工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)方式分析

林永升，侯振峰

（營(yíng)口港務(wù)集團(tuán)，遼寧 營(yíng)口 115007）

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

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

例如日本住友某型吊車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)方式就是把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力用鏈條傳動(dòng)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，然后再由各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的漲帶式離合器進(jìn)行動(dòng)力輸出，驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，這就是典型的機(jī)械——機(jī)械轉(zhuǎn)換方式，即從動(dòng)力源到輸出件基本都是機(jī)械連接，而沒(méi)有電氣或者是液壓配件進(jìn)行動(dòng)力的連接或傳動(dòng)（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(chē)就是在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力源輸出時(shí)由液壓泵將動(dòng)力直接轉(zhuǎn)換成液壓動(dòng)力，通過(guò)液壓油將動(dòng)力輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)即液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)工作，這就是典型的機(jī)械——液壓式的動(dòng)力轉(zhuǎn)換方式，即從動(dòng)力源到執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本都是液壓配件（不排除個(gè)別控制系統(tǒng)有低壓液壓控制或電氣控制）；而國(guó)產(chǎn)的湖北宜昌港機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的某型號(hào)紅光吊車(chē)就是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電能輸出，然后再經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這就是典型的機(jī)械——電力式的動(dòng)力傳動(dòng)方式，即在傳動(dòng)過(guò)程中大部分是電氣配件。

不同的工程機(jī)械因?yàn)閯?dòng)力傳動(dòng)方式的不同會(huì)導(dǎo)致在同等功率的動(dòng)力源作用下，工作效率千差萬(wàn)別。不同的動(dòng)力傳動(dòng)方式也會(huì)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(huì)影響設(shè)備的能耗，同時(shí)對(duì)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(guó)家到地方一直在大力推進(jìn)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(jī)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(jī)械領(lǐng)域低能源消耗意味著為企業(yè)減負(fù)，意味著少投入多產(chǎn)出，從此角度出發(fā)，機(jī)械——機(jī)械型的轉(zhuǎn)換是最節(jié)能型的傳動(dòng)方式，但是它有排放污染；而機(jī)械——電力的轉(zhuǎn)換是一種清潔的傳動(dòng)方式，而機(jī)械——液壓的轉(zhuǎn)換因?yàn)橐簤河偷哪芎膿p失，所以它是最浪費(fèi)能源的方式。

2 從設(shè)備可靠性的角度分析

機(jī)械設(shè)備的可靠性，就是在正常保養(yǎng)使用的情況下，機(jī)械設(shè)備故障少，需要維護(hù)保養(yǎng)的項(xiàng)目少，并能精確地達(dá)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(jì)的設(shè)備，但是個(gè)人認(rèn)為可靠性是一個(gè)非常重要的因素，此因素應(yīng)該排在僅次于機(jī)械效率的第二位；（第三才是價(jià)格）。

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

機(jī)械——液壓傳動(dòng)方式中有機(jī)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(jī)械——機(jī)械的傳動(dòng)方式，但是此種傳動(dòng)方式可傳遞大扭矩動(dòng)力。

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

3 從后期維護(hù)、維修保養(yǎng)的煩易程度分析

正常的使用過(guò)程中，機(jī)械配件的維護(hù)保養(yǎng)是最簡(jiǎn)單最直接的，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)對(duì)人員素質(zhì)的要求是較高的，而當(dāng)工程機(jī)械發(fā)生故障后的維修工作中，機(jī)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(duì)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(shí)電氣系統(tǒng)因?yàn)榭刂婆浼容^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(jī)械功率的輸出分析（或機(jī)械效率）

機(jī)械——機(jī)械的傳動(dòng)方式是把機(jī)械能直接轉(zhuǎn)換到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以說(shuō)其中的能源損失非常少，機(jī)械效率非常高。

機(jī)械——液壓的傳動(dòng)方式是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了液壓油的動(dòng)能，然后再經(jīng)過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)即液壓馬達(dá)輸出，此形式的能量損失是非常大的，機(jī)械效率非常低。

機(jī)械——電力的傳動(dòng)方式是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能后，再通過(guò)控制系統(tǒng)將電能輸出到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，此形式的能量損失在機(jī)械設(shè)備行走過(guò)程中損失不大，但是當(dāng)機(jī)械到了工作場(chǎng)所，可以通過(guò)外接電源將民用電直接輸入機(jī)械，而不需要發(fā)動(dòng)機(jī)再工作，所以此方式傳動(dòng)的能源損失相對(duì)機(jī)械——液壓式的傳動(dòng)要少的多，機(jī)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?yàn)闄C(jī)械——電力式的傳動(dòng)方式可以停止發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)方式的機(jī)械不需要多次移動(dòng)的情況下完全可以全程電能驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的參與，會(huì)使燃油排放更少，更加環(huán)保。

而機(jī)械——液壓式的傳動(dòng)方式因?yàn)闄C(jī)械效率較低，而致使能源消耗比較多，其機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中污染氣體的排放最多，因此最不環(huán)保。

6 從設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性考慮

三種方式比較而言，機(jī)械——機(jī)械式的傳動(dòng)，設(shè)備動(dòng)力輸出比較直接，輸出動(dòng)力受發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速影響較大，動(dòng)力輸出波動(dòng)非常大，非常不平穩(wěn)，機(jī)械沖擊對(duì)設(shè)備的使用壽命影響很大，所以在使用過(guò)程中需要精心維護(hù)，不要野蠻操作設(shè)備。而機(jī)械——電力式的傳動(dòng)因?yàn)橛蟹€(wěn)壓裝置的存在，其輸出電壓是非常穩(wěn)定的，同時(shí)各機(jī)構(gòu)的輸出也是非常平穩(wěn)的，工程機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作也是非常平穩(wěn)的，這種傳動(dòng)方式對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用保養(yǎng)也有益處；機(jī)械——液壓式的傳動(dòng)因?yàn)橛幸毫ψ兙仄鞯拇嬖冢鋫鬟f的動(dòng)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(jī)構(gòu)受到發(fā)動(dòng)機(jī)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(lèi)傳動(dòng)的平穩(wěn)型非常好，設(shè)備使用年限比較長(zhǎng)。