工程機械的動力傳動方式分析

林永升，侯振峰

（營口港務(wù)集團，遼寧 營口 115007）

工程機械發(fā)展水平的高低體現(xiàn)了一個國家的機械制造水準(zhǔn)，不同的發(fā)展水平下制造的機械所體現(xiàn)的機械性能是不同的；同時工程機械也是現(xiàn)代化工業(yè)制造過程中不可或缺的一種輔助器械，工程機械的范圍很廣，小到貨物升降車大到叉車、吊車、挖掘機、裝載機、大型鶴式起重機、大型散貨傳送機械等，對于工程機械而言，其核心為發(fā)動機、工作執(zhí)行裝置、動力傳動機構(gòu)，發(fā)動機基本上都是很成熟的，相對而言各企業(yè)無論是國內(nèi)的柳工、大連叉車、合力叉車，還是國外的沃爾沃、神鋼、大宇、住友都有自己的發(fā)動機，而且功率也都與機械工作能力相匹配，而執(zhí)行機構(gòu)的選擇需要與動力傳動方式相匹配，本文所要談?wù)摰氖菍l(fā)動機的動力轉(zhuǎn)換到工作機構(gòu)上的方式，也就是動力轉(zhuǎn)換（傳動）方式，目前工程機械的主要傳動方式分為以下幾種：（1）機械——機械轉(zhuǎn)換方式；（2）機械——電力轉(zhuǎn)換方式；（3）機械——液壓轉(zhuǎn)換方式。

這幾種動力傳動方式各有千秋，在工程機械領(lǐng)域中扮演著不同的角色，不同的發(fā)動機與不同的動力轉(zhuǎn)換方式所演變出的機械有很多種，因為動力方式的不同鑄就了不同的機械性能，所以也成就了很多的品牌，目前我們就各種機械傳動方式進行分析。

例如日本住友某型吊車的動力傳動方式就是把發(fā)動機的動力用鏈條傳動到各執(zhí)行機構(gòu)，然后再由各執(zhí)行機構(gòu)的漲帶式離合器進行動力輸出，驅(qū)動各機構(gòu)運轉(zhuǎn)，這就是典型的機械——機械轉(zhuǎn)換方式，即從動力源到輸出件基本都是機械連接，而沒有電氣或者是液壓配件進行動力的連接或傳動（可能有部分的控制系統(tǒng)有電氣或液壓配件）；而日本石川島某型吊車就是在發(fā)動機動力源輸出時由液壓泵將動力直接轉(zhuǎn)換成液壓動力，通過液壓油將動力輸出到執(zhí)行機構(gòu)，各執(zhí)行機構(gòu)即液壓馬達輸出動力驅(qū)動各機構(gòu)工作，這就是典型的機械——液壓式的動力轉(zhuǎn)換方式，即從動力源到執(zhí)行機構(gòu)基本都是液壓配件（不排除個別控制系統(tǒng)有低壓液壓控制或電氣控制）；而國產(chǎn)的湖北宜昌港機廠生產(chǎn)的某型號紅光吊車就是通過發(fā)動機帶動發(fā)電機工作，把發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)換成電能輸出，然后再經(jīng)過電動機輸出給執(zhí)行機構(gòu)，這就是典型的機械——電力式的動力傳動方式，即在傳動過程中大部分是電氣配件。

不同的工程機械因為動力傳動方式的不同會導(dǎo)致在同等功率的動力源作用下，工作效率千差萬別。不同的動力傳動方式也會影響設(shè)備的可靠性，影響設(shè)備后期保養(yǎng)的難易程度，同樣會影響設(shè)備的能耗，同時對設(shè)備維修保養(yǎng)人員的素質(zhì)和能力的要求也不同。

1 從能源消耗的角度分析

目前從國家到地方一直在大力推進節(jié)能減排型設(shè)備的使用，小到節(jié)能燈大到變電所、工程機械都不斷有新的節(jié)能型的設(shè)備不斷出現(xiàn)，而在工程機械領(lǐng)域低能源消耗意味著為企業(yè)減負，意味著少投入多產(chǎn)出，從此角度出發(fā)，機械——機械型的轉(zhuǎn)換是最節(jié)能型的傳動方式，但是它有排放污染；而機械——電力的轉(zhuǎn)換是一種清潔的傳動方式，而機械——液壓的轉(zhuǎn)換因為液壓油的能耗損失，所以它是最浪費能源的方式。

2 從設(shè)備可靠性的角度分析

機械設(shè)備的可靠性，就是在正常保養(yǎng)使用的情況下，機械設(shè)備故障少，需要維護保養(yǎng)的項目少，并能精確地達到人們的指令要求；從人們的心理考慮，我們總是喜歡既節(jié)能又可靠還經(jīng)濟的設(shè)備，但是個人認為可靠性是一個非常重要的因素，此因素應(yīng)該排在僅次于機械效率的第二位；（第三才是價格）。

機械——機械輸出方式全程幾乎都是機械配件，偶爾有控制系統(tǒng)是液壓或電氣配件，主動力傳動方式非常簡單，便于維護，不易發(fā)生故障，此傳動方式為可靠性最佳的方式；但是此種傳動不適合在高寒或者高溫等惡劣工況中工作。

機械——液壓傳動方式中有機械配件、液壓配件，控制系統(tǒng)為電氣或液壓系統(tǒng)，所以此系統(tǒng)故障率要略高于機械——機械的傳動方式，但是此種傳動方式可傳遞大扭矩動力。

機械——電力傳動方式中除發(fā)動機外均為電氣配件，看似非?？煽?，但恰恰電氣配件是最不可靠的。電氣配件的使用壽命要遠遠低于機械和液壓配件，而且此傳動系統(tǒng)的電氣配件幾乎是機械液壓傳動的2.5倍，那么，配件的數(shù)量越多也就意味著整機的可靠性越低，對維修人員的素質(zhì)要求越高。此傳動方式的可靠性是最低的。但是此種傳動方式是清潔能源傳動。

3 從后期維護、維修保養(yǎng)的煩易程度分析

正常的使用過程中，機械配件的維護保養(yǎng)是最簡單最直接的，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)對人員素質(zhì)的要求是較高的，而當(dāng)工程機械發(fā)生故障后的維修工作中，機械的故障查找是最快也是最方便的；液壓的故障查找是相對煩瑣的，而且液壓系統(tǒng)的故障排除是非常繁重的；而電氣系統(tǒng)的查找也是很煩瑣的，同時電氣系統(tǒng)因為控制配件比較多，所以故障查找也是因素最多的，但是它的故障解決是非常快的。

4 從機械功率的輸出分析（或機械效率）

機械——機械的傳動方式是把機械能直接轉(zhuǎn)換到執(zhí)行機構(gòu)，可以說其中的能源損失非常少，機械效率非常高。

機械——液壓的傳動方式是把機械能轉(zhuǎn)換成了液壓油的動能，然后再經(jīng)過執(zhí)行機構(gòu)即液壓馬達輸出，此形式的能量損失是非常大的，機械效率非常低。

機械——電力的傳動方式是將機械能轉(zhuǎn)換成電能后，再通過控制系統(tǒng)將電能輸出到各執(zhí)行機構(gòu)，此形式的能量損失在機械設(shè)備行走過程中損失不大，但是當(dāng)機械到了工作場所，可以通過外接電源將民用電直接輸入機械，而不需要發(fā)動機再工作，所以此方式傳動的能源損失相對機械——液壓式的傳動要少的多，機械效率要很高。

5 從環(huán)保的角度出發(fā)

三種方式相比較，可以看出因為機械——電力式的傳動方式可以停止發(fā)動機的工作，直接將民用電接到設(shè)備上使用，所以其排放的污染氣體是最少的，也是最環(huán)保的一種方式。

當(dāng)此傳動方式的機械不需要多次移動的情況下完全可以全程電能驅(qū)動，沒有發(fā)動機的參與，會使燃油排放更少，更加環(huán)保。

而機械——液壓式的傳動方式因為機械效率較低，而致使能源消耗比較多，其機械運行過程中污染氣體的排放最多，因此最不環(huán)保。

6 從設(shè)備運行的平穩(wěn)性考慮

三種方式比較而言，機械——機械式的傳動，設(shè)備動力輸出比較直接，輸出動力受發(fā)動機的轉(zhuǎn)速影響較大，動力輸出波動非常大，非常不平穩(wěn)，機械沖擊對設(shè)備的使用壽命影響很大，所以在使用過程中需要精心維護，不要野蠻操作設(shè)備。而機械——電力式的傳動因為有穩(wěn)壓裝置的存在，其輸出電壓是非常穩(wěn)定的，同時各機構(gòu)的輸出也是非常平穩(wěn)的，工程機械的執(zhí)行機構(gòu)工作也是非常平穩(wěn)的，這種傳動方式對機械設(shè)備的使用保養(yǎng)也有益處；機械——液壓式的傳動因為有液力變矩器的存在，其傳遞的動力是非常平穩(wěn)的，而且液壓系統(tǒng)中有壓力調(diào)節(jié)裝置，所以液壓油的壓力是非常平穩(wěn)的，執(zhí)行機構(gòu)受到發(fā)動機的影響是非常小的，即使是油壓低的情況下，它的頓挫感也不大，所以此類傳動的平穩(wěn)型非常好，設(shè)備使用年限比較長。