工程机械中常听到的静液压一词,特别是在应用了静液压传动技术的推土机上,它显得格外引人注目,为其增添了不少卖点。那么,究竟何为静液压传动呢?
静液压传动,简称静液压,并非液压技术中的独立领域,而是为了与更广泛的流体传动领域中的“动液传动”相区分。动液传动,在国内又被称为液力传动,即我们常说的液力变矩器,它在工程机械、汽车领域的无级变速,以及冶金、矿山等行业有着广泛的应用。
相较于液力变矩器,静液压传动通过液压泵和液压马达将发动机的动力传递到驱动轮。这种传动方式由油泵、液压马达、管路等组成。根据结构不同,静液压传动可分为液压马达驱动和直接驱动两种方式。其工作原理主要是发动机驱动油泵使系统内的工作油增压,然后通过管路、各种控制元件和液压马达进行传递。液压马达将工作油的压力转化为转矩,进而驱动汽车的驱动桥或驱动车轮。
从更直观的角度来看,动液传动利用液体的动能,就像水轮机一样,而静液压传动则是利用液压的势能,即压力。目前,大多数液压传动都是利用液压系统的压力来实现。
静液压传动既可以采用马达驱动传动桥的方式,也可以直接用液压马达驱动车轮。静液压传动中还有液压泵、终传动、液压马达等关键组件。在静液压传动的模式下,液压马达甚至可以直接驱动车轮等终端传动装置。
静液压传动相较于液力传动具有以下显著优点:
1. 高效且轻便:虽然其最高传动功率可能不及液力传动的最高效率,但其高效区域宽且均匀作业功率更高。实际案例表明,使用静液压传动的装载机在小功率发动机的条件下也能实现高生产率并降低油耗。对于技术成熟的推土机或挖掘机来说,同等功率下静液压传动的车体重量更轻、体积更紧凑。
2. 无级变速与大范围变速:静液压传动能够实现无级变速,变速范围大至1:100,并能实现微动操作。
4. 高效的制动系统:通过合理控制液压泵和液压马达的成本,整车的成本甚至可以低于液力传动的整车。
5. 简单的操作与低劳动强度:静液压传动的操作简便,操纵杆数量少于机械传动整车且操作更加灵活。
6. 灵活的四驱控制:配备静液压传动的整车可以实现四驱的独立控制,使车辆运动更加灵活。由于引入了更多的电控系统,更容易实现智能控制或智能驾驶。
尽管如此,静液式传动也存在一些挑战和限制:
1. 复杂的结构与高电控要求:其液压系统结构相对复杂且对电控系统的要求较高。这可能成为一些农业机械和工程机械公司在控制系统和控制策略方面的研发瓶颈。
2. 高成本:由于某些公司的成本控制能力较弱或与供应商的合作关系不够紧密等原因导致其成本较高。然而在行业中领先的公司如利勃海尔、卡特彼勒和小松等则能够通过与供应商的紧作来控制成本并实现更好的性能。
在工程机械领域中静液压传动最成功的应用案例当属静液压推土机了。这种推土机采用静液压传动技术实现无级变速、快速加速和换向以及精确转向控制等功能使各系统的布置更加灵活并具有原地360度转弯等优点这无疑为未来推土机的发展指明了方向。