什么是靜液壓傳動技術(shù)?

　　液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平直接影響工程機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。為此，世界各國對液壓技術(shù)的發(fā)展都給予極大重視。當(dāng)前，液壓技術(shù)廣泛結(jié)合高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)以及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。目前，就工程機(jī)械行業(yè)而言，靜液壓技術(shù)呈現(xiàn)出越來越廣的應(yīng)用趨勢。
 

　　靜液壓傳動技術(shù)
 

　　在“液壓”一詞前面冠以“靜”字，在開始時其實(shí)并非為了在液壓技術(shù)，而僅僅是為了與更為廣義的流體傳動領(lǐng)域中的曾經(jīng)譯稱“動液傳動”(hydrodynamictransmission)相對應(yīng)。但國內(nèi)現(xiàn)在都把后一個術(shù)語改稱為“液力傳動”了。沒有了“動液”的對照，“靜液傳動”就只是液壓技術(shù)中采用閉式回路系統(tǒng)的一個特類的名稱。實(shí)際上，就物理概念來說，用“靜液”和“動液”來表征這兩種分別以勢能和動能轉(zhuǎn)化為主的流體動力傳動方式似乎更為貼切一些。
 

　　閉式回路系統(tǒng)示例
 

　　以閉式油路系統(tǒng)構(gòu)成的靜液壓驅(qū)動裝置在保留了各種液壓傳動所共有的控制方式靈活、布局方便、過載保護(hù)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的同時，又具備了在由液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速矢量及輸出轉(zhuǎn)矩矢量為座標(biāo)軸組成的所有4個象限中無級調(diào)速和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。它在許多方面比純機(jī)械傳動、液力傳動和電力傳動都更適合對調(diào)速性能要求高、傳動路線布局較持殊的中低速行走機(jī)械使用。但也由于靜液壓驅(qū)動裝置相對于純機(jī)械傳動的穩(wěn)態(tài)效率較低和目前成本較高，所用元器件的高速性能和可達(dá)到的功率級別尚不如液力和電力傳動等原因，使它在大功率高速特種車輛與行走機(jī)械上的應(yīng)用成果并不多。不過這種情況正在發(fā)生變化。人們正通過多種傳動技術(shù)的契合，為靜液壓驅(qū)動裝置技術(shù)注入新的活力，并將促使它的應(yīng)用向更大的深度和廣度發(fā)展。
 

　　迎接液壓技術(shù)新的發(fā)展機(jī)遇期
 

　　液壓控制系統(tǒng)向數(shù)字化電子控制轉(zhuǎn)化的發(fā)展方向無疑是正確的。目前和今后的趨勢都是將液壓裝置的控制功能剝離出來由電子電路處理，形成電子神經(jīng)、液壓肌肉的格局。
 

　　液壓控制中復(fù)雜的液阻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正逐漸為電子控制系統(tǒng)所取代。但如同在其他領(lǐng)域中的情況一樣，所應(yīng)用的電子技術(shù)也經(jīng)歷了從模擬計算機(jī)到數(shù)字計算機(jī)的發(fā)展過程。現(xiàn)在講的液壓裝置的“數(shù)字化”，主要還是指的元件的控制接口的問題。國內(nèi)外研發(fā)的大多數(shù)字化的液壓元件在傳力和傳輸功率等方面的基本功能原理并沒有變化，變化的是輸入的控制指令由機(jī)械方式的(位移和力值等)和液壓方式(先導(dǎo)控制壓力)轉(zhuǎn)化成為了電信號。同樣，液壓元件中被控制的量也在由模擬型向數(shù)字型發(fā)展，如伺服閥和比例閥都是把電量轉(zhuǎn)化為液阻的變化以控制流量的大小。例如多液壓缸同步系統(tǒng)原來要用很復(fù)雜的液阻網(wǎng)絡(luò)加上昂貴的位移傳感器來控制，現(xiàn)在只需向通過數(shù)字閥各缸輸入等量的液壓微元即可；在6自由度仿真裝置這樣的多用戶液壓系統(tǒng)中，以液壓微元進(jìn)行定量控制也能有效地隔離各液壓缸之間的干擾，這些都是很大的進(jìn)步。
 

　　將數(shù)字化原理融入除閥類元件以外的功率傳輸液壓元件本身的結(jié)構(gòu)的，目前有日本三菱旗下的英國Artemis公司研制的帶有數(shù)控配流裝置的徑向柱塞變量泵和變量馬達(dá)，采用的是以脈寬控制方式改變柱塞的有效行程。以這種元件構(gòu)成的靜液壓傳動裝置已用于三菱重工研制的世界上現(xiàn)今功率最大的7MW海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，2013年初已投入試運(yùn)轉(zhuǎn)。
 

　　而談到靜液壓技術(shù)，其實(shí)業(yè)內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過一些爭論。
 

　　20世紀(jì)七八十年代，在機(jī)床行業(yè)中數(shù)字步進(jìn)電機(jī)全面取代了電液伺服液壓馬達(dá)以后，這一風(fēng)潮又蔓延至膏端的塑料注塑機(jī)等其他原本是液壓裝置唱主角的其他領(lǐng)域，緊接著人們看到了以電動和油電混合動力汽車為代表的電能和電力傳動車輛的強(qiáng)勢發(fā)展，聽到了在一些領(lǐng)域中對于“全電”型產(chǎn)品的高調(diào)宣傳。一些人士開始把靜液壓驅(qū)動技術(shù)視為將被電力傳動全面取代的“夕陽產(chǎn)業(yè)”。
 

　　然而，今天我們看到的是，行走液壓技術(shù)，特別是靜液壓驅(qū)動技術(shù)在非公路車輛與行走機(jī)械領(lǐng)域的地位不僅沒有被消弱，反而得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。
 

　　除了材料和工藝的進(jìn)步之外，近年來液壓技術(shù)領(lǐng)域取得的3項(xiàng)重大的突破，是使其走向強(qiáng)勢的重要原因。
 

　　第一，靜液壓機(jī)械功率分流無級變速器的大批制造，使它在非公路型車輛和行走機(jī)械領(lǐng)域的傳動技術(shù)中占據(jù)了制高點(diǎn)。
 

　　第二，串聯(lián)型油液混合動力技術(shù)的成熟，為它打開了進(jìn)入技術(shù)經(jīng)濟(jì)壁壘森嚴(yán)的汽車產(chǎn)業(yè)的大門。
 

　　第三，電控配流的高效率液壓泵和液壓馬達(dá)的研制成功，將靜液壓元件技術(shù)推到了機(jī)電液一體化和信息化裝備的前沿。
 

　　這3個突破的共性在于它們都得益于多種技術(shù)的契合。當(dāng)今世界的一個重要發(fā)展課題是低碳和節(jié)能，這需要“開源”和“節(jié)流”兩手準(zhǔn)備。而基于氣體壓縮吸能和液壓傳輸動力原理的液壓蓄能系統(tǒng)，屬于目前綜合效能較好而且最為實(shí)用的回收和再生能量的方式之一。在車輛與行走機(jī)械領(lǐng)域里，靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)在這兩手上都有很“硬”的潛質(zhì)。
 

　　我們正站在一個靜液壓驅(qū)動技術(shù)繼往開來新的發(fā)展機(jī)遇期的門檻上。包括靜液壓驅(qū)動在內(nèi)的流體傳動與控制技術(shù)在未來無疑都將具有可持續(xù)發(fā)展的廣闊空間，并不斷地從必然王國走向自由王國。我們應(yīng)以包容的理念為之繼續(xù)有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)。