液压机械传动在工程机械中的应用

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摘要：液压传动在机械中的运用越来越广，今年来液压传动被应用到工程机械设备中去，取得不错的效果。笔者从液压机械传动的发展入手，对液压机械传动的特点以及传动原理进行分析，探讨液压机械传动在工程机械中的应用。

关键词：液压传动　工程机械　液压装置

随着国民经济的迅速发展，作为主要施工设备的工程机械在国家经济建设中发挥着越来越重要的作用。由于液压传动装置具有功率密度高、易于实现直线运动、速度刚度大、便于冷却散热、动作实现容易等突出优点，因而在工程机械中得到了广泛的应用。

一、液压机械传动的发展

由于液压助力器在应用过程中显示出的突出优点以及人们对液压元件和液压系统研究的深入，液压传动装置及技术很快在工程机械领域中推广应用，其发展经历了以下几个阶段。

1．应用初期

20　世纪　40～50　年代是工程机械液压传动技术应用的初期阶段。人们摸索着将简单的液压元件和液压系统应用到工程机械上来解决用其他方式比较难以实现的问题（如执行器的直线运动等）　[1]。其系统工作压力一般很低，大约在　2～7MPa。

2．高速发展阶段

工程机械液压传动技术的应用在20世纪60、70年展迅速，其液压传动系统向着高速、高压化发展，系统压力的提高使得液压传动功率密度大幅度增加、液压元件的重量明显下降。液压传动技术的应用逐渐由工程机械工作装置扩展到转向系统、行走系统、动系统和制动系统，人们研制出了全液压挖掘机和全液压叉车等工程机械。

3．增强可靠性阶段

大多数工程机械都在野外作业，工作环境恶劣，其液压系统经常受到尘埃、振动、高温低寒、风雨雪的影响；同时，由于液压元件如泵在高速、高压运转时所产生的噪声、振动的原因，工程机械的液压传动系统常　常引发故障。因此在20世纪80年代，降低工程机械液压系统污染、提高设备可靠性便成为这一时期的应用主题。

4．电液控制技术应用阶段

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。出现了智能型液压挖掘机、凿岩隧道机器人、混凝土泵车等工程机械机型，大大提高了设备的作业精度和发动机的功率利用率。

二、液压机械传动特点

目前，大型工程机械中主要采用的是液力机械传动系统，为了提高发动机的工作效率、节约能源、获得良好的传动性能以及轻巧灵便，理想的方法是从传统的有级变速传动发展为无级变速传动，而液压机械传动系统操作性能好，传动效率高，弥补了有级传动的不足，实现了自动变速换挡，但是考虑到经济效益，由于其大容量的液压泵、液压马达制造困难和液压系统的复杂性，在使用上也受到限制，因此在工程机械中很少用到液压机械传动。

日本近年来开发了液压传动变速器，将液压传动系统应用于装载机和推土机等机械设备上，这在世界范围内来看也是一个伟大的尝试。与液力机械传动系统相比，液压机械传动的特点主要有：

（1）　具有更高的传动效率和更宽的高效区，且使用燃料更经济，液压功率流与机械功率流并联的传动形式相结合实现无级变速。公司有关资料显示，液压机械传动装载作业量最大可达到液力机械传动的30%，同时燃料经济性可提高25%之多。

（2）　作业过程中可以自动变速换挡，操作更加便捷，操作员在作业过程中只需要集中精力控制工作装置，而不用根据作业负荷和车速大小等情况来调节挡位，从而有效地提高了工作效率。

三、液压机械传动机理

液压机械传动的工作原理如图1　所示。液压机械无级变速器（　HMT）　由液压调速机构和机械变速机构及分、汇流机构组成，首先由PTO　发动机将输出的动力分为两路，即通过离合器直接传给行星架的机械动力和通过液压传动传给太阳轮的液压动力。差动轮系统将这两路动力合成，再由齿圈将其输出。准备状态下，离合器C1脱开、C2闭合，全部动力经液压传动输出，使工程机械准备好微动和起步；　在作业过程中，离合器C1闭合、C2脱开，通过电子控制系统使液压马达转速na为零，此时发动机的动力全部由机械动力传递，经液压传动的动力为零，传动效率达到最高[2]。由式

（　l）　可以看出，当马达作正反向回转时，输出转速将增大或减小，从而构成可以连续获得变速范围内任何传动比的无级变速传动。

当液压马达的转速na较小时，液压传递的动力也较小，此时机械传递的动力相对较大，传动效率提高[3]。当马达转速na大于零时，车速随着na增加而减小；　na等于零时，机械处于设定的档位车速；　na小于零时，车速随na增大而增大。当偏离档位车速较大，即na较大时，传动效率也较低。若增加档位，在机械传动部分设置变速机械，改变式（1）中的马达转速na，并将变速器的马达转速na限制在较小的范围内，就可以保证变速器在不使用大容量液压马达和液压泵的同时在高效区域工作，从而使传动效率保持在较高的水平。

四、结语

近年来，液压技术迅速发展，液压元件日臻完善，使得液压传动在工程机械传动系统中的应用突飞猛进，液压传动所具有的优势也日渐凸现。可以相信，随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合，液压传动技术必将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥出越来越重要的作用。

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（下半月）.　2008（12）

[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].　机械传动.　2008（06）

[3]　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（下半月）.　2008（12）