液壓機械傳動在工程機械中應用

1、液壓機械傳動在工程機械中應用摘要：液壓傳動在機械中的運用越來越廣，今年來液壓傳 動被應用到工程機械設備中去，取得不錯的效果。筆者從液 壓機械傳動的發(fā)展入手，對液壓機械傳動的特點以及傳動原 理進行分析，探討液壓機械傳動在工程機械中的應用。關鍵詞：液壓傳動 工程機械 液壓裝置隨著國民經濟的迅速發(fā)展，作為主要施工設備的工程機 械在國家經濟建設中發(fā)揮著越來越重要的作用。由于液壓傳 動裝置具有功率密度高、易于實現(xiàn)直線運動、速度剛度大、 便于冷卻散熱、動作實現(xiàn)容易等突出優(yōu)點，因而在工程機械 中得到了廣泛的應用。一、液壓機械傳動的發(fā)展由于液壓助力器在應用過程中顯示出的突出優(yōu)點以及 人們對液壓元件和液壓系統(tǒng)研

2、究的深入，液壓傳動裝置及技 術很快在工程機械領域中推廣應用，其發(fā)展經歷了以下幾個 階段。1. 應用初期20世紀4050年代是工程機械液壓傳動技術應 用的初期階段。人們摸索著將簡單的液壓元件和液壓系統(tǒng)應 用到工程機械上來解決用其他方式比較難以實現(xiàn)的問題（如 執(zhí)行器的直線運動等）1。其系統(tǒng)工作壓力一般很低，大約在 27mpao2. 高速發(fā)展階段工程機械液壓傳動技術的應用在20世紀60、70年代發(fā) 展迅速，其液壓傳動系統(tǒng)向著高速、高壓化發(fā)展，系統(tǒng)壓力 的提高使得液壓傳動功率密度大幅度增加、液壓元件的重量 明顯下降。液壓傳動技術的應用逐漸由工程機械工作裝置擴 展到轉向系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)，

3、人們研制出 了全液壓挖掘機和全液壓叉車等工程機械。3. 增強可靠性階段大多數(shù)工程機械都在野外作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，其液壓 系統(tǒng)經常受到塵埃、振動、高溫低寒、風雨雪的影響；同時, 由于液壓元件如泵在高速、高壓運轉時所產生的噪聲、振動 的原因，工程機械的液壓傳動系統(tǒng)常 常引發(fā)故障。因此在 20世紀80年代，降低工程機械液壓系統(tǒng)污染、提高設備可 靠性便成為這一時期的應用主題。4. 電液控制技術應用階段隨著微電子和計算機技術的迅猛發(fā)展，使現(xiàn)代控制理論 在工程機械液壓傳動裝置中的應用成為現(xiàn)實。計算機控制的 變量泵系統(tǒng)、采用高速開關閥和步進電機驅動的數(shù)字閥大大 提高了液壓系統(tǒng)的效率。出現(xiàn)了智能型液壓挖掘機、

4、鑿巖隧 道機器人、混凝土泵車等工程機械機型，大大提高了設備的 作業(yè)精度和發(fā)動機的功率利用率。二、液壓機械傳動特點目前，大型工程機械中主要采用的是液力機械傳動系 統(tǒng)，為了提高發(fā)動機的工作效率、節(jié)約能源、獲得良好的傳 動性能以及輕巧靈便，理想的方法是從傳統(tǒng)的有級變速傳動 發(fā)展為無級變速傳動，而液壓機械傳動系統(tǒng)操作性能好，傳 動效率高，彌補了有級傳動的不足，實現(xiàn)了自動變速換擋， 但是考慮到經濟效益，由于其大容量的液壓泵、液壓馬達制 造困難和液壓系統(tǒng)的復雜性，在使用上也受到限制，因此在 工程機械中很少用到液壓機械傳動。日本近年來開發(fā)了液壓傳動變速器，將液壓傳動系統(tǒng)應 用于裝載機和推土機等機械設備上，這

5、在世界范圍內來看也 是一個偉大的嘗試。與液力機械傳動系統(tǒng)相比，液壓機械傳 動的特點主要有：(1) 具有更高的傳動效率和更寬的高效區(qū)，且使用 燃料更經濟，液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的傳動形式相結 合實現(xiàn)無級變速。公司有關資料顯示，液壓機械傳動裝載作 業(yè)量最大可達到液力機械傳動的30%,同時燃料經濟性可提 高25%之多。(2) 作業(yè)過程中可以自動變速換擋，操作更加便捷, 操作員在作業(yè)過程中只需要集中精力控制工作裝置，而不用 根據(jù)作業(yè)負荷和車速大小等情況來調節(jié)擋位，從而有效地提 高了工作效率。三、液壓機械傳動機理液壓機械傳動的工作原理如圖1所示。液壓機械無級 變速器(hmt) 由液壓調速機構和機械變

6、速機構及分、 匯流機構組成，首先由pto發(fā)動機將輸出的動力分為兩路, 即通過離合器直接傳給行星架的機械動力和通過液壓傳動 傳給太陽輪的液壓動力。差動輪系統(tǒng)將這兩路動力合成，再 由齒圈將其輸出。準備狀態(tài)下，離合器c1脫開、c2閉合， 全部動力經液壓傳動輸出，使工程機械準備好微動和起步； 在作業(yè)過程中，離合器c1閉合、c2脫開，通過電子控制系 統(tǒng)使液壓馬達轉速na為零，此時發(fā)動機的動力全部由機械 動力傳遞，經液壓傳動的動力為零，傳動效率達到最高2。 由式(1) 可以看出，當馬達作正反向回轉時，輸出轉 速將增大或減小，從而構成可以連續(xù)獲得變速范圍內任何傳 動比的無級變速傳動。當液壓馬達的轉速na較小

7、時，液壓傳遞的動力也較小, 此時機械傳遞的動力相對較大，傳動效率提高3。當馬達 轉速na大于零時，車速隨著na增加而減??；na等于零時, 機械處于設定的檔位車速；na小于零時，車速隨na增大 而增大。當偏離檔位車速較大，即na較大時，傳動效率也 較低。若增加檔位，在機械傳動部分設置變速機械，改變式 (1)中的馬達轉速na,并將變速器的馬達轉速na限制在較 小的范圍內，就可以保證變速器在不使用大容量液壓馬達和 液壓泵的同時在高效區(qū)域工作，從而使傳動效率保持在較高 的水平。四、結語近年來，液壓技術迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得 液壓傳動在工程機械傳動系統(tǒng)中的應用突飛猛進，液壓傳動 所具有的優(yōu)勢也日漸凸現(xiàn)?？梢韵嘈?，隨著液壓技術與微電 子技術、計算機控制技術以及傳感技術的緊密結合，液壓傳 動技術必將在工程機械行走驅動系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來 越重要的作用。參考文獻1 肖志宏.施工機械液壓系統(tǒng)使用、維護及保養(yǎng)淺