S33《车辆与行走机械的静液压驱动》| 静液压驱动功率传输元件的分类及发展沿革

【第四章】

 静液压驱动功率传输元件

的分类及发展沿革

静液压驱动装置中的功率传输元件主要包含输入端的液压泵和输出端的液压马达，它们的发展沿革和上一章所介绍的应用静液压驱动装置的各种整机的发展联系密切。

车辆与行走机械静液压驱动装置功率传输元件的主力是工作压力较高的轴向和径向柱塞式变量液压泵以及定量或变量液压马达，只有一小部分在输出端采用了摆线齿轮式液压马达。

这些元件是现代静液压驱动装置的核心技术的载体，它们的性能和品质对于整套装置乃至整机性能都有举足轻重的影响，在一定意义上可以与电子芯片对于现代电子设备的作用相比拟。

当然，静液压驱动装置的系统集成的水平高低同样是一个重要的因素，两者在一定条件下可以代偿互补，但却不可能过分偏废。

静液压功率传输元件和行走机械所应用的其他液压阀、液压缸等液压控制元件一起，已构成一个有别于工业设备液压元件的专门的行走机械液压元件门类。

让我们一起开启王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第四章，从行走机械液压元件与工业设备液压元件的主要区别开始，

了解静液压驱动功率传输元件的分类及发展沿革。

工业设备用液压技术主要用于固定在厂房中和仅进行有限移动的机械设备，典型的如油压机、注塑机、轧机、机床和材料试验机等，简称“工业液压”。

后者直译似应为“移动设备用液压”，但实际上它主要仅用于在地面行驶的车辆、机械和设备，如工程机械、农业机械、自卸卡车等，并没有完全涵盖航空、航天和航海等同为“移动”设备的领域。

所以称为行走机械用液压和简称为“行走液压”似乎更为贴切。航空、航天和航海等设备采用的液压元件中一部分直接借用了工业和行走机械用的产品，另一部分则完全是专用的。其实类似的现象在其他领域也都存在。

诸如汽车行业使用的发动机、齿轮箱、电器仪表、操纵部件乃至轴承、紧固件、接插件等等和固定设备使用的都存在或大或小的差异。

人们无法使用通用设备齿轮减速器的规范来设计和制造汽车变速箱，也无法在汽车上安装为机床配套的开关和把手，就是这种按照个性化需求发展的不同产品特征的例证。

就工作原理和内部的基本结构而言，行走机械所装用的各种液压元器件与工业固定设备上的没有很大区别，许多产品实际上也是通用或至少是可以变通代用的。

但基于使用环境及整机形态的不同，行走液压元件相对于工业液压元件之间的差异正在逐渐增多（图4-1）。主要是

行走液压的所有元件和管道系统都不可避免地要经常承受行驶中的颠簸和冲击载荷，因此常用的多片组合式多路滑阀的夹紧螺栓要比工业液压中叠加阀的粗得多。

工业液压使用的一些型式的冷却器及其支架往往也经不住行驶时若干个g加速度的惯性力负荷，行走液压的同类部件需要有专门的强度设计和减振措施；

行走液压的元件和系统还应能耐受风霜雨雪和扬尘等恶劣的外场工作环境，表面处理方式以及管接头、电插头等的防护形式与工业液压的也有区别。

此外，两者使用的车载电源和市电的制式和电压通常也都不同。

为紧凑计，行走液压装置的元件内流道和外接管道的通径一般选得较细，流速较高，加之受液压油箱和冷却器容量等限制，液压油温变化的幅度显著高于工业液压。

例如军用车辆和军用工程机械的液压装置要求在-41℃至+50℃的环境温度下运行，液压油温达到70 – 80℃（手不能触摸的温度！）是正常的，短期甚至可达120 – 130℃以上，即与内燃机的润滑机油的工作温度相当。

在严冬季节的户外启动运行前，液压油温又可能低至 – 20°C以下。而工业液压设备的油温通常都能控制在50℃上下。因此一般而言，行走液压的运行条件要苛刻得多。

两类液压元件在对于许用峰值压力、连续工作压力、寿命和控制精度方面的要求各有侧重。

行走机械的载荷不确定性较强，在液压系统内体现系统压力波动剧烈。

例如，装载机驱动轮在铲斗插入物料时和挖掘机铲斗撕开物料时，液压系统的峰值压力都可能是其平均工作压力的2倍以上。

但这种峰值压力作用时间很短，因此选用元件时应有较大的瞬间耐压强度储备；

工业固定设备的载荷及相关的液压系统的压力则较有规律，设计时常将功率型元件的平均负荷率设定得较为饱满，需要更多地关注在连续带载运行情况下的寿命和可靠性问题。

例如某型液压马达用于行走机械时，标称最高压力达45 MPa，平均压力25 MPa；但完全一样的产品用于工业液压时，许用的最高压力下降到32-35 MPa，连续运行压力只有16 – 20 MPa。可见各有各的难点。

后者使用较多的一些液压系统，诸如“负荷传感液压系统”和闭式回路的静液压驱动系统等，在工业固定设备上很少使用。

专门为闭式回路系统研发和制造的以双向变量液压泵为代表的一些功率传输元件主要用于行走液压；

反过来，工业液压中常见的使用专门的调速阀调节流量等的元件和系统，在行走液压里则比较罕见。

行走液压元件中有许多是为特定主机量身打造的“非标”元件，很多还是集成于整机其它部件中构成的一体化总成。

如拖拉机的液压提升器和静液压机械功率分流变速箱，汽车上的自动换挡液压装置等。

而且即使是行走液压中的通用元件，在轴伸、安装法兰和联接油口的尺寸方面也常执行车辆行业专用的标准，而不都是工业液压元件标准。

工业液压设备的液压能源来自连接于公共动力电网上的电机拖动的液压泵组，而行走液压却要自设动力源，最常用的是采用内燃机拖动液压泵。

相比之下，前者很方便地利用了电网能源，但也正因此而正在被能更直接的利用电能驱动和以电量信号控制最终用户的电力传动所取代；

后者在获取输入能量方面的麻烦程度与移动设备的电力传动处于同等地位，反而有更多的机会通过自身固有的优势保持着更大的生存和发展空间。

由于存在以上的差异，加上液压技术在各种主机领域中的地位和配套方式的不同，在日益强调产品个性化的工业发达国家中，越来越多地把液压产业也细分为工业液压和行走液压两大部类。

虽然一些大的企业集团仍在兼营两个部类，更多的中小企业的产品纲领则或工业液压，或行走液压，泾渭分明。

静液压驱动装置及其组成元件属于行走液压技术范畴。

即使在行走液压领域中，静液压驱动装置所应用的液压泵和液压马达等功率传输元件当前也已发展成为一种相对独立于其他液压控制系统用元件的专门产品门类。

行走驱动和工业应用对

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