起重機(jī)液壓技術(shù)及發(fā)展趨勢

劉忠君

（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾161000）

1 液壓已成為起重機(jī)械的核心技術(shù)

機(jī)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)代起重機(jī)械不可或缺的核心技術(shù)。所謂“高端設(shè)備”，在很大程度上在于采用了高品質(zhì)的液壓元件和先進(jìn)的液壓系統(tǒng)。液壓技術(shù)撐起了現(xiàn)代起重機(jī)械的半邊天，很多整機(jī)的研發(fā)歷史證實：成也液壓，敗也液壓。可見，液壓技術(shù)在現(xiàn)代起重機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用中的重要性。

2 液壓技術(shù)改進(jìn)是起重機(jī)競爭力的保證

改革開放以來，我國的工程機(jī)械行業(yè)有了長足的進(jìn)步，已經(jīng)位居世界工程機(jī)械制造大國的前列，在這個堅實的基礎(chǔ)上正在向制造強(qiáng)國發(fā)展。工程機(jī)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)代起重機(jī)械不可或缺的核心技術(shù)裝備。

液壓技術(shù)在起重機(jī)械的作業(yè)環(huán)境下有一些突出優(yōu)點，諸如較高的功率密度，強(qiáng)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(jìn)著工程機(jī)械的整機(jī)的創(chuàng)新與進(jìn)步。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)起重機(jī)普遍存在的穩(wěn)定性不足、微動性不佳和操作者體驗性不好三大突出問題逐漸得到改進(jìn)，國產(chǎn)起重機(jī)的產(chǎn)品競爭力進(jìn)一步增強(qiáng)。

3 起重機(jī)械液壓技術(shù)須多領(lǐng)域技術(shù)契合

國外研究報告指出，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)自身專業(yè)知識實現(xiàn)的約占20%，而源自其他行業(yè)的創(chuàng)新卻高達(dá)50%；另有約30%是移植了其他行業(yè)的技術(shù)?？梢?，液壓技術(shù)的進(jìn)步是植根于多種技術(shù)的相互契合。

（1）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。一些電子設(shè)備開始直接嵌入液壓元件內(nèi)部，出現(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(dá)。一個意義深遠(yuǎn)的創(chuàng)新是變量液壓泵和馬達(dá)的數(shù)控配流技術(shù)。此處電子與液壓技術(shù)的契合的促成了柱塞變量液壓泵和馬達(dá)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(jī)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(jī)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(dá)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(jī)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(jī)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(jī)械機(jī)構(gòu)和機(jī)械耦合的配流裝置。新型的數(shù)控配流變量泵和馬達(dá)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(jī)械方式關(guān)聯(lián)主軸轉(zhuǎn)角的配流機(jī)構(gòu)，又以電子脈寬無級調(diào)節(jié)柱塞的有效行程的方式取代了傳統(tǒng)的變量機(jī)構(gòu)。這一源自內(nèi)燃機(jī)的電控噴油技術(shù)的系統(tǒng)在配流過程的啟閉特性、密封特性和流動特性等方面都得到優(yōu)化，在機(jī)械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(dá)，尤其是在部分排量時仍有良好的總效率。

（2）機(jī)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(bǔ)。液壓機(jī)械功率分流傳動是一種將液壓與機(jī)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(jī)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，又有較高的效率的傳動裝置，其中也借鑒了液力雙功率流傳動的成熟技術(shù)。液壓機(jī)械雙功率流無級變速箱上世紀(jì)末在已開始在高端農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上推廣，現(xiàn)又在為工程機(jī)械配套。采用這種變速箱的輪式裝載機(jī)比前述純凈液壓驅(qū)動的機(jī)型的能耗有了進(jìn)一步的降低。

（3）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，不僅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，而且賦予它們無級變速的優(yōu)良秉性。

（4）液壓元件的新材料新工藝需要借鑒其他行業(yè)的先進(jìn)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(jī)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。然而現(xiàn)今汽車行業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)和高度專業(yè)化、模塊化的配套體系也已經(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的課題，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。