[ 第三章 ]
车辆与行走机械应用静液压驱动技术的发展历程
人类技术的历史似乎永远眷顾多元化模式的和谐发展，而排斥任何一枝独秀的独占企图；虽然拖拉机的功率分流技术已取得了巨大的成功，但这种技术仅适合整体式变速箱的传动布局。而且，同样应用于拖拉机，适合于农业的技术方案与适合于林业的技术方案也有不同。
本期继续王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书第三章的研读之旅，一起来了解静液压驱动技术在车辆和行走机械中的应用发展历程之：拖拉机发展中静液压驱动的应用方案。
并非整体无级变速箱一枝独秀
虽然拖拉机的功率分流技术已取得了巨大的成功，但这种技术的局限除了装机价格较高以外，还在于其形态仅适合整体式变速箱类型的传动布局，运行的高效区也主要是按照农业拖拉机的传统工况所优化，为此不免牺牲了一些其他工况区，如倒驶和起步低速状态的某些性能。有鉴于此，由于变量泵和变量马达等静液压元件性能的提高和应用的普及，现在也仍然有不少中小型拖拉机在采用纯静液压驱动装置的技术路线上继续发展。不仅高地隙中耕拖拉机等形态特殊的产品十分青睐分置式静液压驱动装置在解决整机传动布局方面的那种“柔性”，而且也还存在有一些基于其他原因的用户群体。例如瑞士现存的唯一拖拉机制造厂Sepp Knuessel公司在本世纪初推出的“Rigi Trac”型四轮驱动加四轮转向拖拉机（功率为66和88 KW，见图3-17）就是这样的产品。它们具有绕纵轴铰接的前后车架，难以像具有无架式或半架式底盘的传统拖拉机那样，设置兼有传动和承重功能的整体式变速箱，而改用了将变量液压泵和变量液压马达分开设置的传动方式。其特色之一还在于以45°倾角斜轴变量马达的基础上延伸开发的静液压驱动单元体作为输出元件。这种驱动单元体由变量液压马达和一级齿轮减速器构成，具有双向轴伸的贯通输出轴，无须另设分动箱即可联接前后驱动桥的传动轴。其中所采用的液压马达和Fendt Vario系列无级变速箱中的元件是相似的，具有相当高的效率和较宽的高效区。瑞士多山的农业环境使得用户对于拖拉机在倾斜地面上的行驶机动性和稳定性的关注往往超过了对于动力性和传动效率的要求，这是他们倾向于选用微动性优异和能满足特殊布局要求的静液压驱动拖拉机的重要原因之一。
图3-17 静液压驱动的山地拖拉机和车架（Rigitrac），
下右为其装用的以45°大倾角斜轴变量马达加齿轮传动构成的静液压驱动通轴单元体（据Sauer Bibus）
在小功率级别的高配置型拖拉机上，则继续在使用构造紧凑的整体式静液压驱动变速箱，并成为中系列和轻系列静液压驱动元件的重要应用市场。自1970年代以来，园艺拖拉机即已普遍应用了静液压驱动技术，主要目的是提高操纵的舒适性和简便性，油耗和效率等经济性因素对于此类机械并不那么重要。不过如同其他级别的拖拉机普遍都有增大功率的发展趋势一样，这些园艺拖拉机中较大的机型经过功率的提升和功能增强，许多都发展成为了能够在农用和园艺之间 “跨界”使用的所谓“紧凑型”拖拉机。它们很少被用来从事犁耕之类的重载作业，更多地从事的是一些对牵引力需求不大、而主要以动力输出轴驱动农具工作部件的作业，如旋耕、割草、喷药、前装载和“两头忙”的任务等等。这就使纯静液压驱动装置在这些被用户称之为“第二拖拉机”的辅助性装备上有了较大的生存空间。一些著名的小型柴油机和拖拉机厂商，如日本久保田和洋马等公司深谙此道，陆续推出了多种型号的静液压驱动的小型拖拉机销往欧美市场，其中规格最大者的功率达到了约40 kW。韩国的Daedong公司等也开发了类似的专供外销的产品（图3-18）。
（a）
（b）
（c）
（d）
图3-18 几种纯静液压驱动的中小型拖拉机
a) 以车轮液压马达分置驱动的高地隙中耕拖拉机（据Bosch Rexroth）
b)前后均设有连接工作部件用液压悬挂装置的多功能山地拖拉机（Reform）
c) 安装了割草机的园艺拖拉机（John Deere）
d)带前装载机的紧凑型四轮驱动拖拉机（Daedong）
经过多年的发展，现今中小功率的静液压驱动元件的价格已相当低廉，基于分置式液压驱动装置对于输入和输出端相对位置不很严格的特点，使得人们利用这样的元件搭建一些批量不大、速度不高的简易行走机械成为可能。在20世纪90年代，德国的技术合作协会（GTZ）还曾策划过一项与中国的合作的项目，计划在德国政府的经援资金的支持下，由中国农机企业参照德方此前已试制成功的几种样机的范本，利用退役汽车的底盘构件加装静液压驱动装置的方式，为非洲等发展中国家制造简易拖拉机或自走底盘（图3-19）。这个思路与国内曾一度盛行的利用旧卡车底盘改装半回转的简易液压挖掘机的做法有些类似。但由于种种原因，最终未能付诸实施。
图3-19
德国为非洲发展中国家研制的静液压驱动的简易自走底盘（GTZ）
趋向于采用
分置式静液压驱动装置的林业拖拉机
与主要在平坦的农田中耕作的农业拖拉机不同，林业拖拉机主要承担采伐和集材运输作业，常需要在崎岖的山坡上和遍布伐后残余树桩的林间通道上行驶，对于自身的机动性、通过性和安全性的要求往往超过对牵引性能的要求，因此主要采用具有较高地隙的全轮驱动的构型，有时还需要在行进间分别调节各驱动轮的高度以保持其稳定性。专门设计的现代林业拖拉机还都是一些多功能的作业机械，具有相当复杂的行走推进系统、转向系统和多种工作部件。为这样的机械布置传统的机械传动系统比较困难，采用分置式的液压马达独立驱动各行走轮和旋转工作部件则能较好地解决这些问题。这一趋势在北欧国家生产的一些林业拖拉机上体现得尤为突出，参见图3-20。
图3-20
多功能的静液压驱动的林业拖拉机（据Metso）
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：第三章 车辆与行走机械应用静液压驱动技术的发展历程
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