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排列三豹子历史记录: 装载机也用无级变速? 看工程机械上的黑科技

安徽快三开奖 www.8rbaq.cn 轮式装载机自问世以来,经过的半个多世纪的发展,其基本结构、工作装置、传动方式等都已非常成熟,而且不同厂商的产品趋同。对于国际大牌厂商来说,基本形成了中小型轮式装载机采用静液压传动,大中型轮式装载机采用液力机械式传动的格局。

卡特966M XE

当然上面说的只是几个巨头的情况,其他厂商并不都是如此,比如小松旗下LeTourneau系列巨型装载机采用电传动,这是由于巨型装载机采用液力机械式传动有一定的困难,而采用轮毂电机则方便得多,效率也较高。而中国这个装载机大国则普遍采用液力机械式传动,在更小的机器上甚至还在使用机械传动,这是由特殊的国情所决定的。

卡特966M XE的动力和传动系统

显然,现阶段国内装载机的发展水平还相对较低,连液压系统是否采用定变量系统还要争论一番,这无非都是成本惹的祸,即在性能和成本之间取舍。自然,厂商更不会把资源投入动力传动系统的开发上,而这才是决定装载机性能的关键因素。

CVT技术包括两种传动方式,这是机械传动为主的状态

尽管国内现状如此,我们仍然需要关注那些国际巨头的动向,从中汲取经验和教训。实际上,即使是国外巨头的装载机产品,总体来说技术发展也趋于停滞,但仍有一些亮点值得关注。新技术主要是在节能领域,使得发动机尽量工作在经济转速下,并采用一些能量回收的手段,以对抗装载机在工作循环中对发动机功率和扭矩的周期性需求变化。

这是液压传动为主的状态

卡特彼勒长期以来都采用液力机械式传动的技术路线,这种方式虽然起步扭矩大,但发动机的工况随工作循环的起伏很大,造成巨大的能量浪费,为此,2012年卡特彼勒推出了采用CVT技术的966K XE中型轮式装载机,CVT意为连续可变传动。其核心就是传动路线分为两路,一路经过传统的行星变速箱,另一路则经过一个专门的液压泵和液压马达,最终这两路汇集到一起,来驱动传动轴。

可以看到行星变速箱之前已没有变矩器

通过自动分配两条路径传递的动力,并引入虚拟档位的概念,可进行编程控制,在封闭区域内工作时可设置最高速度以精确匹配速度和负载。由于液压系统的特性,实现连续可变的功能。相当于是把机械传动和液压传动结合起来,省去了变矩器。

卡特972M XE也应用了CVT技术

由于液压系统参与到传动中,使得发动机转速与机器速度无关,发动机可以更多时间工作在高效率的1250-1600转速下。同时,还带来传动系统热负荷的降低的好处,相应的使风扇速度也得到降低,发动机转速的降低也使噪音和振动水平降低。由于取消了变矩器,也就没有了相应的效率损失。

采用XPower技术的利勃海尔装载机

CVT还带来操作上的简化,966K XE只使用了两个踏板,左踏板用于减速和空档,继续踩踏可制动。右边的油门踏板采用电子方式,无需持续踩踏。由于不再需要手动换档,驾驶员可以更集中精力于工作装置上。

利勃海尔XPower技术的动力传递路线

上述这些都带来燃油效率的提高,卡特声称966K XE燃油效率的提高最高可达25%,而随着966K升级为966M,966M XE也取代了966K XE,而这项技术也应用到了其他型号上,如972M XE。

日立建机 ZW220HYB-5B 装载机

无独有偶,利勃海尔近年来也推出了类似CVT的XPower技术,众所周知,利勃海尔与卡特彼勒相反,一直以来都在装载机上采用液压传动,这是因为自己开发变速箱并不合算,同时又不想依赖供应商。不过正如液力机械传动有其优缺点一样,液压传动也并不完美,在长距离行走和上坡时存在效率不够高的问题。因此XPower技术也同时采用了机械传动和液压传动并行的方式,目前其产品线从L550到L586的全系列装载机都配备了XPower技术。利勃海尔声称的节油效果为30%。

日立建机 ZW220HYB-5B 装载机的动力和传动系统

除了上述两家,装载机新玩家日立建机则剑走偏锋,利用日立集团在电气领域的优势以及在混合动力挖掘机上积累的经验,于2014年开发出了电力驱动的ZW220HYB-5B混合动力装载机。该机以ZW220-5B装载机为基础,取消了变矩器和变速箱,发动机直接带动发电机,产生的电力驱动行走电机。原理上与前面提到的LeTourneau巨型装载机相同,但在实现上并不一样,同时还增加了能量回收系统。日立建机宣称的节油效果为26%。

制动时牵引电机发电,将制动能量转化为电能并存储起来

在减速时,ZW220HYB-5B可将制动能量转化为电能储存在蓄电器中,并在加速时进行再利用,同时,发动机的转速也与行驶速度无关,可以保持在经济转速下,这也使得液压系统工作在高效区间,始终都有充沛动力。同样的,传动方式的改变还带来操作的便利化。当然,为了尽量减少对原型装载机的改变,该机的驱动电机并未安装在轮毂中,而是分为两个电机串联在前后传动轴上,永磁技术的使用使得电机的使用区间大大扩展,完全不需变速箱,尺寸也不带来大的负担。

ZW220HYB-5B的牵引电机安装在前后传动轴上,不影响离地间隙

由上述几个例子可以看出,国际巨头都在研究如何改善装载机工作循环中改善发动机的运行状态,来减少能源的消耗,如果不考虑能量回收,机械传动与液压传动的混合可能是个方向,利勃海尔走得最远,已有多个型号应用了该技术,卡特彼勒只在两款机型上可选配该技术。日立的电力驱动也是个方向,但要考虑到各厂商的实际情况。装载机主要是靠车轮的动力进行工作的,铲斗和相关工作装置只是其次,装载机的技术升级要从动力和传动系统下手。

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