为什么工程机械都使用液压传动？液压、液力、机械传动有哪些区别

 工程车辆是具有专门用途的施工装置，具有轮式行走装置的自行式工程车辆转场机动灵活,在工程建设、建筑施工和路桥施工等土木工程中发挥着大的作用。

传统的工程车辆的行走装置采用机械式传动或液力机械式传动。机械式传动方式具有传动效率高、传动精度高等优点,但换挡和调速不方便,难以实现智能控制。液力机械传动方式是在机械传动方式的基础上引入了液力变矩器,液力变矩器具有传动比与负载自适应、传动柔和等优点,但液力变矩器的高效率区域非常狹窄,低速稳定性差,对于行驶速度较低及需要频繁启动、制动和换向的工程车辆来讲,总传动效率低,造成系统发热大、可操作性差,驾驶员劳动强度高。

静液压传动具有微动性好,速度刚度大,传动效率高,易于进行启动、制动、换向操作,且易于实现电液复合控制的优点。近几年的可靠性不断提高,成本不断降低,国内外相继出现了个液压驱动的工程机械,如全液压推土机起重机和全液压挖掘机等。

静液压驱动技术的优点是相对于机械传动和液力机械传动而言的,液压传动的优点集中于动力传动方面,而在智能控制方面,电子控制方式具有成本低、控制性能好、易于调节等优点。

在工程车辆实现全液压化以后,如何引入电子控制方式,使液压传动与电子控制相结合,充分发挥液压和电子的优点,实现工程车辆行走驱动的智能化,这是当前和今后一段时期内国内外工程车辆的发展趋势。

目前,工程车辆行走驱动系统的传动方式包括机械传动、液力机械传动、液压传动和电机驱动等方式,每种传动方式都县有各自的优缺点。

机械传动是指发动机的动力经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、驱动桥、轮边减速器最终驱动车轮转动,使整车行驶的传动方式,由于只克服运动幅的摩擦阻力,其速度损失很小,所以具有传动效率鬲、传动精度高、传动可靠等优点。但速度调节主要依靠变速箱换挡,调速惯性很大,响应速度不高,如果由驾驶员操作变速箱换挡,则很难掌握最佳换挡时间,同时增加驾驶员的劳动强度;如果采智智能换挡变速箱,成本大幅增加。出于以上缺点,目前工程车辆很少采用单纯的机械传动方式。

液力械传动是在机械传动方式的基础上增加了液力变矩器。液力变矩器是一种靠液力的动量传递动力的变速装置。液力变矩器的输出转速能够对负载转矩自适应,当外负载增加时,输出转矩自动增加,输出转速自动降低,即液力变速器的传动比是随负载的变化前变化的，所以液力机械传动方式改善了驱动系统的操作性能,降低了驾驶员的操作强度,使车辆在起步、加速、动等过程中更加柔和可控,这种性能对于频繁起步、停车、加速、制动的工程车辆具有重大意义。液力机械传动的缺点是速度刚度小、传动效率低。由于液力变矩器的转矩自适应特性,当外部负载增加时,车辆速度自动降低,这在某些要求恒速行走的工程机械上是不允许的。

另外,液力变矩器的高效率区域非常窄,在大部分的转速范围内效率都很低,这对于频繁起步、加速、制动的工程作辆是个大问题。而汽车、轿等高速作辆的启动、制动时间占总行驶时间的比例很小,所以液力变矩器的效率对能耗的影响不大,液力变矩器因此在高速车辆得到了广泛应用并具有很大的优势

液压传动是近几年才广泛应用的一种传动方式,发动机的功率经过液压泵、液压阀、液压电动机最终驱动车轮行驶。液压传动按系统形式分为开式系统和闭式系统。开式系统由单向液压泵、主控制阀和双向液压电动机组成,液压油经过液压泵、主控制阀、液压电动机做功后回到液压油箱,其具有速度调节性好、散热性好等优点。闭式系统由双向液压泵、双向液压电动机和辅助液压阀组成,液压油经过液压泵、液压电动机做功后再次进入液压泵,其具有压力高、结构紧凑、传动平稳等优点。

液压传动与机被传动、液力机械传动相比,其有布置活、可操作性好、便于实现能控制等优点。近几年米,随着液压技术的发展,液压元件的性能不断提高,价格不断降低,液压传动的缺点逐渐缩小其至消失,液压传动系统在工程车辆和特种机械上应用日渐厂泛,先后出现了全液压推土机、全液压平地机、全液压起重机、全液压挖掘机、全液压压路机、全液压铺机和全液压钻机等机械。

众所周知,机器一般由五大部分组成:原动机部分;传动系统;执行部分;控制系统;辅助系统,例如润滑、显示、照明等系统。如图所示。

现代工程机械越来越广泛地使用液压传动,这是因为液压传动有诸多优点。
1、在同等功率下,液压装置的体积小、质量轻、结构紧凑。例如液压电动机的体积和质量只是同等功率电动机的12%左右。

2、液压装置工作比较平稳。由于质量轻、惯性小、反应快,液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率在实现往复回转运动时可达550次/min,实现往复直线运动时可达1000次/min。

3、液压裝置能在较大范围内实现无级调速(调速范国可达200),它还可以在运行的过程中进行调速。

4、液压传动易于实现自动化,这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控剖结合起来使用时,整个传动装置能实现很复杂的顺序动作,接受远程控制；近作来,液压传动和微电子技术密切结合,得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制。

5、液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压电动机能长期在失速状态下工作前不会过载,这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑,使用寿命较长。

6、由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化,故液压系统的设计、制造和使用都比较方使。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。

7、用液压传动来实现直线运动远比机械传动简单。但液压传动不能保证严格的传动比,能量损失较大,对油温变化较敏感,制造精度要求高,成本较高。

工程机械的作机构速度低,需要要输出的力矩或力却很大,行走机构又有不同的速度要求。工程机械多变的作业负荷和介质、恶劣的作业环境和严格的作业质量要求,不仅要求发动机、传动系统及作裝置可靠性要好,而阻应性要强,便于自动控制。因此,区别于其他机械,现代工程机械是机、电、液、信一体化产品,国外95%以上的工程机械采用了液压传动。