液壓技術(shù)：邁向新的深度和廣度

　　液壓控制和液壓傳動已成為現(xiàn)代工程機械的重要核心技術(shù)
　　機器和工具是人類四肢的延長，電子傳感器和控制軟硬件是人類感官和思維的延長。契合了電子技術(shù)的液壓控制和液壓傳動已成為現(xiàn)代工程機械不可或缺的核心技術(shù)。所謂“高端工程機械”，在很大程度上在于采用了高品質(zhì)的液壓元件和先進的液壓系統(tǒng)。液壓技術(shù)撐起了現(xiàn)代工程機械的半邊天，很多整機的研發(fā)歷史確實是：成也液壓，敗也液壓。
　　與一些固定設(shè)備與航空領(lǐng)域逐漸以新銳的電傳動取代其他傳動的趨勢不同，液壓技術(shù)在工程機械領(lǐng)域的勢頭依然強勁，這得益于它在工程機械作業(yè)環(huán)境下的一些突出優(yōu)點，諸如較高的功率密度，強大的調(diào)控功能、良好的匹配適應(yīng)性以及在系統(tǒng)布局方面的靈活性等等。液壓技術(shù)的新發(fā)展正在有力地促進著工程機械的整機創(chuàng)新與進步。
　　改革開放以來，我國的工程機械行業(yè)有了長足的進步，已經(jīng)位居世界工程機械制造大國的前列，在這個堅實的基礎(chǔ)上正在向制造強國發(fā)展。工程機械企業(yè)在向用戶提供更安全、更高效、操作更舒適以及外形更美觀的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時，也將使自身的收益從主要依靠產(chǎn)量、噸位等的數(shù)量型向依靠自主技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)的質(zhì)量型轉(zhuǎn)化。其中，契合了電子技術(shù)的液壓裝置已成為現(xiàn)代工程機械不可或缺的核心技術(shù)裝備。
　　例如，在工程機械領(lǐng)域，不僅各種產(chǎn)品的工作裝置和轉(zhuǎn)向裝置早已廣泛采用了液壓傳動與控制，而且技術(shù)含量更高的靜液壓驅(qū)動行走裝置也在各種路面機械、滑移轉(zhuǎn)向裝載機和隨行叉車等機型上成為了“標(biāo)配”。如今在鉸接轉(zhuǎn)向的裝載機上又出現(xiàn)了以靜液壓驅(qū)動取代液力傳動的趨勢。
　　德國阿亨和布倫瑞克等大學(xué)的幾個頂尖的液壓與工程機械研究所合作研究表明，通過元件品質(zhì)的改善和參數(shù)匹配的優(yōu)化，在裝載機上采用靜液壓驅(qū)動取代傳統(tǒng)的液力傳動，不僅具有布局靈活方便和操作精細舒適的優(yōu)點，而且能降低油耗達20%以上。大量類似實踐已證明，靜液壓驅(qū)動的行走裝置不僅能使裝載機、推土機、叉車等獲得更為優(yōu)越的操控性能，而且還具有明顯的節(jié)能效益。以往認(rèn)為液壓傳動效率低下的觀念應(yīng)該改變，液壓技術(shù)已進入了在節(jié)能減排方面同樣大有作為的新境界。
　　多領(lǐng)域技術(shù)的契合是工程機械液壓技術(shù)進步的必由之路
　　國外另一個著名的研究報告指出，在液壓技術(shù)領(lǐng)域的眾多創(chuàng)新成果中，基于液壓行業(yè)自身的專業(yè)知識實現(xiàn)的僅占約20%，而源自其他行業(yè)的創(chuàng)新卻高達50%；另有約30%是移植了其他行業(yè)的技術(shù)。我們生活在一個多元化的世界里，各種文化、科學(xué)、語言、藝術(shù)和技術(shù)的契合已成為促進人類文明和諧發(fā)展與進步的巨大動力，液壓技術(shù)的進步同樣植根于多種技術(shù)的相互契合。它山之石可以攻玉。
　　通過這些契合，液壓技術(shù)在以下幾方面獲得了特別明顯的進步：
　　電子與液壓技術(shù)的契合順應(yīng)向信息化發(fā)展的大趨勢
　　電子傳感器、操控指令與反饋信號的電子傳輸以及智能化電子解算系統(tǒng)的引入極大地提高了液壓系統(tǒng)的控制品質(zhì)；例如電子測速使得以輸出軸轉(zhuǎn)速作為控制參數(shù)的二次調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)得以實用。而這種按用戶需求分配流量并能回收多余能量的節(jié)能技術(shù)本身，又是借鑒了恒壓電力網(wǎng)絡(luò)的運行模式。
　　機載計算機控制的液壓系統(tǒng)具有實時改變多用戶回路，并精細控制它們的工況的轉(zhuǎn)換過程的能力，已成功應(yīng)用于裝載機行走驅(qū)動系統(tǒng)中多個液壓馬達的在線切換、挖掘機動臂缸舉升下降時收勢回能等具有節(jié)能效益的切換回路中。
　　一些電子設(shè)備開始直接嵌入液壓元件內(nèi)部，山現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)中固化集成數(shù)控裝置的液壓缸、液壓泵和液壓馬達。一個意義深遠的創(chuàng)新是變量液壓泵和馬達的數(shù)控配流技術(shù)。此處電子與液壓技術(shù)，契合的促成了柱塞變量液壓泵和馬達核心結(jié)構(gòu)深層次的重大改革。
　　電子與液壓技術(shù)的契合還促成了整機綜合管理系統(tǒng)的發(fā)展。這一技術(shù)在汽車產(chǎn)品中已十分普及，各種液壓傳動和控制的工程機械上也具備應(yīng)用智能化信息技術(shù)基本條件。
　　這里簡單介紹一下數(shù)控配流變量泵和馬達的工作原理和基本結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的變量柱塞元件經(jīng)歷了機械直接變量、液壓伺服變量等發(fā)展過程，現(xiàn)在越來越多地采用了電子比例或脈寬控制型的機電一體化的變量方式，但在元件內(nèi)部仍然保留了改變柱塞行程的機械機構(gòu)和機械耦合的配流裝置。新型的數(shù)控配流變量泵和馬達用電子轉(zhuǎn)角信號經(jīng)過數(shù)字控制系統(tǒng)和高速電磁閥的電氣關(guān)聯(lián)，取代了以機械方式關(guān)聯(lián)主軸轉(zhuǎn)角的配流機構(gòu)，又以電子脈寬無級調(diào)節(jié)柱塞有效行程的方式取代了傳統(tǒng)的變量機構(gòu)。這一源自內(nèi)燃機電控噴油技術(shù)的系統(tǒng)，在配流過程的肩閉特性、密封特性和流動特性等方面都得到優(yōu)化，在機械效率和容積效率方面都有了顯著的改善。這種元件的總效率超過95%的區(qū)域顯著超過了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的柱塞泵和馬達，尤其是在部分排量時仍有良好的總效率。效率的改善主要得益于以下一些因素。
　　機械與液壓技術(shù)的深度契合實現(xiàn)了高效率與無級變速的優(yōu)勢互補
　　液壓機械功率分流傳動是一種將液壓與機械功率流“并聯(lián)”傳輸處理后再合流輸出的系統(tǒng)。其目的是把機械傳動較高的效率和液壓傳動良好的調(diào)速性能的優(yōu)點相結(jié)合，構(gòu)成一種既能無級變速，又有較高效率的傳動裝置，其中也借鑒了液力雙功率流傳動的成熟技術(shù)。液壓機械雙功率流無級變速器上世紀(jì)末在已開始在高端農(nóng)業(yè)拖拉機上推廣，現(xiàn)又在為工程機械配套。采用這種變速器的輪式裝載機比前述純凈液壓驅(qū)動的機型的能耗有了進一步的降低。
　　氣動與液壓的契合催生了節(jié)能效果顯著的油液混合動力技術(shù)
　　在行走裝置液壓驅(qū)動系統(tǒng)中，設(shè)置液壓蓄能器為特征的油液混合動力技術(shù)，契合了蓄能器中壓縮氣體高效快速充放的壓力勢能和液壓系統(tǒng)控制勢能與動能之間相互轉(zhuǎn)化兩方面的功能和長項。它通過實時回收利用減速和制動時的多余動能，有效地減少了能耗，并賦予系統(tǒng)無級變速的優(yōu)良秉性。
　　液壓元件的新材料新工藝需要借鑒其他行業(yè)的先進技術(shù)和配套體系
　　液壓元件的功能和構(gòu)造上仍然屬于機械類產(chǎn)品，其制造難度和精度實際上與汽車等的類似零部件并無本質(zhì)區(qū)別，只是產(chǎn)量的巨大差異使得液壓元件的生產(chǎn)和配套難以享受規(guī)模效益，成本價格居高不下。現(xiàn)今汽車行業(yè)的先進制造技術(shù)和高度專業(yè)化、模塊化的配套體系，已經(jīng)越來越能適應(yīng)多品種個性化的市場需求。液壓行業(yè)應(yīng)該借鑒這些理念和經(jīng)驗，把降低元器件制造成本的價值工程作為一個重要課題，擺脫一些成果“叫好不叫座”的尷尬。同樣，其他行業(yè)中出現(xiàn)的新材料、新工藝，特別是節(jié)能、輕量化等方面的成果，也都應(yīng)該為液壓行業(yè)所用。

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