摘 要
　　提出了工程機(jī)械液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的模塊化思想，分析了液壓傳動(dòng)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(jì)液壓傳動(dòng)與控制 系統(tǒng)的步驟和應(yīng)注意的問(wèn)題，并結(jié)合具體的實(shí)例，說(shuō)明了模塊化方法的具體應(yīng)用方法。
　　關(guān)鍵詞
　　工程機(jī)械 液壓傳動(dòng)與控制 模塊
　　1 前言
　　隨著液壓傳動(dòng)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(jī)械已普遍采用液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)。
　　液壓系統(tǒng)原理圖是以液壓符號(hào)為基本要素，由線段將這些液壓符號(hào)連成一個(gè)整體而構(gòu)成一個(gè)完整 的液壓系統(tǒng)。由于液壓符號(hào)是液壓元件的圖形表示，是一種非直觀的表示方法，因此對(duì)工程機(jī)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(dòng)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(jì)液壓系統(tǒng)。
　　2 液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的模塊化思想
　　用液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，必須要有液壓執(zhí)行元件；液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)必須受到 某種必要的控制，因此其前級(jí)必須要有液壓控制裝置――液壓閥；液壓元件運(yùn)動(dòng)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(dòng)力輸 入，因此液壓系統(tǒng)必須有動(dòng)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(gè)液壓系統(tǒng)如何復(fù)雜，都是由四個(gè)基本的液壓模塊組成：
　　液壓能源模塊：液壓泵（液壓馬達(dá)）；
　　液壓執(zhí)行模塊：液壓油缸、液壓馬達(dá)（包括液壓制動(dòng)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(jī)械液壓系統(tǒng)模塊化分析
　　現(xiàn)代工程機(jī)械功能越來(lái)越復(fù)雜，這樣其液壓系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析造成了一定的困難，液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的模塊化思想盡管沒(méi)有簡(jiǎn)化工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)，但由于強(qiáng)調(diào)了“逐 一功能分析與設(shè)計(jì)”的方法，或稱之為“積木式分析與設(shè)計(jì)”方法，能使液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析人員思 路清晰，加快設(shè)計(jì)和分析的速度。
　　如圖1所示，該液壓系統(tǒng)可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)工作機(jī)構(gòu)，因此液壓執(zhí)行模塊包含兩個(gè)液壓執(zhí)行元件―― 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ；由于液壓執(zhí)行模塊中含有兩個(gè)液壓執(zhí)行及元件，因此在液壓控制模塊中必須含 有兩個(gè)液壓控制閥Ⅰ和Ⅱ與之相對(duì)應(yīng)，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)Ⅰ和Ⅱ與液壓控制閥Ⅰ和Ⅱ是一一對(duì)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(gè)液壓泵，也可以是兩個(gè)液壓泵。對(duì)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(wèn)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(gè)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(méi)有非常明確地表明液壓輔助模塊，但液壓輔助模 塊對(duì)一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)是必不可少的。
　　如圖1所示的這樣一個(gè)液壓系統(tǒng)，其模塊化分析方法的步驟是：
　　(1)明確工程機(jī)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(gè)功能Ⅰ和Ⅱ，即系統(tǒng)中有兩個(gè)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(shí)要特別注意和明確如下問(wèn)題：
　　(1)一個(gè)液壓執(zhí)行元件僅直接對(duì)應(yīng)于一個(gè)液壓控制元件（有時(shí)液壓泵也可直接驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行元 件），即僅對(duì)應(yīng)于一個(gè)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(gè)液壓執(zhí)行元件的液壓方向閥前如果還有一個(gè)液壓方向閥，這個(gè)閥必然是液壓分/合流閥， 這個(gè)系統(tǒng)必然涉及到功率合流問(wèn)題。
　　(3)在涉及到功率合流時(shí)，系統(tǒng)必然是一個(gè)雙泵（或多泵）系統(tǒng)。
　　(4)液壓系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)獲得能源，通過(guò)液壓能源模塊，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，（在這 個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中存在機(jī)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(jī)械能形式輸出（存在機(jī)械損失和 容積損失，即液壓馬達(dá)、油缸的總效率ηmm ）；
　　整個(gè)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(dá)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(shí)用，以確保系統(tǒng)可靠地工作。
　　(6)有時(shí)與液壓執(zhí)行元件“緊鄰”的方向閥設(shè)有液壓控制閥，以實(shí)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(jī)液壓系統(tǒng)圖，該液壓 系統(tǒng)有4個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)：2個(gè)液壓馬達(dá)，兩個(gè)