淺談?shì)喡膬捎霉こ虣C(jī)械車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：輪履兩用工程機(jī)械或車輛，是具有輪胎式行走機(jī)構(gòu)（裝置）和履帶式行走機(jī)構(gòu)（裝置）兩套行走機(jī)構(gòu)的工程機(jī)械或車輛。本文將從履帶式工程機(jī)械車輛的不足之處，輪履兩用工程機(jī)械車輛的優(yōu)勢(shì)，輪履兩用工程車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀，輪履兩用工程機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀，輪履兩用工程機(jī)械車輛的發(fā)展趨勢(shì)等方面探討了輪履兩用工程機(jī)械車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：輪履兩用;工程機(jī)械;車輛;發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.056

0 引言

工程機(jī)械作為裝備制造業(yè)的重要組成部分，在基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)林牧漁和市政建設(shè)等方方面面建設(shè)中的作用舉足輕重。據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年全年幾種主要工程機(jī)械產(chǎn)品的銷量超35萬臺(tái)，履帶式工程機(jī)械產(chǎn)品占比50%以上。以液壓挖掘機(jī)為例，2018年累計(jì)銷量203420臺(tái)，同比增長45%，小微型挖掘機(jī)市場份額占比超過六成。此外，截至2016年底，全國挖掘機(jī)保有量超過160萬臺(tái)，占整個(gè)工程機(jī)械保有量的五分之一。在資源開發(fā)利用、應(yīng)急救援、城鎮(zhèn)化和鄉(xiāng)村振興的大潮中，龐大的工程機(jī)械車輛市場也將把這些領(lǐng)域調(diào)整為主要戰(zhàn)場;提高小范圍、短距離內(nèi)的場內(nèi)外、城郊施工、農(nóng)田水利及災(zāi)害救援等作業(yè)工程機(jī)械車輛的工作效率，降低設(shè)備能耗始終是行業(yè)發(fā)展的方向標(biāo)。基于以上，如果這些小微型的履帶式工程機(jī)械車輛能設(shè)計(jì)加裝輪式行走機(jī)構(gòu)，并且輪履可實(shí)現(xiàn)自由切換，適應(yīng)不同的行駛路況和作業(yè)工況，勢(shì)必以其高速高機(jī)動(dòng)性，進(jìn)而縮短設(shè)備轉(zhuǎn)場和路上行進(jìn)時(shí)間，提高整機(jī)工作效率[1]。

1 輪履兩用工程機(jī)械車輛的優(yōu)勢(shì)

1.1 履帶式工程機(jī)械車輛的不足之處

常見采用履帶行走的主要工程機(jī)械車輛包括液壓挖掘機(jī)、起重機(jī)、推土機(jī)、攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)、樁機(jī)、鉆井機(jī)、吊管機(jī)、履帶式運(yùn)輸車、作物收獲機(jī)械、拖拉機(jī)、旋耕機(jī)、坦克及其他特種工程車輛等，其中號(hào)稱“工程機(jī)械之王”的液壓挖掘機(jī)，其集挖掘、平整、裝卸、破碎及救援等功能于一身，一機(jī)多能，使用最為廣泛。履帶式行走機(jī)構(gòu)雖然擁有優(yōu)秀的越野性能和爬坡能力，可很好地滿足作業(yè)穩(wěn)定性的要求，但缺點(diǎn)也是顯而易見的，履帶式行走速度不高，機(jī)動(dòng)性差，容易損壞水泥路面（非公路車輛一般也不被允許在公共水泥道路上行駛），且小范圍、短距離的快速轉(zhuǎn)場或到達(dá)場地需要拖車、平板車運(yùn)輸，增加了作業(yè)成本和施工準(zhǔn)備時(shí)間，甚至無法到達(dá)一些局部作業(yè)的施工現(xiàn)場，這些不足也是履帶式工程機(jī)械車輛實(shí)際使用的制約因素。

1.2 輪履兩用工程機(jī)械車輛的優(yōu)勢(shì)

輪履兩用工程機(jī)械或車輛，是具有輪胎式行走機(jī)構(gòu)（裝置）和履帶式行走機(jī)構(gòu)（裝置）兩套行走機(jī)構(gòu)的工程機(jī)械或車輛。這種工程機(jī)械車輛兩套行走機(jī)構(gòu)（裝置）同用一套底盤構(gòu)件，結(jié)合了輪胎式行走的高機(jī)動(dòng)性能和履帶式行走良好的越障通過能力，并可以根據(jù)實(shí)際路面狀態(tài)和作業(yè)要求進(jìn)行行走機(jī)構(gòu)的切換，更好地適應(yīng)行駛路徑和作業(yè)場地，可主要考慮應(yīng)用在小微型工程機(jī)械或工程車輛上。這種工程機(jī)械車輛是基于履帶式機(jī)械車輛不足的基礎(chǔ)上，在原有履帶式行走機(jī)構(gòu)（裝置）的基礎(chǔ)上增加一套輪胎式行走機(jī)構(gòu)（裝置），這種輪履結(jié)合可切換行走方式的應(yīng)用，在城郊小型工程施工、市政建設(shè)農(nóng)田水利、農(nóng)耕、作業(yè)收獲和災(zāi)難現(xiàn)場救援方面，非常好地節(jié)省了運(yùn)輸車輛的裝卸、捆綁及運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，能有效地保證作業(yè)工程機(jī)械車輛快速地到達(dá)現(xiàn)場或者自行轉(zhuǎn)移作業(yè)場地。

2 輪履兩用工程機(jī)械車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

2.1 輪履兩用工程車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀

輪履兩用的工程車輛，歷史上曾以軍用裝甲車和坦克形式出現(xiàn)過。其中最早的輪履兩用坦克是法國圣沙蒙M21型輪履兩用坦克，輪式行走速度為20km/h，這個(gè)速度在上世紀(jì)20年代算是比較可觀的了。接著較著名的就是Landsverk L-30輪履式輕型坦克，這是瑞典工程師基于德國R-R Kampfwagen M28輪履兩用式坦克設(shè)計(jì)的，該輪履式輕型坦克行駛方式切換采用液壓傳動(dòng)，在公路上，履帶行走時(shí)前進(jìn)速度為37.5km/h，輪胎行走時(shí)前進(jìn)速度可達(dá)80km/h，輪履行進(jìn)的速度在當(dāng)時(shí)也都是比較大的突破。在裝甲車方面，由奧地利蘇拉公司研制的“Sd.Kfz.254”堪稱典型，該輪履兩用偵察裝甲車原名RK-7，滿載7人，輪式行走時(shí)最大速度可達(dá)60km/h。此外，像前蘇聯(lián)系列戰(zhàn)車?yán)锏妮喡慕Y(jié)合步兵戰(zhàn)車，輪胎行走和履帶行走都具備較強(qiáng)的越野能力，履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在輪式前后橋之間，主要便于車輛深陷泥濘路面輪式機(jī)構(gòu)無法行進(jìn)時(shí)自行爬出來。據(jù)記載，這些輪履兩用式戰(zhàn)車，除了已被德軍陸軍正名的“Sd.Kfz.254”生產(chǎn)過一百多輛之外，大多都在所屬軍隊(duì)測(cè)試中暴露了輪履行走設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，可靠性相對(duì)較差的問題，未能大規(guī)模地應(yīng)用在戰(zhàn)場上。而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代履帶式戰(zhàn)車、裝甲車，特別是輕型的，履帶行駛速度也能達(dá)到80km/h，“輪履兩用”結(jié)構(gòu)于這些車輛裝備上，已不復(fù)當(dāng)年的“誘惑力”，因此也很難看到了[2-3]。

2.2 輪履兩用工程機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀

在工程機(jī)械領(lǐng)域，現(xiàn)有的采用輪履行走的機(jī)械裝備有液壓挖掘機(jī)，起重機(jī)和救援機(jī)器人。液壓挖掘機(jī)方面，犀牛重工的小型輪式履帶挖掘機(jī)就是一種輪履可切換行走的挖掘機(jī)，它結(jié)合了輪式挖掘機(jī)和履帶式挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與普通履帶式液壓挖掘機(jī)比較，在外觀上，整機(jī)的前后增加了輪式行走的轉(zhuǎn)向橋和驅(qū)動(dòng)橋，前后橋可以收放，以液壓作為輪式輪履行走機(jī)構(gòu)切換的動(dòng)力，輪式機(jī)構(gòu)行駛速度可達(dá)30km/h，另外，河南瀚人匯鑫挖掘機(jī)械有限公司也有該類型的小型輪式履帶挖掘機(jī)。起重機(jī)方面，徐工在2014年推出了全球首款輪履兩用概念起重機(jī)XCWT30，該機(jī)可實(shí)現(xiàn)輪式機(jī)構(gòu)和自掛接履帶機(jī)構(gòu)的快速切換，利用履帶式起重機(jī)的場地適應(yīng)性強(qiáng)，帶載行走的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全地面底盤與履帶底盤的融合，該機(jī)輪式行進(jìn)速度可達(dá)80km/h，但遺憾的是，該概念機(jī)最終沒能量產(chǎn)上市。救援機(jī)器人方面，八達(dá)重工研制的大型救援機(jī)器人則是為數(shù)不多的采用輪履復(fù)合切換行駛的多功能搶險(xiǎn)救援裝備，該機(jī)可滿足地震、重大事故災(zāi)害的搶險(xiǎn)救援、特殊工況作業(yè)場所的需要，實(shí)施快速救援，輪式行進(jìn)速度超過30km/h[4]。以上這些，都是有產(chǎn)品在售或者概念機(jī)問世的，所以輪履兩用相關(guān)技術(shù)是具備一定的成熟度的。

2.3 輪履兩用工程機(jī)械車輛的發(fā)展趨勢(shì)

據(jù)在萬方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)上精確查詢結(jié)果，2008年至今，關(guān)于“輪履”、“輪式履帶”、“履帶輪式”等研究的文獻(xiàn)、專利、產(chǎn)品技術(shù)的成果資料超過400項(xiàng)，主要有關(guān)各種機(jī)器人、作物收割機(jī)、推土機(jī)、混凝土泵車、起重機(jī)、液壓挖掘機(jī)、各種工程車及輪履底盤等等，這些研究或產(chǎn)品研制涉及部件結(jié)構(gòu)、整機(jī)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等內(nèi)容，其中以工程院校為研究主體的居多，以科研院所和工程機(jī)械制造企業(yè)為研究主體的也有。從徐工輪履兩用起重機(jī)概念機(jī)在寶馬展的驚艷亮相可見，國內(nèi)主要工程機(jī)械大企業(yè)也在關(guān)注著輪履兩用工程機(jī)械車輛相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

隨著小型工程機(jī)械的智能化、多用途、微型化及超小型化的蓬勃發(fā)展，越來越多的小微工程機(jī)械車輛裝備進(jìn)入城郊、農(nóng)村和個(gè)體家庭，個(gè)性化的市場需求將會(huì)越來越強(qiáng)烈，這也是工程機(jī)械車輛制造企業(yè)順應(yīng)潮流，提供整體解決方案的同時(shí)，滿足個(gè)體個(gè)性定制，不斷向前發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。輪履兩用是從提高此類小型履帶式工程機(jī)械車輛整機(jī)工作效率出發(fā)，以保持原有履帶式行走和作業(yè)優(yōu)勢(shì)為前提，增加輪胎式行走功能，從而提高設(shè)備的機(jī)動(dòng)性能。或者從農(nóng)村、小范圍小型工程和災(zāi)害救援作業(yè)的角度看，如果在小微型履帶式多功能工程機(jī)械上加設(shè)輪式行走機(jī)構(gòu)，將極大地改善該型裝備在農(nóng)田水利、耕作收獲、市政建設(shè)和自然災(zāi)害救援方面的便利性和使用范圍。換句話說，加設(shè)輪胎式行走部分，對(duì)小型多功能履帶式工程機(jī)械或車輛而言，實(shí)現(xiàn)“輪履兩用”，對(duì)行業(yè)，對(duì)主機(jī)廠，對(duì)使用者，或許都是一種不錯(cuò)的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱節(jié)宏.伸縮式輪履可切換小型挖掘機(jī)行走裝置的設(shè)計(jì)研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2016.

[2]蘇鄂等.出逃-一輛廢棄輪履兩用裝甲車的復(fù)活奇跡[J].兵器，2012（01）.

[3]來恩華.國外輪、履式裝甲車輛技術(shù)的發(fā)展[J].現(xiàn)代兵器，1988（03）：18-21.

[4]陳金鳳等.八達(dá)重工成功研制全球最大的救援工程機(jī)器人[J].工程機(jī)械與維修，2014（z1）.

資金項(xiàng)目：2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2018KY1185）

作者簡介：朱節(jié)宏（1984-），男，廣西合浦人，機(jī)械工程碩士，講師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)。