上世纪末,在一些工业固定装备中,液压传动开始被新锐的电传动技术所取代,但是包括工程机械在内的行走机械领域,它的发展势头却更加强劲,不仅出现了许多对于液压技术依赖程度很高的新型机械,而且液压挖掘机甚至在挤占重达上千吨的巨型电铲的领地。这得益于液压技术在工程机械的作业环境下表现出的一些突出优点,诸如较高的功率密度、强大的调控功能、良好的匹配适应性以及在系统布局方面的灵活性等等。起初是工程机械的功能需求引入了液压技术,现在则是液压技术的发展促进了工程机械的创新进步。
工程机械液压技术在持续进步
●更有效的节能减排。虽然液压元件本身的效率低于机械传动部件,但整机的能耗是由动力传动的所有环节在同一时刻各自效率的总乘积所决定的,借助液压系统良好的调节和匹配性能,许多液压传动的工程机械的能耗已显著低于机械和液力传动的机型。首先是改善了液压元件本身的效率,例如研制大摆角的斜轴型变量泵、运转参数宽广的径向柱塞马达以及流动阻力较小的插装阀等;其次是依靠先进的系统集成和电子实时调控技术综合优化了各环节的运行参数。人们还开始更为关注一些关乎能耗的细节。
●更加精细准确的操控。低端的液压装置只能让工作装置完成冲击性启停的粗放工作,而高端产品则要求它们定位精准、起降轻柔、快慢自如、减少废功。
●更安全、更舒适、更高效的人性化操作环境。创造一个使操作人员能够长时间稳定保持敏捷精确的体力和精力的更为人性化的环境,包括设置工作部件和驾驶室和座位的减振系统、自动化对位和轨迹控制系统和自诊断系统等。
●降低液压元器件的成本。许多工程机械上液压技术的应用仍然局限在工作装置和转向装置方面,尽管大量实践已证明静液压驱动的行走装置能使装载机、推土机、叉车等获得更为优越的操控性能并具有明显的节能效益,但推广这一技术需要降低高性能元件的造价。
多种技术的契合是工程机械液压技术进步的必由之路,各种文化、学科、语言、艺术和技术的契合已成为促进人类文明和谐发展与进步的巨大动力,液压技术的进步同样植根于多种技术的相互契合。

电子与液压技术的契合顺应向信息化发展
电子传感器、操控指令与反馈信号的电子传输以及智能化电子解算系统的引入极大地提高了液压系统的控制品质。而这种按用户需求分配流量并能回收多余能量的节能技术本身又是借鉴了恒压电力网络的运行模式。
机载计算机控制的液压系统具有实时改变多用户回路,并精细控制它们的工况的转换过程的能力,已成功应用于装载机行走驱动系统中多个液压马达的在线切换、挖掘机动臂油缸举升下降时回收势能等具有节能效益的切换回路中。
一个意义深远的创新是变量液压泵和马达的数控配流技术,它用电子转角信号经过数字控制系统和高速电磁阀的电气关联取代了以机械方式关联主轴转角的配流机构,又以电子脉宽无级调节柱塞的有效行程的方式取代了传统的变量机构。这一源自内燃机的电控喷油技术的系统在配流过程的启闭特性、密封特性和流动特性等方面都得到了优化,在机械和容积效率方面都有了显著的改善。这项已应用于兆瓦级大功率风电设备的技术也被成功移植到了油液混合动力车辆的驱动系统中。
电子与液压技术的契合还促成了整机综合管理系统的发展。它根据每一个动力、传动和工作装置中的实时运行信息与给定的操控指令进行比较并进行实时调控,可满足不同的调控目标函数的要求。这一技术在汽车产品中已十分普及,各种液压传动和控制在工程机械上具备应用智能化信息技术的基本条件。
机械与液压技术的深度契合实现了高效率与无级变速的优势互补,液压机械功率分流传动是一种将液压与机械功率流“并联”传输处理后再合流输出的系统。其目的是把机械传动较高的效率和液压传动良好的调速性能的优点相结合,构成一种既能无级变速,又有较高效率的传动装置,其中也借鉴了液力双功率流传动的成熟技术。液压机械双功率流无级变速箱上世纪末在农业拖拉机上推广,现又在为工程机械配套。用于轮式装载机时,比液力传动的能耗降低20%以上。
而气动与液压技术的契合催生了油液混合动力新技术,在行走装置液压驱动系统中设置液压蓄能器为特征的油液混合动力技术契合了蓄能器中压缩气体高效快速充放的压力势能和液压系统控制势能与动能之间相互转化两方面的功能和长项,不仅通过实时回收利用减速和制动时的多余动能有效地减少了能耗,而且赋予它们无级变速的优良秉性。
液压元件的新材料新工艺需要借鉴其他行业的先进技术和配套体系,液压元件在功能和构造上仍然属于机械类产品,其制造难度和精度实际上与汽车等的类似零部件并无本质区别。只是产量的巨大差异使得液压元件的生产和配套难以享受规模效益,成本价格居高不下。然而现今汽车行业的先进制造技术和高度专业化、模块化的配套体系也已经越来越能适应多品种个性化的市场需求。液压行业应该借鉴这些理念和经验,把降低元器件制造成本的价值工程作为一个重要的课题,摆脱一些成果“叫好不叫座”的尴尬。
贵在创新,赢在认真
中国的液压产业已有了很大的发展,在资金、场地和设备方面的家底已远非昔比,但一些重要产品仍然不如人意。关键仍然在于观念。只有创新才能不输在“起跑线”,只有认真才能跑赢“最后一公里”。
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