公路工程機械中液壓傳動技術的應用
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摘要：液壓傳動技術是工業生產中的應用型技術，它主要是借助于液壓驅動的方式，實現對能量的傳遞和輸送，它以受壓流體為主要的傳動介質，并在系統回路的組合之下，實現機械裝置的自動化控制。在這項機械驅動技術之中，可以實現較小的力向較大的力的轉換，更好地實現接卸驅動應用，因而普及應用于我國公路工程的大型機械行走驅動系統之中，并以其獨特的優勢性能，更好地實現復合傳動技術的實踐應用。
關鍵詞：液壓傳動技術；公路工程；機械；驅動；應用
液壓傳動技術具有較大的功率傳遞性能，它可以應用于功率質量比大、高動態的響應場合之中，不僅安裝簡便，而且容易操控，具有故障率低、便于維修的優勢特征。在我國國民經濟迅速發展的時代背景下，液壓傳動技術成為了工程機械中的重要驅動技術，它實現了由傳統機械制造技術向先進制造技術的突破，成為了高新技術的重要載體和組成內容，為公路工程的建設提供了極為強勁的支撐。
液壓傳動技術隨著其自身的發展，應用不斷寬泛，根據液壓傳動技術發展的進程，我們可以將其劃分為以下四個發展階段：
1.1初期應用階段（20世紀40～50年代）。
在這個階段之中，液壓傳動技術還處于摸索的初期階段，人們嘗試性地將簡單的液壓元件和液壓系統，安裝并應用于工程機械之中，在初始階段之中，這些液壓元件和液壓系統的應用還處于較低的水平，系統作業時的壓力還較低，無法實現大功率的傳送，通常工作壓力為2～7MPa。
1.2快速提升階段（20世紀60、70年代）。
在這個發展階段中，液壓傳動系統獲得了高速的發展和提升，在這個發展進程中，液壓傳動系統的壓力不斷提升和增強，其輸送的功率密度也呈大幅度的上升態勢，同時，液壓傳動元件的重量也逐漸下降，產生了較好的應用性能。在這個發展前提下，液壓傳動系統逐漸推廣運用，由工程機械作業拓展到各個機械系統的模塊之中，如：轉向系統、行走系統、制動系統等，在這些液壓傳動系統不斷延伸的態勢下，我國又開發研制出全新的公路工程機械——全液壓挖掘機、全液壓叉車等。
1.3可靠性提升階段（20世紀80年代）。
在這個發展階段之中，鑒于液壓傳動系統在工程機械中的作業環境考慮，液壓傳動系統需要承受塵埃、強烈振動、高溫、冰凍天氣的影響和干擾，這就對液壓傳動系統的工作性能提出了嚴峻的考驗和要求。同時，液壓元件在作業的過程中，由于要經常處于高速運轉和高壓的環境之中，難免引發液壓傳動系統的意外故障。因而，在將液壓傳動系統應用于工程機械的應用中，將液壓傳動系統的可靠性提升作為了研究重點，通過提升液壓傳動系統的可靠性，更好地降低工程機械的系統污染，提升作業效率。
1.4電液控制應用階段。
在現代計算機網絡信息技術和微電子技術的普及應用背景下，工程機械的液壓傳動裝置的現代控制理論正在向實踐轉化。人們逐漸將工程機械的液壓傳動系統與計算機技術相鏈接，通過計算機自動化控制系統，實現對液壓傳動系統的控制，如：液壓傳動系統中的變量泵系統，高速開關閥、步進電機驅動的數字閥等，同時，在液壓傳動技術與計算機技術相聯結的過程中，還開發出了新型的智能型液壓挖掘機、混凝土泵車等公路工程機械機型，極大地提升了液壓傳動技術的應用廣度和深度。
2液壓傳動系統的構成及特點
液壓傳動系統的構成，主要包括以下內容：
2.1液壓動力原件。
在液壓傳動系統的動力原件裝置之中，主要是指液壓泵，它通過將機械能轉換為液壓能，從而實現壓力油的輸送和供給。液壓泵主要由齒輪泵、葉片泵、柱塞泵構成。其中：齒輪泵是在其密閉的空間之內，由兩個及其以上的齒輪相互嚙合，導致動力空間內部的容積發生改變，從而實現液體的傳送。葉片泵則是借助于葉輪的旋轉作用，將機械能轉換為水能、動能、壓能等，使液體在離心力的作用下，相互緊貼。柱塞泵則是在泵缸體之內的往復運動方式，使泵內的空間容積獲得改變，從而不斷吸入和排除液體，使泵內的壓力不斷增高。
2.2液壓執行元件。
它是在壓力油的驅動之下，提供轉矩和速度，并將液壓能轉換為機械能。它的主要內部元件為液壓馬達和液壓缸。其中：液壓馬達的功能在于通過自身不斷的旋轉，而實現液壓能向機械能的轉變。它具有體積小、重量輕的應用優勢。液壓缸的性能在于通過擺動運動方式，實現由液壓能向機械能的轉變。
2.3液壓控制調節元件。
實現對油液流動方向、壓力、流量的有效控制，促使液壓執行元件有效做功。主要是指各種液壓閥類零件，它與電磁配壓閥組合使用，可以實現對管路系統的有效遠程控制。
2.4液壓輔助元件。
這主要是指液壓傳動系統的油箱、油管和濾油器等，它們可以對液壓傳動系統的可靠性產生一定的影響。液壓傳動系統在工程機械中的應用，具有其獨特的優勢，也有一定的劣勢，具體可以分析如下：a.應用優勢：（1）液壓傳動系統的體積較小、重量較輕、慣性力較小，可以在遭受意外沖擊的時候，產生較小的沖擊力。（2）可以實現無極調速，實現區域范圍內的平穩、自動化調節。（3）在電機旋轉方向不變的前提下，可以進行直線的往復運動作業，也可以較好地實現轉向。（4）液壓泵和液壓馬達在油管的連接之下，可以較好地進行空間的合理分布和應用。（5）液壓傳動系統中的元件以油液為工作介質，可以在工作中時常處于潤滑的狀態，受到磨損的幾率較小，因而使用壽命較長。b.應用劣勢：（1）需要有較高的維護技術，并需要確保液壓傳動油液的清潔與安全。（2）液壓元件具有較高的精度要求，因而其制造成本相對較高。（3）液壓系統中的元件工藝技術相對較高，需要有較高的維護水平。（4）以油液為工作介質，容易引發工程施工中的安全隱患。
3公路工程機械中的傳動方式比較分析
3.1機械傳動
純機械傳動的驅動方式具有一定的局限性，通常是在有級變速的條件下運行，具有較低的負荷。然而，這種傳動方式可以獲得較為平穩、高效的傳動效率，而且生產制造的成本較低，因而，在對經濟性要求較為嚴格、調速范圍較小的客車和貨車而言，這種機械傳動的方式還是應用極其普遍的。
3.2液力傳動
在這種傳動模式之下，機械傳動的離合器被變矩器所替代，實現分段的無級調速，它依靠其獨特的趨近于雙曲線的輸出扭矩———轉速特性，可以較好地應用于大中型的公路工程機械之中。同時，這種液力傳動的方式還具有極大密度的功率、較低的負荷應力，可以實現后置動力換擋式的變速器自動匹配負荷，因而，還可以有效地預防動力傳動裝置過載。但是，這種傳動方式也有其局限性，它的變矩范圍較小，制動能力較差，不適宜應用于穩態速度的工程機械領域。
3.3液壓傳動
這種傳動方式可以通過其恒功率輸出控制，實現對系統的流量及壓力的控制。同時，它還可以實現極為充分的功率利用，可以在無級調速的狀態下，實現自如的正、反向運轉。可見，液壓傳動技術中的速度剛性大的優勢使其應用不斷寬泛，在不斷實踐研究的過程中，液壓傳動方式具有更為先進的傳動和控制方式，如：極限負荷調節閉式回路；轉速控制下的恒定壓力狀態；恒功率組合調節的變量等。
4液壓傳動技術在公路工程機械中的應用
4.1液壓傳動與機械和液力傳動的復合傳動技術應用
4.1.1串聯傳動方式。這是在液壓馬達或變速器的輸出端與驅動橋之間的部位，增添機械式變速器，這種串聯的復合傳動方式可以達到調速拓寬的高效率。
4.1.2并聯傳動方式。也即“液壓機械功率分流傳動”方式，在這種方式下，液壓和機械分成了不同的“功率流”，借助于多自由度的行星差速器，可以將這兩個不同的“功率流”加以重組，在可控的狀態下實現無級調節總成的輸出轉速。具有無級調速性能優化、穩態傳動效率高的綜合性特點。
4.1.3分時傳動方式。這是利用機械傳動方式下的高速行駛以及液壓傳動方式下的低速作業，可以更好地滿足特殊施工工況作業狀態下的專用車輛。
4.1.4分位傳動方式。將液壓馬達直接安裝在車輪之內，形成輔助式的液壓驅動裝置，它可以利用液壓傳動的無級調速性能，實現各種傳動方式下的協調與統一。
4.2液壓傳動與電力傳動的復合應用
現代電子信息技術獲得了突飛猛進的發展，在電子信息技術應用之下，可以快速高效地實現對信號的處理，從而快速調節運行速度。在液壓傳動的無級調速性能與電力傳動的信息高效處理性能復合應用的狀態下，可以更好地發揮其功效。
4.3二次調節靜液傳動系統的應用
這是以對液壓元件的調節為前提，以壓力耦聯系統為基礎，在定壓力耦合的狀態下，通過對馬達的調節以平衡負荷扭矩，實現液壓能和機械能的轉換。這是基于傳動狀態下能量的回收及再利用的原理，進行傳動總體、合理的配置，從而有效地改善靜液傳動的控制效能。
結束語
隨著公路工程機械的智能化和機電一體化的快速推進，液壓傳動技術和元件不斷先進，在公路工程機械中的行走驅動作用也日益提升，發揮出日益重要的功能。
參考文獻
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作者：劉振東 單位：江蘇省邳州市公路管理站
