工程機械的動力傳動方式分析

林永升，侯振峰

（營口港務集團，遼寧 營口 115007）

工程機械發展水平的高低體現了一個國家的機械制造水準，不同的發展水平下制造的機械所體現的機械性能是不同的；同時工程機械也是現代化工業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，其核心為發動機、工作執行裝置、動力傳動機構，發動機基本上都是很成熟的，相對而言各企業無論是國內的柳工、大連叉車、合力叉車，還是國外的沃爾沃、神鋼、大宇、住友都有自己的發動機，而且功率也都與機械工作能力相匹配，而執行機構的選擇需要與動力傳動方式相匹配，本文所要談論的是將發動機的動力轉換到工作機構上的方式，也就是動力轉換（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——機械轉換方式；（2）機械——電力轉換方式；（3）機械——液壓轉換方式。

這幾種動力傳動方式各有千秋，在工程機械領域中扮演著不同的角色，不同的發動機與不同的動力轉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動機的動力用鏈條傳動到各執行機構，然后再由各執行機構的漲帶式離合器進行動力輸出，驅動各機構運轉，這就是典型的機械——機械轉換方式，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有電氣或液壓配件）；而日本石川島某型吊車就是在發動機動力源輸出時由液壓泵將動力直接轉換成液壓動力，通過液壓油將動力輸出到執行機構，各執行機構即液壓馬達輸出動力驅動各機構工作，這就是典型的機械——液壓式的動力轉換方式，即從動力源到執行機構基本都是液壓配件（不排除個別控制系統有低壓液壓控制或電氣控制）；而國產的湖北宜昌港機廠生產的某型號紅光吊車就是通過發動機帶動發電機工作，把發動機的動力轉換成電能輸出，然后再經過電動機輸出給執行機構，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備的可靠性，影響設備后期保養的難易程度，同樣會影響設備的能耗，同時對設備維修保養人員的素質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能減排型設備的使用，小到節能燈大到變電所、工程機械都不斷有新的節能型的設備不斷出現，而在工程機械領域低能源消耗意味著為企業減負，意味著少投入多產出，從此角度出發，機械——機械型的轉換是最節能型的傳動方式，但是它有排放污染；而機械——電力的轉換是一種清潔的傳動方式，而機械——液壓的轉換因為液壓油的能耗損失，所以它是最浪費能源的方式。

2 從設備可靠性的角度分析

機械設備的可靠性，就是在正常保養使用的情況下，機械設備故障少，需要維護保養的項目少，并能精確地達到人們的指令要求；從人們的心理考慮，我們總是喜歡既節能又可靠還經濟的設備，但是個人認為可靠性是一個非常重要的因素，此因素應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，控制系統為電氣或液壓系統，所以此系統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，而且此傳動系統的電氣配件幾乎是機械液壓傳動的2.5倍，那么，配件的數量越多也就意味著整機的可靠性越低，對維修人員的素質要求越高。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、維修保養的煩易程度分析

正常的使用過程中，機械配件的維護保養是最簡單最直接的，液壓系統和電氣系統的保養對人員素質的要求是較高的，而當工程機械發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，而且液壓系統的故障排除是非常繁重的；而電氣系統的查找也是很煩瑣的，同時電氣系統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?？斓?。

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換到執行機構，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換成了液壓油的動能，然后再經過執行機構即液壓馬達輸出，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換成電能后，再通過控制系統將電能輸出到各執行機構，此形式的能量損失在機械設備行走過程中損失不大，但是當機械到了工作場所，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 從環保的角度出發

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動機的工作，直接將民用電接到設備上使用，所以其排放的污染氣體是最少的，也是最環保的一種方式。

當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動，沒有發動機的參與，會使燃油排放更少，更加環保。

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，因此最不環保。

6 從設備運行的平穩性考慮

三種方式比較而言，機械——機械式的傳動，設備動力輸出比較直接，輸出動力受發動機的轉速影響較大，動力輸出波動非常大，非常不平穩，機械沖擊對設備的使用壽命影響很大，所以在使用過程中需要精心維護，不要野蠻操作設備。而機械——電力式的傳動因為有穩壓裝置的存在，其輸出電壓是非常穩定的，同時各機構的輸出也是非常平穩的，工程機械的執行機構工作也是非常平穩的，這種傳動方式對機械設備的使用保養也有益處；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的，而且液壓系統中有壓力調節裝置，所以液壓油的壓力是非常平穩的，執行機構受到發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型非常好，設備使用年限比較長。