【鐵甲工程機(jī)械網(wǎng)原創(chuàng)】輪式裝載機(jī)自問世以來,，經(jīng)過的半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，其基本結(jié)構(gòu),、工作裝置,、傳動(dòng)方式等都已非常成熟，而且不同廠商的產(chǎn)品趨同,。對(duì)于國際大牌廠商來說,，基本形成了中小型輪式裝載機(jī)采用靜液壓傳動(dòng)，大中型輪式裝載機(jī)采用液力機(jī)械式傳動(dòng)的格局。

卡特966M XE

當(dāng)然上面說的只是幾個(gè)巨頭的情況,，其他廠商并不都是如此,，比如小松旗下LeTourneau系列巨型裝載機(jī)采用電傳動(dòng)，這是由于巨型裝載機(jī)采用液力機(jī)械式傳動(dòng)有一定的困難,，而采用輪轂電機(jī)則方便得多,，效率也較高。而中國這個(gè)裝載機(jī)大國則普遍采用液力機(jī)械式傳動(dòng),，在更小的機(jī)器上甚至還在使用機(jī)械傳動(dòng),，這是由特殊的國情所決定的。

卡特966M XE的動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)

顯然,，現(xiàn)階段國內(nèi)裝載機(jī)的發(fā)展水平還相對(duì)較低,，連液壓系統(tǒng)是否采用定變量系統(tǒng)還要爭論一番，這無非都是成本惹的禍,，即在性能和成本之間取舍,。自然，廠商更不會(huì)把資源投入動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)上,，而這才是決定裝載機(jī)性能的關(guān)鍵因素,。

CVT技術(shù)包括兩種傳動(dòng)方式，這是機(jī)械傳動(dòng)為主的狀態(tài)

盡管國內(nèi)現(xiàn)狀如此,，我們?nèi)匀恍枰P(guān)注那些國際巨頭的動(dòng)向,，從中汲取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。實(shí)際上,，即使是國外巨頭的裝載機(jī)產(chǎn)品,，總體來說技術(shù)發(fā)展也趨于停滯，但仍有一些亮點(diǎn)值得關(guān)注,。新技術(shù)主要是在節(jié)能領(lǐng)域,，使得發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下，并采用一些能量回收的手段,，以對(duì)抗裝載機(jī)在工作循環(huán)中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩的周期性需求變化,。

這是液壓傳動(dòng)為主的狀態(tài)

卡特彼勒長期以來都采用液力機(jī)械式傳動(dòng)的技術(shù)路線，這種方式雖然起步扭矩大,，但發(fā)動(dòng)機(jī)的工況隨工作循環(huán)的起伏很大,，造成巨大的能量浪費(fèi)，為此,，2012年卡特彼勒推出了采用CVT技術(shù)的966K XE中型輪式裝載機(jī)，CVT意為連續(xù)可變傳動(dòng),。其核心就是傳動(dòng)路線分為兩路,，一路經(jīng)過傳統(tǒng)的行星變速箱，另一路則經(jīng)過一個(gè)專門的液壓泵和液壓馬達(dá)，最終這兩路匯集到一起,，來驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸,。

可以看到行星變速箱之前已沒有變矩器

通過自動(dòng)分配兩條路徑傳遞的動(dòng)力，并引入虛擬檔位的概念,，可進(jìn)行編程控制,，在封閉區(qū)域內(nèi)工作時(shí)可設(shè)置最高速度以精確匹配速度和負(fù)載。由于液壓系統(tǒng)的特性,，實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的功能,。相當(dāng)于是把機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)結(jié)合起來，省去了變矩器,。

卡特972M XE也應(yīng)用了CVT技術(shù)

由于液壓系統(tǒng)參與到傳動(dòng)中,，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與機(jī)器速度無關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以更多時(shí)間工作在高效率的1250-1600轉(zhuǎn)速下,。同時(shí),，還帶來傳動(dòng)系統(tǒng)熱負(fù)荷的降低的好處，相應(yīng)的使風(fēng)扇速度也得到降低,，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低也使噪音和振動(dòng)水平降低,。由于取消了變矩器，也就沒有了相應(yīng)的效率損失,。

采用XPower技術(shù)的利勃海爾裝載機(jī)

CVT還帶來操作上的簡化,，966K XE只使用了兩個(gè)踏板，左踏板用于減速和空檔,，繼續(xù)踩踏可制動(dòng),。右邊的油門踏板采用電子方式，無需持續(xù)踩踏,。由于不再需要手動(dòng)換檔,，駕駛員可以更集中精力于工作裝置上。

利勃海爾XPower技術(shù)的動(dòng)力傳遞路線

上述這些都帶來燃油效率的提高,，卡特聲稱966K XE燃油效率的提高最高可達(dá)25%,，而隨著966K升級(jí)為966M，966M XE也取代了966K XE,，而這項(xiàng)技術(shù)也應(yīng)用到了其他型號(hào)上,，如972M XE。

日立建機(jī) ZW220HYB-5B 裝載機(jī)

無獨(dú)有偶,，利勃海爾近年來也推出了類似CVT的XPower技術(shù),，眾所周知，利勃海爾與卡特彼勒相反,，一直以來都在裝載機(jī)上采用液壓傳動(dòng),，這是因?yàn)樽约洪_發(fā)變速箱并不合算,，同時(shí)又不想依賴供應(yīng)商。不過正如液力機(jī)械傳動(dòng)有其優(yōu)缺點(diǎn)一樣,，液壓傳動(dòng)也并不完美,，在長距離行走和上坡時(shí)存在效率不夠高的問題。因此XPower技術(shù)也同時(shí)采用了機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)并行的方式,，目前其產(chǎn)品線從L550到L586的全系列裝載機(jī)都配備了XPower技術(shù),。利勃海爾聲稱的節(jié)油效果為30％。

日立建機(jī) ZW220HYB-5B 裝載機(jī)的動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)

除了上述兩家,，裝載機(jī)新玩家日立建機(jī)則劍走偏鋒,，利用日立集團(tuán)在電氣領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)以及在混合動(dòng)力挖掘機(jī)上積累的經(jīng)驗(yàn)，于2014年開發(fā)出了電力驅(qū)動(dòng)的ZW220HYB-5B混合動(dòng)力裝載機(jī),。該機(jī)以ZW220-5B裝載機(jī)為基礎(chǔ),，取消了變矩器和變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī),，產(chǎn)生的電力驅(qū)動(dòng)行走電機(jī),。原理上與前面提到的LeTourneau巨型裝載機(jī)相同，但在實(shí)現(xiàn)上并不一樣,，同時(shí)還增加了能量回收系統(tǒng),。日立建機(jī)宣稱的節(jié)油效果為26%。

制動(dòng)時(shí)牽引電機(jī)發(fā)電,，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)起來

在減速時(shí),，ZW220HYB-5B可將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電器中，并在加速時(shí)進(jìn)行再利用,，同時(shí),，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也與行駛速度無關(guān)，可以保持在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下,，這也使得液壓系統(tǒng)工作在高效區(qū)間,，始終都有充沛動(dòng)力。同樣的,，傳動(dòng)方式的改變還帶來操作的便利化,。當(dāng)然，為了盡量減少對(duì)原型裝載機(jī)的改變,，該機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)并未安裝在輪轂中,，而是分為兩個(gè)電機(jī)串聯(lián)在前后傳動(dòng)軸上，永磁技術(shù)的使用使得電機(jī)的使用區(qū)間大大擴(kuò)展,，完全不需變速箱,，尺寸也不帶來大的負(fù)擔(dān)。

ZW220HYB-5B的牽引電機(jī)安裝在前后傳動(dòng)軸上,，不影響離地間隙

由上述幾個(gè)例子可以看出,，國際巨頭都在研究如何改善裝載機(jī)工作循環(huán)中改善發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),，來減少能源的消耗,，如果不考慮能量回收,，機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的混合可能是個(gè)方向，利勃海爾走得最遠(yuǎn),，已有多個(gè)型號(hào)應(yīng)用了該技術(shù),，卡特彼勒只在兩款機(jī)型上可選配該技術(shù)。日立的電力驅(qū)動(dòng)也是個(gè)方向,，但要考慮到各廠商的實(shí)際情況,。裝載機(jī)主要是靠車輪的動(dòng)力進(jìn)行工作的，鏟斗和相關(guān)工作裝置只是其次,，裝載機(jī)的技術(shù)升級(jí)要從動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)下手,。