液压传动技术在工程机械中的应用

2021-04-01李雪谊

机械管理开发 2021年11期

李雪谊

（山西工程职业学院，山西太原 030009）

引言

液压传动技术作为当前我国工程机械领域中应用较广泛的一项技术，不仅可以节省劳动力，还可以提高工程施工质量和加快施工进度。随着我国科学技术的飞速发展，不断优化工程机械技术，特别是使先进液压传动技术很好地融入工程机械当中，不仅能合理控制机械发动机运转功率，而且能有效提高工作任务量，推进了机械工业领域相关产业的科学化发展。此外，还可以在施工过程中实现节约能量的目的[1]。本文论述了液压传动技术的多种应用技术手段，并分析了其在工程机械中的重要运用现状。

1 液压传动技术的概述

1.1 液压传动系统的组成

一个完整的液压传动系统，根据其结构的作用，可以分为动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质五大部分。一个液压传动系统要正常运行，以上五个部分缺一不可。具体介绍如下：

1）液压泵作为动力元件，主要是将原动机（内燃机或电动机）输出的机械能转换成液体的压力能，可将其比作为液压系统的心脏。

2）液压缸或液压马达作为执行元件，可将系统中液体的压力能转换成机械能，并对与其相接触的工作机构作功。其中，液压缸主要作直线往复运动，而液压马达作圆周运动。

3）压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀作为控制元件，对液压系统中的油液压力、方向、流量进行控制和调节[2]。

4）除了上述三个组成部分以外的其他元件都是辅助元件，如油管、油箱、过滤器和蓄能器等，它们起连接、储油、过滤、储存压力油等作用，对保障液压传动系统正常工作起到了至关重要的作用。

5）液压油是液压系统最常用的工作介质之一，可将其比作为液压系统的血液。液压油的性能会直接影响液压系统的可靠性、灵敏性、稳定性、效率和零件寿命等。

1.2 液压传动的特点

液压传动相较于机械传动和电气传动，有着更加显著的优势。液压传动工作介质液压油的可压缩性对动态工作的液压系统来说影响较大，但对于动态性能要求不高，而仅考虑在稳态下工作的液压系统，一般可以不予考虑，所以可以依靠油液的连续流动进行传动。油液有较强的吸振能力，在油路上可以安装液压缓冲装置，避免因加工和装配误差引起的振动与撞击，使传动十分平稳，方便频繁地换向，所以其广泛地应用在要求传动平稳的工程机械上。在输出相同的功率条件下，液压传动比机械传动和电力传动的体积与质量可以缩小很多，所以其惯性小、工作动作灵敏，多用于液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器的场合。液压传动易于获得较大的力和转矩，可以广泛用于压制机、隧道掘进机和万吨轮船操舵机等。液压系统中安装了很多控制阀，必要时可起到安全保护作用，能自动防止过载，避免发生安全事故。采用液压传动，可以获得各种复杂的机械动作，如应用在仿形车床的液压仿形刀架和数控铣床的液压工作台上，可加工出各种形状的零件。当然液压传动也存在不少的缺点，如使用维护的要求较高、实现定比传动较困难、对使用环境的温度要求较高、不能远距离输送动力、液压油的纯净度要求高、发生故障不易检查等。所以在使用时要充分发挥其优点，尽量规避缺点。

2 液压传动技术在工程机械中的具体应用

2.1 在拖拉机中的应用

液压悬挂系统由液压系统与悬挂机构组成，用于挂接和操纵悬挂式农机具，是拖拉机的重要工作装置。我国大多数拖拉机采用的是半分置式液压工作装置，液压泵式单独安装的，一般安装在柴油机齿轮室上。拖拉机的“提升器”由分配器、液压缸、油箱及控制元件组成[3]。随着科技的进步，我国拖拉机已经由变量泵驱动变为双液压马达驱动，通过这种液压方式能够从根本上实现液压驱动对拖拉机动力的传递作用，使拖拉机更加便于操控，还能减少油液的消耗，提高拖拉机的工作效率和质量。除此之外，还要对拖拉机液压系统进行调控，最终减少液压马达的实际排放量。利用液压油的压差能够实现拖拉机各种功能的转变，从而达到提高其工作效率和确保拖拉机安全运行的目的。

2.2 在挖掘机中的应用

液压传动技术是挖掘机的重要技术，为挖掘机的作业传递功率。挖掘机上大多可以显示液压传动技术的先进性，所以液压系统性能的好坏对挖掘机工作性能的高低起到了决定性的作用。挖掘机的使用环境较恶劣，需要完成高难度、高强度的动作，因此挖掘机对液压系统的设计要求很苛刻，导致挖掘机的液压系统是最复杂的工程机械液压系统之一[4]。液压传动技术与挖掘机是相辅相成的，液压传动技术为现代挖掘机的研发奠定了技术基础；而挖掘机技术的发展推动了液压传动技术的进步。近年来，随着我国科学技术实力增强，我国又一款大国重器——巨型挖掘机横空出世，将对工业建设起到巨大的推动作用，如在开采煤矿等领域中，这种新研发出来的巨型挖掘机投入使用后将极大程度上提升行业工作效率，降低人工成本和工作安全隐患。

2.3 在翻斗车中的应用

翻斗车的结构包含底盘、液压举升机构、货箱和取力装置等，其作用是运送和卸载货物。液压举升机构是翻斗车的重要组成部分，其传动效率的高低对车辆的经济性和使用特性有重要的影响。目前翻斗车液压举升系统的传动方式主要是由多级液压缸提供，油液经过控制阀、油路流进举升执行元件液压缸，从而对车厢进行举升。翻斗车举升液压传动系统的工作目的是通过举升机构把翻斗车的车厢顶起达到举升，在此过程中通过控制阀关闭或者切换连接液压缸的进出油口，这样举升机构就可以稳定地停止在任何一个地方；之后再用翻斗车的翻转机构翻转车厢。液压举升机构的发展，提高了翻斗车的工作效率。随着各种先进电子技术的应用，故障检测技术不断提高，对于翻斗车举升系统控制性能的要求大大提高。液压系统的设计及其元件型号的选择对于举升系统的工作性能起着决定性的作用，合理的液压系统影响着举升过程的平稳性和控制的精准性。

2.4 在自动化生产中的应用

与传统机械相比，液压传动技术的工作介质是液压油，可很好地控制其动力参数和运动参数，充分利用恒定的功率输出实现系统传递效率的提高。因为液压系统结构简单，便于操作，从而能够提升输出速度刚性、实现反向运转[5]。将液压传动技术灵活地运用到自动化生产方面，能够将其突出的优点全面、系统地发挥出来。通过研究液压传动技术在工程机械自动化生产中的运用，可知液压传动技术能够使整个工作链实现全面自动化，很好地促进清洁生产理念的实现。如在行走液压驱动元件的配合下，可以使部分车速较快的行走类机械的起步变得更加柔和、迅速。液压传动系统具有很好的灵活性和简单的调节操作，所以能够根据实际工程的需要和工程生产机械的形状，以及可以根据实际需要对工作机构、驱动轮和发动机等结构进行重组，从而使发动机处于不同转速时，也能够较大地提升液压传动系统的牵引力，并维持机械较高的运行效率，同时在不同动力传动特性的支撑下，系统也能够承受更大的负荷。