当前,已经有企业试制成功了改进型多路阀定变量合流液压系统,经过反复试验和改进,除节能效果尚不明显外,其他所有的性能均达到了世界最先进水平,甚至操作舒适性还优于国外许多同类先进机型。与当前国内具有一流技术水平的装载机相比,用户的购机成本最多增加1万~2万元,但性能更优越,油耗更低。可以预测,该产品面市后将会受到市场青睐。
也有企业创造性地采用了3泵定量系统,经过精心设计,当系统需要低压大流量时,可3泵同时供油;当需要高压小流量时,保证2个泵工作。这种思路有一定的节能效果,又避免了整机成本的上涨。
传动系统静液压的启迪
目前,装载机仍然以液力机械传动为主,国外有部分企业采用了静液压(全液压)传动。静液压传动的最大优点是节能效果十分显著,其最大缺点是成本高,约为液力机械传动的3~4倍,不太适合中国市场,国内装载机上也很少采用静液压传动。
国产装载机的传动系统基本采用液力机械传动,其最大优点是性能特别适合装载机,最大缺点是液力机械传动比其他任何传动的能量损失都要大,燃油的有效利用率不到40%。目前,中国装载机传动技术升级的重点是节能降耗,像液压系统一样,装载机行业研发人员综合静液压传动系统的优缺点,也研制出多种低成本的创新型静液压传动系统。
半变量静液压传动系统
通常的静液压传动为变量泵驱动变量马达,我国创新型静液压传动系统是将二者之一更换为定量元件,称之为半变量静液压传动,成本大大降低。这是中国人的独创,世界上绝无仅有。
行业中开发的1.6t型半变量静液压传动装载机,采用的是定量泵驱动变量马达的半变量静液压传动系统,成本与采用液力机械传动基本相同,节能及操作性能都更好。但作业性能较差,因而该系统未得到推广。如果在此基础上对系统进行进一步改进,用在2t及以下的小型装载机上,应有较好的发展前景。
另一种半变量静液压传动系统源自业内一家企业生产的3t半变量静液压传动装载机,采用了变量泵驱动定量马达的半变量静液压传动系统。该机与液力机械传动相比成本稍高,节能及操作性能却很好,作业性能也完全能满足装载机的要求。从目前情况看,这种半变量静液压传动系统用在3t型装载机上,具有广阔的发展前景。
静液压机械无级变速传动
目前,中国装载机行业已经出现了静液压与机械传动的组合传动系统,即全电子控制自动变速(HVT)——低速大扭矩时为全静液压传动,高速小扭矩时为全机械传动,中间为静液压与机械混合传动。
静液压部分有全变量与半变量两种型式,全变量为变量泵驱动变量马达,半变量为变量泵驱动定量马达。该系统的最大优点是节能效果显著,据理论计算,该系统与同类型液力机械传动相比,节能在25%~30%以上。同时,系统具有的全电子控制自动变速功能使得其具有极佳的操作舒适性。此类产品的样机已试验成功,正在进行型式试验。当前的主要问题是静液压传动元件仍采用进口件,成本较高。一但实现元件国产化,成本会大幅下降。届时,全自动变速器将会使中国装载机传动系统行业发生全新变化。
据了解,有企业正在研究将双离合器技术用在装载机上,使动力传动能在机械传动与液力机械传动之间进行切换,从而达到节能降耗的目的;还有企业正在尝试将开式静液压传动与简单行星式变速器进行嫁接,从而达到既节能降耗又降低成本的目的。
数字液压革命性变革
数字液压研究已有30多年的历史,除中国外,其他国家均选择了元件数字化的道路,均未取得突破性成果。而我国选择的全程数字液压目前已在军工、水电、冶金等多个领域取得了数十项重大成果,目前正在向工程机械领域挺进,首选应在为最量大面广的装载机和具有“工程机械之王”之称的挖掘机上。如果在装载机行业中取得成功,将会使中国装载机液压系统发生革命性变化。
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