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液壓傳動技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展(2)
    3、發(fā)展中的復(fù)合傳動技術(shù)

    從前面的分析可以看出，應(yīng)用于工程機(jī)械行走驅(qū)動系統(tǒng)中的基于單一技術(shù)的傳動方式構(gòu)成簡單、傳動可靠，適用于某些特定的場合和領(lǐng)域。而在大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，這些傳動技術(shù)往往不是孤立存在的，彼此之間都存在著相互的滲透和結(jié)合，如液力、液壓和電力的傳動裝置中都或多或少的包含有機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，而新型的機(jī)械和液力傳動裝置中也設(shè)置了電氣和液壓控制系統(tǒng)。換句話說，采用有針對性的復(fù)合集成的方式，可以充分發(fā)揮各種傳動方式各自的優(yōu)勢，揚(yáng)長避短，從而獲得最佳的綜合效益。值得注意的是，兼有調(diào)節(jié)與布局靈活性及高功率密度的液壓傳動裝置在其中充當(dāng)著重要角色。

    3.1 液壓與機(jī)械和液力傳動的復(fù)合

 (1) 串聯(lián)方式

   串聯(lián)方式是最為簡單和常見的復(fù)合方式，是在液壓馬達(dá)或液壓變速器的輸出端和驅(qū)動橋之間設(shè)置機(jī)械式變速器以擴(kuò)大調(diào)速的高效區(qū)，實(shí)現(xiàn)分段的無級變速。目前已廣泛用于裝載機(jī)、聯(lián)合收獲機(jī)和某些特種車輛上。對其的發(fā)展是將可在行進(jìn)間變換傳動比的動力換擋行星變速器直接安裝在驅(qū)動輪內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了大變速比的輪邊液壓驅(qū)動，因而取消了驅(qū)動橋，更便于布局。

  (2) 并聯(lián)方式

    即為通常所稱的“液壓機(jī)械功率分流傳動”，可理解為一種將液壓與機(jī)械裝置“并聯(lián)”分別傳輸功率流的傳動系統(tǒng)，也就是是利用多自由度的行星差速器把發(fā)動機(jī)輸出的功率分成液壓的和機(jī)械的兩股“功率流”，借助液壓功率流的可控性，使這兩股功率流在重新匯合時(shí)可無級調(diào)節(jié)總的輸出轉(zhuǎn)速。這種方式將液壓傳動的無級調(diào)速性能好和機(jī)械傳動的穩(wěn)態(tài)效率高這兩方面的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，得到一個(gè)既有無級變速性能，又有較高效率和較寬高效區(qū)的變速裝置。

   按其結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合式傳動裝置可分為兩類：第一類為利用行星齒輪差速器分流的外分流式，其中常見的分流傳動機(jī)構(gòu)又可分為輸入分流式和輸出分流式兩種基本形式；第二類為利用液壓泵或馬達(dá)轉(zhuǎn)子與外殼間的差速運(yùn)動分流的內(nèi)分流式。

    日本小松公司開發(fā)的這種復(fù)合方式的液壓傳動變速器，已經(jīng)應(yīng)用在裝載機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械上。德國Fendt拖拉機(jī)生產(chǎn)的采用Vario型無級變速器裝備的農(nóng)用拖拉機(jī)，到2003年總銷量超過了30000臺。

    由此可以看出，這種新型的傳動裝置已日益成為大中功率液力傳動和動力換檔變速器的有力競爭者。

  (3) 分時(shí)方式

    對于作業(yè)速度和非作業(yè)狀態(tài)下轉(zhuǎn)移空駛速度相差懸殊的專用車輛，采用傳統(tǒng)機(jī)械變速器用于高速行駛、附加液壓傳動裝置用于低速作業(yè)的方式能很好地滿足這兩種工況的矛盾要求。機(jī)械——液壓分時(shí)驅(qū)動的方式在此類車輛上的應(yīng)用已很普遍，這一技術(shù)也已被應(yīng)用于飛機(jī)除冰車和田間移栽機(jī)等需要“爬行速度”的車輛和機(jī)具上。

    (4) 分位方式

    把液壓馬達(dá)直接安裝在車輪內(nèi)的“輪邊液壓驅(qū)動裝置”是一種輔助液壓驅(qū)動裝置，可以解決工程機(jī)械需要提高牽引性能，但又無法采用全輪驅(qū)動方式，難以布置傳統(tǒng)的機(jī)械傳動裝置的問題。液壓傳動的無級調(diào)速性能使以不同方式傳動的驅(qū)動輪之間能協(xié)調(diào)同步，這在某種意義上也可視為一種功率分流傳動：動力機(jī)的功率被分配到幾組驅(qū)動輪上，經(jīng)地面耦合后產(chǎn)生推動車輛運(yùn)動的牽引力。目前，許多工程機(jī)械制造廠商將這一技術(shù)用于具有部分自走驅(qū)動能力的，諸如自走式平地機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)這樣的工程機(jī)械上。

    3.2 液壓與電力傳動的復(fù)合

    由于現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在信號處理的能力和速度方面占有很大的優(yōu)勢，而液壓與電力傳動在各自功率元件的特性方面各有所長。因此，除了現(xiàn)在已普遍存在的“電子神經(jīng)+液壓肌肉”這種模式外，兩者在功率流的復(fù)合傳輸方面也有許多成功的實(shí)例，如：由變頻或直流調(diào)速電機(jī)和高效、低脈動的定量液壓泵構(gòu)成的可變流量液壓油源，用集成安裝的電動泵－液壓缸或低速大扭矩液壓馬達(dá)構(gòu)成的電動液壓執(zhí)行單元，以及混合動力工業(yè)車輛的驅(qū)動系統(tǒng)等。

   3.3 二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)

    二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)是通過對液壓元件所進(jìn)行的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)液壓能與機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換。一般來說，它的實(shí)現(xiàn)是以壓力耦聯(lián)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，在一次元件(泵)及二次元件(馬達(dá))間采用定壓力偶合方式，依靠實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)馬達(dá)排量來平衡負(fù)荷扭矩。目前，對二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)進(jìn)行研究的出發(fā)點(diǎn)是對傳動過程進(jìn)行能量的回收和能量的重新利用，從宏觀的角度對靜液傳動總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的配置以及改善其靜液傳動系統(tǒng)的控制特性。

    為了使不具備雙向無級變量能力的液壓馬達(dá)和往復(fù)運(yùn)動的液壓缸也能在二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的恒壓網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，出現(xiàn)了利用二次調(diào)節(jié)技術(shù)的“液壓變壓器”，它類似于電力變壓器用來匹配用戶對系統(tǒng)壓力和流量的不同需求，從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的功率匹配。

    二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)與傳統(tǒng)靜液傳動系統(tǒng)相比，其優(yōu)點(diǎn)是更便于控制，能在四個(gè)象限中工作，可在不轉(zhuǎn)變能量形式情況下回收能量，進(jìn)行能量的存儲，利用液壓蓄能器加速可大大提高加速功率，且系統(tǒng)中無壓力峰值，由于一次元件和二次元件分開安裝，可通過一個(gè)泵站給多個(gè)液壓動力元件提供油源，減少了冷卻費(fèi)用，設(shè)備的制造成本降低，系統(tǒng)效率高。

    二次調(diào)節(jié)靜液傳動與電力傳動相比，具有閉環(huán)控制動態(tài)響應(yīng)快、功率密度高、重量輕、安裝空間小等優(yōu)點(diǎn)。

     由于二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，使它在很多領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。國外已將其成功應(yīng)用于造船工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、大型試驗(yàn)臺、車輛傳動等領(lǐng)域。奔馳汽車公司已將二次調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用于無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)中的行駛驅(qū)動。

     4、結(jié)束語

    自2O世紀(jì)9O年代以來，工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)向工程機(jī)械的滲透，工程機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展，對工程機(jī)械行走驅(qū)動裝置提出的要求也越來越苛刻。近年來，液壓技術(shù)迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動在工程機(jī)械傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，液壓傳動所具有的優(yōu)勢也日漸凸現(xiàn)�？梢韵嘈�，隨著液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及傳感技術(shù)的緊密結(jié)合，液壓傳動技術(shù)必將在工程機(jī)械行走驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用。
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