【第七章】
静液压驱动装置的
基本液压回路构成
了解静液压驱动装置
传动比的调节
在蒸汽机时代，蒸汽机通过连杆机构直接驱动车轮，无需复杂的传动装置，随着内燃机、电机等高速原动机的应用，传动系统的作用也得到了强化和发展。
在车辆底盘中，传动系统的任务是将原动机的能量传递给终端输出，构建能量传递的桥梁。
随着高速原动机的发展和应用，传动系统在降速增扭方向上的要求越来越高。
静液压驱动装置作为一种经典的传动系统， 在较为宽泛的传动比上对设备驱动性能的支持能力亦是各装备传动选型设计所看重的因素。
让我们继续研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第七章：静液压驱动装置的基本液压回路构成，了解静液压驱动装置传动比的调节。
在忽略传动效率的影响和不计前置分动箱和后置减速/变速箱的条件下，实时传动比等于并联于主系统中的所有液压马达的实时排量之和与所有液压泵的实时排量之和的比值。即
一般情况下，车辆与行走机械的行驶速度是人们的预期目标值。
人们通过改变原动机转速（等于静液压驱动装置的输入转速）和传动比这两个调节参数来控制静液压传动装置中作为输出元件或执行元件的液压马达的转速，进而控制与之相关的车辆行驶速度。
而车辆或行走机械自身质量引起的惯性力、路面阻力及牵引负荷等，则会对于企图以某一速度行驶及加速过程中的车辆动力传动装置构成以转矩形式表现的负荷。
静液压驱动装置为克服负荷所需的输出转矩对应于液压马达的实时排量及其进出口之间的压差的乘积，而这个实时的压差和实时的流量的乘积又对应于系统的实时输出功率。
人们只能在设计和调试中限定系统压差和功率的最大值，而实际的牵引力和功率的需求值则取决于车辆的实际配置和实时作业条件，并不能由驾驶员直接控制。
不同工况或路面条件下的负荷随行驶或作业速度的变化规律是不相同的，静液压驱动装置的输出转矩或系统压力的变化始终是系统流量或输出转速的函数，只是这种函数关系和规律会根据负荷的特性不同而有所变化。
例如，在铺装良好的路面上的行驶阻力随速度的提高上升得相当缓慢，行驶功率的增加在较低的速度区段大体与速度的提高成线性比例关系，在较高速度时则要加上按指数规律增长的空气阻力的因素。
而当行驶在泥泞松软的地面上时，单单行驶阻力随速度急剧上升这一项就足以使功率需求猛增。
第一种是阀控方式
或称节流型控制或液阻型控制，本质上是通过控制设于主泵系统中的节流元件的开度大小来控制输往液压马达的流量。
节流阀上游的多余流量被分流用于其他系统，或经溢流阀从主系统中导出。
阀控方式的主要优点是控制元件简单、轻小，惯性小、响应快，系统元件通用化程度高和成本低，而且控制装置本身动作所需要的功率也较小，易于与电子调节装置连接。
但阀控的本质是在回路里建立可控的液阻来影响流量的分配，液阻造成的压降和液阻上游分流溢出的流量都不能再用来做功。
由于存在这样的原理性的功率损耗，阀控系统在整个调节范围内的平均效率不可能很高。
系统内液阻和溢流比例越大，系统效率越低。如果用于车辆驱动轮这样的功率较大而又连续运转的场合，则不仅自身消耗掉大量无功能量，而且还要为冷却这些能耗所转化的热量额外再增加能耗。
因此，阀控装置主要用于对于平均效率要求不很严格的间歇动作执行元件的功率传输装置以及功率很小的液压调节控制系统等场合。
为了减小阀控系统的功率损耗，人们曾进行过一些尝试。
对于一些吸油腔允许进入空气或从油液中析出的气体因之具有特殊抗气蚀结构的液压泵，如座阀配流的柱塞泵和某些齿轮泵等，用于开式回路系统时也可以采用在吸油管路中设置节流阀来控制流量的方式，曾见之于早期拖拉机的液压悬挂系统中。
由于此种控制引起的压降很小（百分之几MPa），损失的功率确实不大，但系统刚性较差，且没有可逆性。经常处于半吸空状态的泵的寿命也难以提高。
另有一种类似于电子技术中脉宽调节，通过机械或电子器件使高低压回路按可变时序间断短接来控制平均流量的方式。
由于在短接时段功率消耗很小，工作时段又没有分流，所以也能够提高系统效率。
但其明显的缺点是人为地造成了系统的流量和压力的附加脉动，加之流体介质的惯性远大于电流惯性的原理性问题，这种方式会导致噪声和振动的显著增加，于系统中所有元器件的寿命均不利。
第二种调节输出转速的方式是泵控方式
即一些俄文文献中所称的“容积式调节”。
其基本特征是通过改变液压泵的某些机械性质的结构参数来控制其输出流量，实质上就是采用了可调节排量的变量泵。
目前开式液压系统仍是阀控和泵控并存的局面，而采用闭式回路液压系统的现代静液压驱动装置则绝大多数都采用泵控方式调节主回路中的流量。
与阀控系统只从相对恒定的输入流量中截取一部分供给执行元件，多余的溢流回油箱的方式不同，泵控系统从油源开始其主回路的流量就是“按需产出”的。
由于没有多余流量的溢流损失，泵控系统的能耗比阀控系统明显减少，尤其在小流量、高压力工况下的效率要比阀控系统高出许多。
但是构成泵控系统的变量液压泵的结构远比阀控流量阀为复杂和昂贵，可调部件如柱塞变量泵中的斜盘、缸体和滑动曲柄等的体积、质量以及相关的惯性力和摩擦力较之阀控系统中的调节阀芯都要大得多，所以它的响应较慢，使调节装置自身动作的功率需求较大，元件和控制系统的成本都较高。
这些特点使其更适合应用于对效率要求严格的连续运转的传动装置中。
实际上
对于静液压驱动技术而言，“容积式调节”的称谓似乎要更为全面一些，因为很多情况下对于液压马达也要进行排量调节，而目前似乎还没有人采用与“泵控”相对应的“马达控”这样的比较拗口的术语。
提高静液压驱动装置效率的基本原则之一，是尽量不要在主回路系统中设置具有较大液阻的阀类元件和过滤器等辅助器件，也应尽量避免在主回路中的高压侧引出除了必要的压力检测和反馈信号油口以外的旁通回路。
前者会引起附加的压力损失，后者则会导致有效流量的损失，两者都会导致系统效率的下降并对调节品质有不利的影响。
在某些情况下，可以通过对几个互相并联的泵之间的回路切换进行有级或分段的无级流量调节。这种改变排量的方式更多地被应用在多个互相并联的马达的合成排量的有级切换上。
与纯机械的齿轮换挡的有级变速传动装置不同的是，有级变量的液压泵或液压马达组可以在带负荷的情况下直接切换，并自行吸收流量和速度阶跃式变化时产生的冲击，而无需在回路切换的同时时切断所传输的功率流。
这也是液压传动的一个优点。
不过为实现这种带负荷切换所需要的高压大流量阀组却往往具有可观的体积和质量。
如果仅需要在空负荷乃至停车状态下进行回路切换，则装用高压球阀之类比较轻便的元件即可满足要求。
但是如前所述，闭式回路系统中的主泵输出的流量是难以分配给其他必要的辅助和控制系统的，泵控的闭式回路主系统通常只能专司传输功率流的任务，其他的调节和控制任务尚需由较小功率的辅助泵供油的阀控系统完成。
因此几乎所有的静液压驱动系统中都包含了泵控和阀控两种系统，在以泵控为主的闭式回路系统中，阀控系统仍然是不可缺少的补充。
农历新年停更一次。
第71课将于2月19日和大家见面！
文中提到的液压驱动系统的
速比调节方式有哪几类？
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：第70课 I 了解静液压驱动装置传动比的调节
原创文章，作者：iHydrostatics静液压，如若转载，请注明出处：https://www.ihydrostatics.com
