[ 第三章 ]
车辆与行走机械应用静液压驱动技术的发展历程
液压挖掘机产品上静液压驱动技术的应用与发展
静液压驱动技术最早应用于军用武器系统，在20世纪的二次世界大战中有了迅速的发展。真正用于驱动地面车辆的行走装置，已是20世纪50年代的事情。二战后军用技术转民用，工程机械也是受益主体之一。
广义的工程机械的称谓实际上与建筑机械、筑路机械、矿山机械和前述起重运输机械以及诸多工业车辆等等都有交集，此处论及的工程机械主要是以与土石方打交道的铲土运土机械。
其中挖掘机的行走装置基本上只供自行移位和偶尔推土清场使用，很少参与挖掘以外的作业；其他的如装载机、推土机、铲运机和平地机等机械，则多多少少与农业拖拉机相类似，都是要靠发挥行走装置的推进力或牵引力来完成作业。但它们各自的载荷谱又有所不同。
装载机作业中行走装置需要频繁进退，在低速铲入掘起时需要很大的推进力，在带载移位时需要迅疾增速和制动，在转场时又需要达到35-40km/h的较高的平均行驶速度，但在后两种工况中其行走装置所需推进力却显著减小。
相比之下，农业拖拉机犁耕时的推进力负荷谱接近于持续满载，只有在地头换向折返时短时间的间歇。推土机及铲运机的负荷为渐进地增长后，具有较长的轻负荷运行时间，属于大间歇周期性交替变化负荷。
平地机械则有需要长时间持续承受波动阻力负荷的特点，但平均负荷强度不如拖拉机犁耕时那样高，波动幅值没有装载机那么大。这几种机械在行走装置和工作部件之间的功率分配方面也有较大差异。
推土机、铲运机和平地机的工作部件液压系统通常仅在调整推土板、铲斗和铲刀高低位置时才有动作，所需功率用于克服被提升工作部件的自重加上其中的物料重量，以及提升过程中工作部件与所接触物料之间的摩擦力，升降速度和动作幅度都不大，所需功率量值占发动机总功率的比例相当小。
而装载机则不同，它们的铲斗和提升臂在剥离、掘起物料和快速提升的过程中需要很大的功率。选用动力传动装置时，需要考虑到不同机械的负荷状况的差异，同时也应关注它们的整体形态和动力传动装置布局的特点。
今天，我们继续王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书第三章的研读之旅；首先来了解静液压驱动技术在工程机械系列产品中的应用之：液压挖掘机产品上静液压驱动技术的应用与发展。
挖掘机堪称是当今应用液压传动和控制技术最为广泛和最为成功的行走机械。当今除了最大规格的巨型矿用正铲挖掘机采用电力传动以外，全世界百分之九十五以上的挖掘机都是液压传动的。
当然，由于挖掘机的主要功率用于驱动铲斗等工作部件中的多组液压缸，使用开式回路对于这样的多用户系统更为适合。
其系统中除了某些机型为考虑能量回收而在上车回转机构中采用了闭式液压回路外，行走机构的驱动装置一般没有使用单独的闭式回路系统，而是将其集成于公共的开式液压系统之中。
但开式和闭式回路两者在行走液压领域内的高压柱塞泵、柱塞马达等主要元件的核心技术方面却是相通或者相近的。静液压驱动技术的发展，对于普及和推广液压挖掘机同样起到了巨大的支撑和促进作用。
而液压挖掘机的广泛应用，特别是在各项重大工程和抢险救灾的场面中频繁出镜，无疑又为广大公众了解和体会行走液压传动和控制技术的意义和风采树立了良好的实物形像（图3-49）。
图3-49
液压挖掘机奋战地震灾害引起的山体塌方和堰塞湖的震撼场景
（新华网）
液压挖掘机多为履带式的。以其液压驱动的履带行走装置和液压操纵的工作部件相配合，还能使其具备优异的越障性能。
很多熟练的驾驶员利用铲斗、升降臂、回转盘和履带的相互协调动作操纵小型挖掘机攀上、爬下卡车车厢，一个人独立完成驾驶卡车转运和操作挖掘机作业的全过程已是家常便饭。
如果挖掘机配有推土板，上下卡车还更为方便快捷。这种一车加一机的“随行”挖掘机配置方式在国内建筑机械租赁市场已很普遍，比起需要专门研制的随行叉车来说要方便许多。
液压挖掘机上所派生出来的这种“特异功能”，应该对于步行机构等非轮式行走装置的研究有所启迪。
轮式液压挖掘机多为中小型的，特点是具有较高的转场行驶速度（图3-50）并因之适合用于市政工程、应急抢险作业和军事目的，近年来的发展势头似乎已与履带式液压挖掘机不相上下。
图3-50 贵州詹阳动力制造的的轮式液压挖掘机的最高速度超过了50km/h，除了市政工程和军事用途外，还是应对突发事件和抢险救灾的重要装备
上海建筑机械厂早期曾批量制造过以国产径向柱塞泵和内曲线液压马达为核心动力传输元件的履带式液压挖掘机，并以此带动了国内内曲线液压马达的研制和生产。
不过后来在挖掘机上应用的却主要是高速柱塞液压马达和行星齿轮减速器构成的驱动单元体。
目前，我国是世界上生产液压挖掘机数量最多的国家，大概也是液压挖掘机最大的市场。中国挖掘机行业在整机设计、系统集成和制造技术方面都有了长足的进步。
但和其他许多产品一样，当前我国还只是这一领域的“大国”，而非“强国”。尤其遗憾的是，其中的核心液压元件和电液控制装置大部分仍然依靠进口，这种状况同样也困扰着其他领域国产静液压驱动的车辆与行走机械的制造厂家。
挖掘机的行走装置
采用履带驱动或轮式驱动
各有什么特点？
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2022/2
注明
以上内容引用或改编自王意先生著作《车辆与行走机械的静液压驱动》化学工业出版社，2014.
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
本文来自波克兰液压，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。
