行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要組成部分。與工作系統(tǒng)相比,行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅需要傳輸更大的功率,要求器件具有更高的效率和更長(zhǎng)的壽命,還希望在變速調(diào)速、差速、改變輸出軸旋轉(zhuǎn)方向及反向傳輸動(dòng)力等方面具有良好的能力。于是,采用何種傳動(dòng)方式,如何更好地滿足各種工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)的需要,一直是工程機(jī)械行業(yè)所要面對(duì)的課題。尤其是近年來,隨著我國交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程的快速發(fā)展,建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大,工程機(jī)械在市場(chǎng)需求大大增強(qiáng)的同時(shí),更面臨著作業(yè)環(huán)境更為苛刻、工況條件更為復(fù)雜等所帶來的挑戰(zhàn),也進(jìn)一步推動(dòng)著對(duì)其行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的深入研究。
這里試圖從技術(shù)構(gòu)成及性能特征等角度對(duì)液壓傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展及其規(guī)律進(jìn)行探討。
基于單一技術(shù)的傳動(dòng)方式
工程機(jī)械行走系統(tǒng)最初主要采用機(jī)械傳動(dòng)和液力機(jī)械傳動(dòng)(全液壓挖掘機(jī)除外)方式。現(xiàn)在,液壓和電力傳動(dòng)的傳動(dòng)方式也出現(xiàn)在工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)裝置中,充分表明了科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)這一領(lǐng)域的巨大推動(dòng)作用。
機(jī)械傳動(dòng)
純機(jī)械傳動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)平均負(fù)荷系數(shù)低,因此一般只能進(jìn)行有級(jí)變速,并且布局方式受到限制。但由于其具有在穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)效率高和制造成本低方面的優(yōu)勢(shì),在調(diào)速范圍比較小的通用客貨汽車和對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求苛刻、作業(yè)速度恒定的農(nóng)用拖拉機(jī)領(lǐng)域迄今仍然占據(jù)著霸主地位。
液力傳動(dòng)
液力傳動(dòng)用變矩器取代了機(jī)械傳動(dòng)中的離合器,具有分段無級(jí)調(diào)速能力。它的突出優(yōu)點(diǎn)是具有接近于雙曲線的輸出扭矩-轉(zhuǎn)速特性,配合后置的動(dòng)力換擋式機(jī)械變速器能夠自動(dòng)匹配負(fù)荷并防止動(dòng)力傳動(dòng)裝置過載。變矩器的功率密度很大而負(fù)荷應(yīng)力卻較低,大批生產(chǎn)成本也不高等特點(diǎn)使它得以廣泛應(yīng)用于大中型鏟土運(yùn)土機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械領(lǐng)域和汽車、坦克等高速車輛中。但其特性匹配及布局方式受限制,變矩范圍較小,動(dòng)力制動(dòng)能力差,不適合用于要求速度穩(wěn)定的場(chǎng)合。
液壓傳動(dòng)
與機(jī)械傳動(dòng)相比。液壓傳動(dòng)更容易實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)(流量)和動(dòng)力參數(shù)(壓力)的控制,而液壓傳動(dòng)較之液力傳動(dòng)具有良好的低速負(fù)荷特性。由于具有傳遞效率高,可進(jìn)行恒功率輸出控制,功率利用充分,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輸出轉(zhuǎn)速無級(jí)調(diào)速,可正、反向運(yùn)轉(zhuǎn),速度剛性大,動(dòng)作實(shí)現(xiàn)容易等突出優(yōu)點(diǎn),液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。幾乎所有工程機(jī)械裝備都能見到液壓技術(shù)的蹤跡,其中不少已成為主要的傳動(dòng)和控制方式。極限負(fù)荷調(diào)節(jié)閉式回路,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的恒壓,恒功率組合調(diào)節(jié)的變量系統(tǒng)開發(fā),給液壓傳動(dòng)應(yīng)用于工程機(jī)械行走系提供了廣闊的發(fā)展前景。
與純機(jī)械和液力傳動(dòng)相比,液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是其調(diào)節(jié)的便捷性和布局的靈活性,可根據(jù)工程機(jī)械的形態(tài)和工況的需要,把發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、工作機(jī)構(gòu)等各部件分別布置在合理的部位,發(fā)動(dòng)機(jī)在任一調(diào)度轉(zhuǎn)速下工作,傳動(dòng)系統(tǒng)都能發(fā)揮出較大的牽引力,而且傳動(dòng)系統(tǒng)在很寬的輸出轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)仍能保持較高的效率,并能方便地獲得各種優(yōu)化的動(dòng)力傳動(dòng)特性,以適應(yīng)各種作業(yè)的負(fù)荷狀態(tài)。在車速較高的行走機(jī)械中所采用的帶閉式油路的行走液壓驅(qū)動(dòng)裝置能無級(jí)調(diào)速,使車輛柔和起步、迅速變速和無沖擊地變換行駛方向。對(duì)在作業(yè)中需要頻繁起動(dòng)和變速、經(jīng)常穿梭行駛的車輛來說這一性能十分寶貴。但與開式回路相比,閉式回路的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試以及維護(hù)都有較高的難度和技術(shù)要求。
借助電子技術(shù)與液壓技術(shù)的結(jié)合,可以很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的各種調(diào)節(jié)和控制。而計(jì)算機(jī)控制的引入和各類傳感元件的應(yīng)用,更極大地?cái)U(kuò)展了液壓元件的工作范圍。通過傳感器監(jiān)測(cè)工程車輛各種狀態(tài)參數(shù),經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算輸出控制目標(biāo)指令,使車輛在整個(gè)工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,機(jī)器的燃料經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、作業(yè)生產(chǎn)率均達(dá)到最佳值。因此,采用液壓傳動(dòng)可使工程機(jī)械易于實(shí)現(xiàn)智能化、節(jié)能化和環(huán)?;?,而這已成為當(dāng)前和未來工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。