工程机械中静压传动系统形式及调节原理.

工程机械中静压传动系统形式及调节原理
工程机械的动力一般为柴油机，其输出扭矩基本是恒定的，扭矩曲线不是理想的牵引力双曲线，如图1(a)，当扭矩超过最大值时柴油机会熄火。

而一个理想的能量传动系统应能在整个转速范围内提供不变的功率(恒功率)，即速度增大时扭矩减小，反之亦然。

为改善柴油机的外工作特性，须增加其它传动控制装置，如:机械传动、液力传动、液压传动及其组合形式。

对齿轮式机械传动，系统换档的特性如图1(b)中虚线所示，它与理想的曲线差别很大。

对液力传动系统、液压传动系统通过设计可获得接近理想的牵引力双曲线，如图1(b)中理想扭矩、功率特性曲线。

静液压传动在低速区域可获得确定的扭矩，如图1(c)中的曲线l、2，而液力传动的扭矩随速度的增加而减少，只要一开始工作驱动力会急剧下降，如图1(c)中曲线王4。

因此，目前工程机械中除了工作装置、转向、制动系统采用液压传动外，在行走驱动系统中也广泛采用静液压传动作为传动装置，它不仅可实现车辆行走机构无级调速，而且是实现机、电、液一体化的操纵与控制的保证，所以全液压技术是工程机械的一个重要发展方向。

起动力矩大，当车辆在行驶中作业时，要求有低速大扭矩的特性，低速大扭矩马达可实现低速运行，虽然此时柴油机转速降低，但液压系统压力不变，牵引力不会下降。

低速传动效率比液力传动高，高速传动时效率低于液力传动，一般工程机械以低速的加减速为主，所以高效率区范围大。

对液压传动本身，与齿轮传动和液力传动相比，对单一的传动装置液压传动效率低。

对需要变速的整机来说，效率是随工况而变化的，如变量泵+定量马达最高效率在高速区段，变量泵十变量马达最高效率在中速区段。

当液压传动的各个环节均可调时，可使整个效率匹配在最佳点上，并将常用转速调到低油耗处，节油效果明显。

作业过程中液压传动总是恒功率输出(发动机始终在额定工况下工作)。

为了实现对功率分流的合理匹配，普遍采用变量泵加控制调液压系统来满足工程机械对功率分流的要求。

而控制调节的实现方法有DA(速度敏感控制)、DG(方向操作液压控制)、DR(恒压调节)、ED(电液比例调节)、HD(液压调节)注IW(机械伺服液压控制)、服(恒功率调节)、玲(负荷传感控制)以及FzA、巧G、G 比(电子控制)等。

制动系统也由行驶驱动系统实现，且系统转向迅速，车速控制精确，操作省力、舒适。

液压制动操作方便，且制动时有功率回收效果，燃油经济性好。

某些机型由于省去变速箱或差速器、传动轴、驱动桥以及轮边减速器等，发动机可任意布置，降低车辆重心，增加车辆的稳定性，提高车辆设计的灵活性。

操作方便、简捷、灵敏、准确。

可借助液压元件和各种回路实现液压反馈，对第1期罗艳蕾:工程机械中静压传动系统形式及调节原理传动系统进行液压控制，利用电控和微机易于实现自动控制。

静压传动系统的优势
众所周知，传动系统是影响一辆汽车行驶性能好坏的关键的组件之一，对叉车而言更是如此。

因为用途和工况的不同，叉车的行驶工况更复杂，需要频繁地完成起动、停止、换向等动作，这对叉车的传动系统提出了很高的要求。

叉车的传动系统性能和叉车加速快慢、易操作与否、爬坡性能如何、油耗经济性、可靠性、安全保障等息息相关，而这些因素将进而影响到每个货物托盘作业速度和作业经济效益。

当传动系统出现问题，叉车就不得不“罢工”，所以每个客户无不希望自己的叉车就像“铁牛”或“永动机”一样，一辈子不出问题，具有高可靠性和低故障率。

林德凭着独有的静压传动系统的优越性能为客户叉车的传动系统实现了这个“不可能”的可能。

为什么林德的静压传动系统能够长时间工作而不出现问题并确保几乎没有机械磨损呢？这得从了解林德静压传动系统的结构、原理开始。

林德静压传动系统由一个柱塞变量泵和两个柱塞马达组成，发动机把扭矩传递给柱塞变
量泵，柱塞泵再把压力能传递给柱塞马达，最后由马达传递给驱动系统（车轮）。

可以看出，柱塞泵和柱塞马达是传动系统的关键部件，它们决定了传动系统的效率、性能和寿命。

再来看一下静压传动系统是如何实现几乎无机械磨损工作的。

静压传动系统的所有部件处于一个封闭的油路中，工作时内部的压力高达380~430bar（bar=1.02kg/cm2），由于采用了独特的设计方式和高水平的制造工艺，柱塞泵和柱塞马达有机械连接的地方，在高压油的作用下，可在表面形成一层约几个微米的高压油膜，这层油膜避免了球头和球塞、柱塞和柱塞孔等元件之间的机械接触，从而也避免了机械磨损，使整个静压传动系统有很长的使用寿命。

该系统的卓越特性是其他传动方式（如传统叉车的机械/液力变矩方式）无法实现的。

静压传动系统除高可靠性、长寿命的特点之外，还有许多其他传统传动方式不可比拟的优势：
1.林德工程师结合静压传动系统的特点，设计出只需一前、一后两个踏板即可完成所有动作的简易操作系统。

当司机需要前进时，踩下前进踏板，叉车即可自动加速前进。

踩下踏板行程越多，叉车速度越快；松开踏板，叉车自动减速并停止。

反向驾驶亦是同样道理。

这样，用脚踏板代替传统叉车的油门、刹车踏板、换向杆三个机构，独有的静压传动系统使林德叉车的驱动系统拥有十分优越的操控性能，前后换向灵敏、控制精确，使看似笨重的叉车可以完成许多令人叫绝的“细活”：用车轮压打火机；做订书机的工作等。

由于静压传动系统的斜盘角度的变化是连续的，整个调节过程中输出速度的变化也是连续的，即可轻而易举且实现了无级变速。

2.由于采用了静压传动系统，斜盘式变量柱塞泵的斜盘代替了离合器、变速箱的功能，控制着行驶速度和方向。

独立运行的两个柱塞马达（连接着驱动轮）之间只有油路存在，可自动实现差速功能，无需差速器。

林德叉车相比传统叉车减少了离合器、差速器、变速箱等易换部件，大大降低了维护成本。

同时，静压传动系统实现了神话般的无磨损制动功能，从而节省用户在刹车片方面的维护成本。

由于静压传动系统的斜盘式变量柱塞泵、两个柱塞马达和油路是处于一个全封闭的系统里，当泵没有油流出时（即松开踏板的状态），液体的不可压缩性将迅速迫使马达停止转动，从而实现无磨损制动，因此不需要专门的制动机构，降低运行成本。

3. 先进的节油功能。

静压传动系统具有独特的发动机转速匹配功能，使得发动机的最佳性能得以体现，且节省油耗，减少尾气排放和降低噪音。

静压传动可以将发动机的转速控制在非常合理的范围内。

以叉车举例说明，当静压传动叉车的行驶速度在0~9千米/小时的范围（叉车工作时经常处于的速度范围）内变化时，通过改变斜盘的角度即可满足，而发动机的转速保持大约在1500转/分，只有当叉车行驶速度大于9千米/小时后，才需要提高发动机的转速来获得更高的行驶速度；而液力变矩传动叉车的发动机转速是随着叉车行驶速度不断升高的，在同样的工况中，静压传动叉车的发动机的平均转速比其他叉车低大约30%。

对于工程用柴油发动机来说，中低转速时既能获得较高的扭矩，能耗和排放也能维持在较低的水平。

林德静压传动叉车从诞生到现在已有50年历史，它凭着高性能、高效率、可靠性、安全性、低故障率等优异特性，不但赢得了广大客户的喜爱，也成为叉车中的经典
静压传动系统在装载机上应用
小型轮式装载机行走驱动系统中，有机械、液力、液压、电力四种传动方式。

行走驱动系统是工程机械的重要组成部份，不仅要传输驱动功率，要求具有较高效率和较长的使用寿命，并且在变速调速、差速、改变输出轴旋转方向及反向传输动力等方面具有良好的能力。

装载机行走系统最初主要采用机械传动和液力传动方式，随着科技发展和装载机在特殊工况条件下使用，液压传动和电力传动也在装载机行走系统得到广泛应用。

1.机械传动
国内机械传动装置仅用斗容量为0.5立方米以下的装载机，它一般直接采用汽车或拖拉机的传动装置，即离合器和变速器。

具有制造成本低、传递效率高、可拖动、维修方便等优点。

主要缺点是操纵复杂、费力，离合器和变速箱寿命较低。

2.液力传动
液力传动是轮式装载机的主要传动形式，我国液力传动轮式装载机的生产已形成一个系列，一般用于斗容量为0.5~3.5立方米装载机。

液力传动变矩器取代了机械传动中的离合器，具有分段无极调速能力。

取消了人力换档变速箱改用动力换档变速箱，变矩器能吸收在作业时传给传动系统的冲击和振动，能平稳地插入料堆，并可随外界载荷变化自动调速，不会因超载而使发动机熄火，可在不停车情况下进行换档，操作轻便，工作可靠性高。

其主要缺点是功率损失大，传动效率较低，结构复杂，维修不方便。

3.电传动
由柴油机驱动交流发电机发电，以此来驱动装在变速箱或车轮上的直流电动机进行传动，可实现无极调速。

这种传动检查方便，维修简单，工作可靠。

缺点是受机电设备的限制作业环境小，电机设备质量大，费用高，目前大型装载机和部分中小型井下装载机使用这种传动方式。

4.液压传动
用柴油机带动高压油泵产生高压油，通过管路和控制系统驱动液压马达，靠马达正转与反转来实现装载机的前进和倒退。

这种传动方式传动效率高，减少传动零件，简化了传动系统，减轻了整机质量，并可在一定范围为内实现无级调速，使传动更平稳。

这种传动方式目前只用在中小型装载机上。