淺析叉車的液力傳動系統與靜壓傳動系統

摘 要：叉車按動力傳動系統的不同分為機械傳動、液力傳動、靜壓傳動和電傳動四種類型。該文對叉車的液力傳動和靜壓傳動從傳動裝置的結構形式、操縱和控制性能、轉矩傳遞性能、調速準確性、傳動性能與效率、制造成本等幾個方面分別進行了分析，通過比較，得出了靜壓傳動系統相對于采用液力傳動的一些優點。

關鍵詞：叉車；液力傳動；靜壓傳動

前言

根據國家質檢總局2010年發布的《增補的特種設備目錄》（國質檢特[2010]22號），場（廠）內機動車輛的含義為指除道路交通、農用車輛以外僅在工廠廠區、旅游景區、游樂場所等特定區域使用的專用機動車輛。叉車作為場（廠）內機動車輛的一種，用途越來越廣、數量也越來越多。隨著需求的廣泛與增大，技術的不斷進步與改革，各種類型傳動系統的叉車也被廣泛應用。

叉車按動力傳動系統的不同分為機械傳動、液力傳動、靜壓傳動和電傳動四種類型。傳動系統是影響叉車行駛性能的關健，對于叉車而言，其行駛工況復雜，頻繁的啟制動與換向，這對叉車的傳動系統提供了更高的要求。叉車的傳動系統性能與叉車的加速快慢、操作性能、爬坡性能、經濟性、可靠性等都是息息相關的。

液力傳動和靜壓傳動均采用液體作為工作介質傳遞功率，均能實現無級變速和動力傳遞，傳動類型及其相似，但兩者的工作原理、結構傳動性能以及傳動效率卻截然不同。

1 液力傳動系統

利用液體的動能來傳遞動力被稱為動液壓傳遞，也稱為液力傳遞。液力傳動實際上是一組離心泵——渦輪機系統。離心泵作為主動部件帶動液體旋轉，從泵流出的高速液體推動渦輪機旋轉，將液體動能轉換為機械能，實現能量傳遞。在叉車液力傳動系統中由液力變矩器、動力換擋變速器、傳動軸、前后橋以及輪邊減速器等部件組成。發動機的動力經液力變矩器傳給動力換擋變速器，再經傳動軸分別傳給前后驅動橋。驅動橋軸輸出的動力經過輪邊減速器進一步增大轉矩后，再傳給輪胎。

液力變矩器的最大特點是由于導輪的作用，能在傳遞功率的同時，也起到放大扭矩的功能。因此采用這種傳動系統的機械可以在一定程度上實現無極自動變速、變扭，克服作業工況的變化。但是，這種傳動系統存在著變矩系數小、高效區窄、總傳動效率低的問題。

液力傳動依靠液體動量矩變化來傳遞動力，工作輪葉片與工作液體相互作用，引發機械能也液體能的相互轉換，在傳遞過程中發生能量損失。發動機在大負荷、低轉速工作時，系統發熱較高，一般傳動效率低于0.75。

2 靜壓傳動系統

以常用的林德叉車為例，整個傳動系統被設計成一個緊湊的驅動橋總成，其中包括1個液壓變量泵和2個液壓變量馬達以及1個軸向定量泵和2個齒輪泵。發動機帶動變量泵從油箱中抽油，液壓油壓力增大，帶動變量馬達轉動，變量馬達的輸出通過傳動軸、行星減速箱傳遞到車輪，組成一套可以驅動車輪的靜壓驅動系統（如圖3）。同時，通過行駛踏板的控制，調節變量泵的輸出，以改變行駛的速度。

靜壓傳動系統根據使用環境、使用特點往往采用高速方案和低速方案兩種設計方案。高速方案：選用高速小扭矩馬達，由高速柱塞馬達通過變速箱、驅動橋等中間傳動元件驅動車輪。低速方案：選用大速大扭矩馬達，低速大扭矩馬達不需要中間傳動元件直接驅動車輪。

靜壓傳動系統高速方案的優缺點：（1）可以較簡單的通過改變減速器傳動比來實現馬達與負載之間的扭矩匹配；（2）高速馬達具有低速馬達難以實現的無級變量二次調節性能；（3）液壓馬達受力條件有利，不易損壞；（4）缺點是與低速方案相比，多了減速器環節，降低了總傳動效率。

3 液力傳動與靜壓傳動操控性能比較

液力傳動由于液力變矩器無法實現反轉功能，所以在倒檔時必須采用及機械傳動的配合，換擋過程中易引起動力中斷與衰竭。而且，液力變矩器主、被動元件之間存在相對滑動，加速性能差，反應比較滯后。

靜壓傳動操縱簡單、靈敏、準確。一般變速只需一個踏板即可完成，由于其一般采用軸向變量泵，只要改變變量泵斜盤傾角和方向即可實現平穩的換向、變速。靜壓傳動功率密度大、轉矩慣量比大，因而在速度變化時，沖擊小、快捷柔和，急加減速或急轉向不會損壞傳動系統。另外，靜壓傳動在前進和倒退時可以獲得相同的速度，大大提高了作業的方便和機動。

綜上所述，靜壓傳動系統在操控性能上略優于液力傳動系統。

4 液力傳動與靜壓傳動傳動效率比較

液力傳動中液力變矩器所能吸收的轉矩與發動機負載成正比。它只能在發動機滿負載轉速時，才能匹配吸收全部轉矩，在滿負載轉速以下，轉矩的吸收能力也急劇下降，發動機的轉速、輸出轉矩也將變小。所以，在液力傳動系統叉車起動階段，發動機力矩是不能被充分利用的，起動力矩小，低速傳動效率也較低。對于較大的起動負載，就要求發動機達到較大的起動力矩、較高的轉速、較大的功率才可以。所以，液力傳動為達到大的起動牽引力必須輸入大功率，于是多余的功率在變矩器內部被損耗，傳動效率略差。

靜壓傳動在靜壓狀態時，對應于大的阻力矩能夠迅速的建立相對應的高壓力，以便獲得較大的起動力矩。在大負載的起動階段，靜壓傳動可在發動機較低轉速、較小輸出功率的情況下實現起動，損耗的功率少，傳動效率高。

5 結束語

通過分析與比較，靜壓傳動在叉車應用中優勢更為明顯，其優點可概括為：傳動系統簡單、啟動力矩大、調速性能好、加速性能強、動力匹配容易、動力性能好、爬坡能力強、高效率區域寬等。在以內燃機為動力的叉車行走系統中，靜壓傳動的采用日漸普及，隨著輔助控制裝置研發能力的不斷加強，靜壓傳動系統在各方面表現也日趨理想。隨著該項技術的發展和所用元件的完善，采用靜壓傳動裝置的叉車也會越來越多，市場前景良好。

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