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液压传动技术在工程领域中的应用

作者 :陈国才更新时间:2021-10-21

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摘要:文章首先针对工程领域中液压传动技术的发展与特征展开深入的分析,而后进一步就液压技术在工程环境中的应用方式以及相关实例加以讨论,对于加 强该领域的认识有着一定的积极价值。

关键词:液压;传动;工程
在工程环境中,机械的应用以及其自身的发展程度,直接关系到 工程整体的工作效率以及工程的质量,同时更加与工程组织的核心竞 争力密切相关,甚至于与对于国家经济、国防综合实力的构建,也存 在不容忽视的带动作用。而液压传统技术的应用,在整个工程机械领 域中占据着重要的地位,为进一步提升工程机械作业水平奠定了坚实 的基础。

一、工程领域中液压传动技术的发展与特征分析 液压传动技术,相对于机械传动和液力传动而言,有着强大的优 势。纯机械传动的发动机布局方式受到限制,平均负荷系数偏低,变 速方面无法实现连续,但是具有一定的稳态传统效率优势,成本表现 方面也良好。因此多用于经济要求严苛,作业速度稳定的机械领域中。 而液力传动变矩器取代了机械传动中的离合器,具有分段无级调速能 力。液力传动具有接近于双曲线的输出扭矩,配合后置的动力换挡式 机械变速器能够自动匹配负荷并防止动力传动装置过载,并且经济成 本表现同样良好。因此多用于大中型机械设备中,但是因为变矩范围 较小,动力制动能力差,因此很少用于有着稳定速度要求的场合。而 液压传动技术,相对而言更能实现运动参数和动力参数的控制,传递 效率高使其能够实现恒功率输出,并且结构简单,输出转速以及方向 都能实现有效控制。除此以外,液压传动技术速度刚性偏大,并且动 作易于实现等特征,都成为其在工程机械领域应用的必然基础。 液压传统技术在工程环境中的应用,经历了漫长的发展过程。 早出现在上世纪四五十年代中,当时的人们刚刚开始将简单的液压元 件与相关系统引入工程机械上,用以解决其他方式难以实现的问题, 但是那个阶段的工作压力通常都不高,保持在 2-7MPa范围内。随后 一直到六七十年代,液压传动技术开始日趋成熟,并且发展速度方面 也有所突破,系统整体开始朝向高速、高压化的方向发展。这种新的 发展趋势带来的直接效果,就是高速高压化十分显著,尤其是系统压 力的提升,直接推动了液压传动功率密度的大幅度增加,对应的液压 元件的重量也第一次得到了控制,不再那么笨重。这些特征都成为推 动液压技术朝向更为广泛的领域应用的重要动力,曾经苑囿于工程机 械工作装置环境中的液压技术,开始朝向转向系统、行走系统以及制 动系统等领域扩散,全液压挖掘机和全液压叉车等工程机械也在这段 时间内面世。 进入到二十世纪八十年代,考虑到工程机械多需要在野外进行作 业,面临恶劣的工作环境,因此液压系统更多注重可靠性方面的改进, 很多改进都围绕防尘、抗震、耐高温耐寒等方面展开。当时工程机械 体系中的液压传统系统时常发生故障,又需要面对比较苛刻的外部环 境,因此在这个阶段,降低工程机械液压系统污染、提高设备可靠性 便成为发展的主题。而进入新世纪之后,随着微电子和计算机技术的 迅猛发展,使现代控制理论在工程机械液压传动装置中的应用成为现 实。计算机控制的变量泵系统、采用高速开关阀和步进电机驱动的数 字阀大大提高了液压系统的效率,并且数字化技术的涌入,让更多智 能工程设备出现在市场上,对于液压的控制也日趋智能,包括智能型 液压挖掘机、凿岩隧道机器人、混凝土泵车等设备,大大提升了对于 液压的控制精度,整体设备的作业水平也有所优化。

二、液压传动技术在工程环境中的应用方式 液压机械良好的传动控制性能与传动效率,但是在实际的应用 中,大容量的液压泵、液压马达制造困难和液压系统的复杂性却会在 应用领域中受到限制,因此工程机械环境下的液压机械差传动相对比 较有限。而电液比例技术却可以实现液压信号传输管路简单化的目的,利用电信号实现对于液压工作参数的传递,能够直接实现系统响 应速度的优化,加强对于动力系统的控制。同时在数字化日渐发达的 背景之下,对于液压系统的自动监测以及工作参数的自动优化,都成 为当前的主流发展趋势。 具体而言,液压传动技术在工程环境中的应用方式有如下几种。
 1.串联方式 这是一种相对简单的复合运行方式,具体而言,就是在液压马达 或液压变速器的输出端和驱动桥之间设置机械式变速器以扩大调速 的高效区,实现分段的无级变速。此种工作方式多应用于装载机以及 某些特种车辆,由于取消了驱动桥,因此更加易于实现布局。 2.并联方式 此种应用方式即通常说的液压机械功率分流传动,从根本上看, 这是一种将液压与机械装置进行并联,分别传输功率流的工作系统, 并列的两个功率流在重新汇合时能够实现无级调节总的输出转速。此 种工作方式能够将液压传动的无级调速与机械传动的稳态效率两个 方面优势相结合,从而达到整体效能良好的变速装置实现目标。此种 复合传动方式可以进一步划分成为两个主要类别,即利用行星齿轮差 速器分流的外分流式,以及利用液压泵或马达转子与外壳间的差速运 动分流的内分流式。 3.分时方式 对于某些机械设备而言,作业和非作业状态之下的速度会相对悬 殊,这些设备如果采用传统机械变速器,并且附加液压传动装置用于 低速作业环境,就能够很好地同时满足两种工作状态的需求。此种复 合方式在类似的机械车辆上应用已经十分普遍,诸如飞机除冰车以及 农业环境中的移栽机等,都是此类应用的重要范本。 4.分位方式 此种应用方式,是将液压马达直接安装在车轮内,这种车轮内的 液压驱动装置作为一种辅助的驱动,能够有效改善工程机械对于牵引 力的提升需求。通常来说,此种机械车辆无法采用全轮驱动,在布置 传统机械传动装置的过程中会遇到阻碍,而分位方式则可以有效改善 这种状况。此种工作方式在很多自走驱动能力设备上较为常见,例如 自走式平地机和铲运机等工程设备,都是此种工作方式的典范。 5.液压与电力传动相结合 现代电子技术的发展,在液压传统领域中同样产生了深远的影 响,重点表现为电信号在传输和处理速度方面的优势,与液压传动体 系的融合。而除此以外,二者在功率流的复合传输方面也有许多成功 的实例,例如由变频或直流调速电机和高效、低脉动的定量液压泵构 成的可变流量液压油源,就是该领域复合实践的重要成果。

三、结论 新世纪环境下,需要更为高效和精确的工程机械参与,才能满足 目前工程领域的需求。液压传动技术经历了半个多世纪的发展,而今 已经趋于成熟,更是在信息时代的浪潮之下完成智能化的好时机。 当前液压传动优势已经得到普遍认可,对于这一领域的发展,应当重 点放在其与微电子技术的结合领域,这种结合,必然会成为驱动其进 一步成熟的重要力量。 参考文献: [1] 肖志宏. 施工机械液压系统使用、维护及保养浅谈[J].科 协论坛,2011( X12) . [2] 杜玖玉,苑士华,郭占正. 车用液压机械复合传动特性及 应用研究[J]

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