起重机液压技术及发展趋势

刘忠君

（齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔161000）

1 液压已成为起重机械的核心技术

机器和工具是人类四肢的延长，电子传感器和控制软硬件是人类感官和思维的延长。契合了电子技术的液压控制和液压传动已成为现代起重机械不可或缺的核心技术。所谓“高端设备”，在很大程度上在于采用了高品质的液压元件和先进的液压系统。液压技术撑起了现代起重机械的半边天，很多整机的研发历史证实：成也液压，败也液压。可见，液压技术在现代起重机械产品研发与应用中的重要性。

2 液压技术改进是起重机竞争力的保证

改革开放以来，我国的工程机械行业有了长足的进步，已经位居世界工程机械制造大国的前列，在这个坚实的基础上正在向制造强国发展。工程机械企业在向用户提供更安全、更高效、操作更舒适以及外形更美观的优质产品的同时，也将使自身的收益从主要依靠产量、吨位等的数量型向依靠自主技术和知识产权的质量型转化。其中，契合了电子技术的液压装置已成为现代起重机械不可或缺的核心技术装备。

液压技术在起重机械的作业环境下有一些突出优点，诸如较高的功率密度，强大的调控功能、良好的匹配适应性以及在系统布局方面的灵活性等等。液压技术的新发展正在有力地促进着工程机械的整机的创新与进步。随着液压技术的发展，国产起重机普遍存在的稳定性不足、微动性不佳和操作者体验性不好三大突出问题逐渐得到改进，国产起重机的产品竞争力进一步增强。

3 起重机械液压技术须多领域技术契合

国外研究报告指出，在液压技术领域的众多创新成果中，基于液压行业自身专业知识实现的约占20%，而源自其他行业的创新却高达50%；另有约30%是移植了其他行业的技术。可见，液压技术的进步是植根于多种技术的相互契合。

（1）电子与液压技术的契合顺应向信息化发展的大趋势。电子传感器、操控指令与反馈信号的电子传输以及智能化电子解算系统的引入极大地提高了液压系统的控制品质；例如电子测速使得以输出轴转速作为控制参数的二次调节液压系统得以实用。而这种按用户需求分配流量并能回收多余能量的节能技术本身又是借鉴了恒压电力网络的运行模式。一些电子设备开始直接嵌入液压元件内部，出现了在结构中固化集成数控装置的液压缸、液压泵和液压马达。一个意义深远的创新是变量液压泵和马达的数控配流技术。此处电子与液压技术的契合的促成了柱塞变量液压泵和马达核心结构深层次的重大改革。电子与液压技术的契合还促成了整机综合管理系统的发展。这一技术在汽车产品中已十分普及，各种液压传动和控制的工程机械上也具备应用智能化信息技术基本条件。这里简单介绍一下数控配流变量泵和马达的工作原理和基本结构。传统的变量柱塞元件经历了机械直接变量、液压伺服变量等发展过程，现在越来越多地采用了电子比例或脉宽控制型的机电一体化的变量方式，但在元件内部仍然保留了改变柱塞行程的机械机构和机械耦合的配流装置。新型的数控配流变量泵和马达用电子转角信号经过数字控制系统和高速电磁阀的电气关联取代了以机械方式关联主轴转角的配流机构，又以电子脉宽无级调节柱塞的有效行程的方式取代了传统的变量机构。这一源自内燃机的电控喷油技术的系统在配流过程的启闭特性、密封特性和流动特性等方面都得到优化，在机械和容积效率方面都有了显著的改善。这种元件的总效率超过95%的区域显著超过了传统结构的柱塞泵和马达，尤其是在部分排量时仍有良好的总效率。

（2）机械与液压技术的深度契合实现了高效率与无级变速的优势互补。液压机械功率分流传动是一种将液压与机械功率流“并联”传输处理后再合流输出的系统。其目的是把机械传动较高的效率和液压传动良好的调速性能的优点相结合，构成一种既能无级变速，又有较高的效率的传动装置，其中也借鉴了液力双功率流传动的成熟技术。液压机械双功率流无级变速箱上世纪末在已开始在高端农业拖拉机上推广，现又在为工程机械配套。采用这种变速箱的轮式装载机比前述纯净液压驱动的机型的能耗有了进一步的降低。

（3）气动与液压的契合催生了节能效果显著的油液混合动力技术。在行走装置液压驱动系统中设置液压蓄能器为特征的油液混合动力技术契合了蓄能器中压缩气体高效快速充放的压力势能和液压系统控制势能与动能之间相互转化两方面的功能和长项，不仅通过实时回收利用减速和制动时的多余动能有效地减少了能耗，而且赋予它们无级变速的优良秉性。

（4）液压元件的新材料新工艺需要借鉴其他行业的先进技术和配套体系。液压元件的功能和构造上仍然属于机械类产品，其制造难度和精度实际上与汽车等的类似零部件并无本质区别，只是产量的巨大差异使得液压元件的生产和配套难以享受规模效益，成本价格居高不下。然而现今汽车行业的先进制造技术和高度专业化、模块化的配套体系也已经越来越能适应多品种个性化的市场需求。液压行业应该借鉴这些理念和经验，把降低元器件制造成本的价值工程作为一个重要的课题，摆脱一些成果“叫好不叫座”的尴尬。同样，其他行业中出现的新材料、新工艺，特别是节能、轻量化等方面的成果，也都应该为液压行业所用。