓和電力傳動的復合等。

液壓傳動；工程機械；變速換擋

一、液壓機械傳動的發展歷程

對工程液壓機械傳動技術的應用最早開始于20世紀40～50年代，當時人們只是把簡單的液壓元件和液壓系統應用到工程機械上，其系統工作壓力在2～7MPa左右，壓力太低。在20世紀60、70年代工程液壓機械傳動技術進入高速發展階段。由于人們增加了系統壓力，使得液壓元件重量明顯減輕，液壓傳動效率卻有非常大的提升，使得液壓傳動技術廣泛的應用于轉向系統、行走系統、動系統和制動系統等各個方面。但是工程液壓機械在野外惡劣的環境中進行作業時，其液壓系統常常會受到酷暑、低溫冷凍以及各種惡劣天氣的影響，并且機械自身在高速轉動時會產生噪音、振動，因此，液壓傳動系統就經常出現問題。于是20世紀80年代的應用主題便是提高設備可靠性、降低機械運行產生的噪聲和振動。而當下由于微電子和計算機技術的高速發展，在工程機械液壓傳動裝置中添加了現代控制理論。不僅大大提高了設備的作業精度和發動機的功率利用率，更是出現了智能型液壓挖掘機、鑿巖隧道機器人和混泥土泵車等新型、先進的工程機械。

二、液壓機械傳動的特征

1.使用液壓傳動使得工程機械在作業時效率更高。日本的研究者將液壓功率流與機械功率流并聯在一起，實現了無極變速，并大大節省了燃料，使其具有更好的經濟效益。且據有關公司的相關資料顯示，液壓機械傳動裝置在作業時，當達到液力機械傳動的25%時，其損耗的燃料只有液力機械的20%。

2.液壓機械傳動另外一個特點是在作業的過程中能夠根據工程需要自動變速換擋。這樣操作員就不用花費很多時間、精力來觀察作業負荷量和車速大小來進行手動變檔，只需要專注于控制工作裝置，使操作更加簡單的同時還大大的提高了機械工作效率。

三、液壓機械傳動在工程機械上的應用

1.液壓機械傳動機理

由下圖所示，當馬達作正向、反向回轉時，輸出轉速會相應的變大、變小，用公式表示如下：

上式中Nb、Na和Nc分別表示輸出轉速、液壓馬達轉速和機械傳動轉速，K為行星排特性系數。

圖1 液壓機械傳動帶機理圖

2.WA38O-3裝載機變速器運動分析——液壓傳動

液壓傳動是由變量泵和變量馬達兩部分構成的。其中液壓馬達的轉速等于總效率除以發動機轉速，為了實現機械的無極變速傳動，可以利用伺服閥控制斜盤角度的變化實現。

圖2 轉載機變速器運動分析圖

3.液壓機械傳動在工程機械中的應用方式

串聯方式：串聯方式是最普遍的一種應用方式，是通過在液壓馬達或者液壓變速器的輸出端和驅動橋之間設置機械式變速器擴大了調速的高效區，實現分段的無極變速。此種方式現多普遍應用于裝載機和某些特種車輛上。而此種方式的發展方向是將行星變速器直接安裝在驅動輪內，取消驅動橋，更加方便于工程機械的布局。

并聯方式：并聯方式也叫做“液壓機械功率分流傳動”，我們可以通俗的理解為將液壓機與機械裝置“并聯”，利用多自由度的行星差速器把發動機輸出的功率分成液壓和機械兩種“功率流”輸出，再借助液壓功率流的可控性，使兩種功率流在在匯合時可無極調節總的輸出轉速。這樣就把液壓傳動和機械傳動的各個優點結合了起來，工程機械就既擁有了無極變速性能，同時其工作效率也得到了大大的提升。

分時方式：對于既要采用傳統機械變速器又要附加液壓傳動裝置的工程機械，我們通常采用分時方式。液壓分時驅動在當今多用于飛機、除冰車和田間移栽機等需要“爬行速度”的車輛和機械上。

分位方式：分位方式是指在車輪內的一種輔助液壓驅動裝置——“輪邊液壓驅動裝置”上直接安裝液壓馬達，用于解決工程機械粗腰的高牽引性能。由于液壓傳動具有無極調速性能，能夠將功率進行分流傳動，將動力機的功率分配到幾組驅動輪上，不同于傳統的方式傳動，在一定程度上可以達到驅動輪之間的協調與同步。目前這一技術多用于具有能夠自己驅動自己行走的工程機械上，例如自走式平地機和鏟運機等機械。

最后一種應用方式——液壓與電子傳動的復合式。

隨著現代科技的不斷發展與進步，電子技術在信號處理方面比起其他裝置有著無可厚非的優勢，像是速度更快，信息更準確。于是人們就想著怎樣能將液壓傳動與電子傳動結合起來，盡可能最大的發揮出它們的特點、所長。因此，現在不僅是存在“電子神經+液壓肌肉”這一種單一的模式，還出現了很多可供選擇的液壓傳動與電子技術想結合的成功模式。

結語

對于技術含量高的一些工程機械，我國還需要花費大量資金從國外引進技術才能發展。而對于中等技術含量的工程機械，國內廠家在努力進行思路的創新、元件產能的提升和機械利用率的提高，改變被外國強行壓制的局面。因而，國家政府應該對液壓傳動技術更加重視，最終實現此項技術的完美運用。

[1]王鐵軍.工程機械上液壓機械傳動的應用探究[J].液壓與氣動，2012.

[2]林濤.液壓機械傳動平地機關鍵技術研究[D].長安大學，2012.