摘 要
　　提出了工程機械液壓傳動與控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的模塊化思想，分析了液壓傳動與控 制系統(tǒng)的各模塊關(guān)系，包括能量關(guān)系，提出了利用模塊化方法分析和設(shè)計液壓傳動與控制 系統(tǒng)的步驟和應(yīng)注意的問題，并結(jié)合具體的實例，說明了模塊化方法的具體應(yīng)用方法。
　　關(guān)鍵詞
　　工程機械 液壓傳動與控制 模塊
　　1 前言
　　隨著液壓傳動與控制技術(shù)的發(fā)展和液壓元件制造水平的提高，目前工程機械已普遍采用液壓傳動與控制技術(shù)。
　　液壓系統(tǒng)原理圖是以液壓符號為基本要素，由線段將這些液壓符號連成一個整體而構(gòu)成一個完整 的液壓系統(tǒng)。由于液壓符號是液壓元件的圖形表示，是一種非直觀的表示方法，因此對工程機械的 駕駛與維修人員，若未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，如不很好地掌握液壓傳動與控制技術(shù)，則很難讀懂液壓原理圖， 更談不上正確設(shè)計液壓系統(tǒng)。
　　2 液壓傳動與控制系統(tǒng)的模塊化思想
　　用液壓執(zhí)行元件驅(qū)動一個機械裝置運動，必須要有液壓執(zhí)行元件；液壓執(zhí)行元件的運動必須受到 某種必要的控制，因此其前級必須要有液壓控制裝置――液壓閥；液壓元件運動的必要條件是該元件要有液壓油的供應(yīng)，也就是該元件必須有動力輸 入，因此液壓系統(tǒng)必須有動力裝置；除上述三部分之外，完整的液壓系統(tǒng)還包括液壓管、濾油器、蓄 能器、油箱等輔助元件。
　　因此，不管一個液壓系統(tǒng)如何復(fù)雜，都是由四個基本的液壓模塊組成：
　　液壓能源模塊：液壓泵（液壓馬達）；
　　液壓執(zhí)行模塊：液壓油缸、液壓馬達（包括液壓制動器和蓄能器）；
　　液壓控制模塊：液壓方向閥（閥組），流量控制閥，壓力控制閥；
　　液壓輔助模塊：液壓管，油箱，散熱器，濾油器等。
　　3 工程機械液壓系統(tǒng)模塊化分析
　　現(xiàn)代工程機械功能越來越復(fù)雜，這樣其液壓系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，給液壓系統(tǒng)設(shè)計和分析造成了一定的困難，液壓傳動與控制系統(tǒng)的模塊化思想盡管沒有簡化工程機械的液壓系統(tǒng)，但由于強調(diào)了“逐 一功能分析與設(shè)計”的方法，或稱之為“積木式分析與設(shè)計”方法，能使液壓系統(tǒng)設(shè)計與分析人員思 路清晰，加快設(shè)計和分析的速度。
　　如圖1所示，該液壓系統(tǒng)可驅(qū)動兩個工作機構(gòu)，因此液壓執(zhí)行模塊包含兩個液壓執(zhí)行元件―― 液壓執(zhí)行機構(gòu)Ⅰ和Ⅱ；由于液壓執(zhí)行模塊中含有兩個液壓執(zhí)行及元件，因此在液壓控制模塊中必須含 有兩個液壓控制閥Ⅰ和Ⅱ與之相對應(yīng)，液壓執(zhí)行機構(gòu)Ⅰ和Ⅱ與液壓控制閥Ⅰ和Ⅱ是一一對應(yīng)關(guān)系，相 互之間互不干擾。液壓能源模塊中可以是一個液壓泵，也可以是兩個液壓泵。對于雙泵（或多泵）系 統(tǒng)，液壓執(zhí)行元件Ⅰ和Ⅱ可能存在功率合流的問題，因此在液壓控制模塊中還需要在液壓控制閥Ⅰ 和Ⅱ之前加入一個液壓控制元件（液壓分流閥），該元件起到液壓油通、斷和流向控制的作用。該圖中沒有非常明確地表明液壓輔助模塊，但液壓輔助模 塊對一個完整的液壓系統(tǒng)是必不可少的。
　　如圖1所示的這樣一個液壓系統(tǒng)，其模塊化分析方法的步驟是：
　　(1)明確工程機械所有功能，即包含有哪些執(zhí)行元件，按執(zhí)行元件逐一分析；
　　圖1所示液壓系統(tǒng)包含兩個功能Ⅰ和Ⅱ，即系統(tǒng)中有兩個執(zhí)行元件。

圖1 液壓系統(tǒng)的模塊化分析示意圖

圖2 液壓系統(tǒng)模塊化分析次序示意圖

圖3 液壓系統(tǒng)功率關(guān)系

　　(2)按功能分析其控制和液壓能源裝置
　　圖1所示液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件Ⅰ的控制與能源裝置是液壓控制元件（方向閥）Ⅰ和液壓能源裝置， 執(zhí)行元件Ⅱ的控制與能源裝置是液壓控制元件Ⅱ（方向閥）和液壓能源裝置。
按功能分析其控制模塊和液壓能源模塊時要特別注意和明確如下問題：
　　(1)一個液壓執(zhí)行元件僅直接對應(yīng)于一個液壓控制元件（有時液壓泵也可直接驅(qū)動液壓執(zhí)行元 件），即僅對應(yīng)于一個液壓方向閥，兩者在關(guān)系上是“緊鄰”關(guān)系，其間可以串入或并入也流量控制 閥、壓力控制閥及液壓輔助元件。
　　(2)一個液壓執(zhí)行元件的液壓方向閥前如果還有一個液壓方向閥，這個閥必然是液壓分/合流閥， 這個系統(tǒng)必然涉及到功率合流問題。
　　(3)在涉及到功率合流時，系統(tǒng)必然是一個雙泵（或多泵）系統(tǒng)。
　　(4)液壓系統(tǒng)由電動機或其他原動機獲得能源，通過液壓能源模塊，將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，（在這 個轉(zhuǎn)化過程中存在機械損失和容積損失，液壓泵的總效率為 ηmp）；液壓油流經(jīng)液壓輔助模塊和液壓控 制模塊（存在液壓元件及管路損失ηe ）；液壓能在液壓執(zhí)行模塊以機械能形式輸出（存在機械損失和 容積損失，即液壓馬達、油缸的總效率ηmm ）；
　　整個液壓系統(tǒng)的效率η可表示為：
　　η＝ηmp?ηmmη e
　　式中：ηetc―液壓元件及管路等的效率;
　　ηmp―液壓泵的總效率；
　　ηmm―液壓馬達的總效率。
　　(5)根據(jù)功能要求設(shè)置液壓輔助元件；液壓輔助元件的設(shè)置原則是實用，以確保系統(tǒng)可靠地工作。
　　(6)有時與液壓執(zhí)行元件“緊鄰”的方向閥設(shè)有液壓控制閥，以實現(xiàn)該方向閥的電液控制。
　　4 基于模塊化思想的液壓系統(tǒng)分析舉例
　　圖4[1]為雙吊桿式起貨機液壓系統(tǒng)圖，該液壓 系統(tǒng)有4個液壓執(zhí)行機構(gòu)：2個液壓馬達，兩個