工程机械的动力传动方式分析

林永升，侯振峰

（营口港务集团，辽宁 营口 115007）

工程机械发展水平的高低体现了一个国家的机械制造水准，不同的发展水平下制造的机械所体现的机械性能是不同的；同时工程机械也是现代化工业制造过程中不可或缺的一种辅助器械，工程机械的范围很广，小到货物升降车大到叉车、吊车、挖掘机、装载机、大型鹤式起重机、大型散货传送机械等，对于工程机械而言，其核心为发动机、工作执行装置、动力传动机构，发动机基本上都是很成熟的，相对而言各企业无论是国内的柳工、大连叉车、合力叉车，还是国外的沃尔沃、神钢、大宇、住友都有自己的发动机，而且功率也都与机械工作能力相匹配，而执行机构的选择需要与动力传动方式相匹配，本文所要谈论的是将发动机的动力转换到工作机构上的方式，也就是动力转换（传动）方式，目前工程机械的主要传动方式分为以下几种：（1）机械——机械转换方式；（2）机械——电力转换方式；（3）机械——液压转换方式。

这几种动力传动方式各有千秋，在工程机械领域中扮演着不同的角色，不同的发动机与不同的动力转换方式所演变出的机械有很多种，因为动力方式的不同铸就了不同的机械性能，所以也成就了很多的品牌，目前我们就各种机械传动方式进行分析。

例如日本住友某型吊车的动力传动方式就是把发动机的动力用链条传动到各执行机构，然后再由各执行机构的涨带式离合器进行动力输出，驱动各机构运转，这就是典型的机械——机械转换方式，即从动力源到输出件基本都是机械连接，而没有电气或者是液压配件进行动力的连接或传动（可能有部分的控制系统有电气或液压配件）；而日本石川岛某型吊车就是在发动机动力源输出时由液压泵将动力直接转换成液压动力，通过液压油将动力输出到执行机构，各执行机构即液压马达输出动力驱动各机构工作，这就是典型的机械——液压式的动力转换方式，即从动力源到执行机构基本都是液压配件（不排除个别控制系统有低压液压控制或电气控制）；而国产的湖北宜昌港机厂生产的某型号红光吊车就是通过发动机带动发电机工作，把发动机的动力转换成电能输出，然后再经过电动机输出给执行机构，这就是典型的机械——电力式的动力传动方式，即在传动过程中大部分是电气配件。

不同的工程机械因为动力传动方式的不同会导致在同等功率的动力源作用下，工作效率千差万别。不同的动力传动方式也会影响设备的可靠性，影响设备后期保养的难易程度，同样会影响设备的能耗，同时对设备维修保养人员的素质和能力的要求也不同。

1 从能源消耗的角度分析

目前从国家到地方一直在大力推进节能减排型设备的使用，小到节能灯大到变电所、工程机械都不断有新的节能型的设备不断出现，而在工程机械领域低能源消耗意味着为企业减负，意味着少投入多产出，从此角度出发，机械——机械型的转换是最节能型的传动方式，但是它有排放污染；而机械——电力的转换是一种清洁的传动方式，而机械——液压的转换因为液压油的能耗损失，所以它是最浪费能源的方式。

2 从设备可靠性的角度分析

机械设备的可靠性，就是在正常保养使用的情况下，机械设备故障少，需要维护保养的项目少，并能精确地达到人们的指令要求；从人们的心理考虑，我们总是喜欢既节能又可靠还经济的设备，但是个人认为可靠性是一个非常重要的因素，此因素应该排在仅次于机械效率的第二位；（第三才是价格）。

机械——机械输出方式全程几乎都是机械配件，偶尔有控制系统是液压或电气配件，主动力传动方式非常简单，便于维护，不易发生故障，此传动方式为可靠性最佳的方式；但是此种传动不适合在高寒或者高温等恶劣工况中工作。

机械——液压传动方式中有机械配件、液压配件，控制系统为电气或液压系统，所以此系统故障率要略高于机械——机械的传动方式，但是此种传动方式可传递大扭矩动力。

机械——电力传动方式中除发动机外均为电气配件，看似非常可靠，但恰恰电气配件是最不可靠的。电气配件的使用寿命要远远低于机械和液压配件，而且此传动系统的电气配件几乎是机械液压传动的2.5倍，那么，配件的数量越多也就意味着整机的可靠性越低，对维修人员的素质要求越高。此传动方式的可靠性是最低的。但是此种传动方式是清洁能源传动。

3 从后期维护、维修保养的烦易程度分析

正常的使用过程中，机械配件的维护保养是最简单最直接的，液压系统和电气系统的保养对人员素质的要求是较高的，而当工程机械发生故障后的维修工作中，机械的故障查找是最快也是最方便的；液压的故障查找是相对烦琐的，而且液压系统的故障排除是非常繁重的；而电气系统的查找也是很烦琐的，同时电气系统因为控制配件比较多，所以故障查找也是因素最多的，但是它的故障解决是非常快的。

4 从机械功率的输出分析（或机械效率）

机械——机械的传动方式是把机械能直接转换到执行机构，可以说其中的能源损失非常少，机械效率非常高。

机械——液压的传动方式是把机械能转换成了液压油的动能，然后再经过执行机构即液压马达输出，此形式的能量损失是非常大的，机械效率非常低。

机械——电力的传动方式是将机械能转换成电能后，再通过控制系统将电能输出到各执行机构，此形式的能量损失在机械设备行走过程中损失不大，但是当机械到了工作场所，可以通过外接电源将民用电直接输入机械，而不需要发动机再工作，所以此方式传动的能源损失相对机械——液压式的传动要少的多，机械效率要很高。

5 从环保的角度出发

三种方式相比较，可以看出因为机械——电力式的传动方式可以停止发动机的工作，直接将民用电接到设备上使用，所以其排放的污染气体是最少的，也是最环保的一种方式。

当此传动方式的机械不需要多次移动的情况下完全可以全程电能驱动，没有发动机的参与，会使燃油排放更少，更加环保。

而机械——液压式的传动方式因为机械效率较低，而致使能源消耗比较多，其机械运行过程中污染气体的排放最多，因此最不环保。

6 从设备运行的平稳性考虑

三种方式比较而言，机械——机械式的传动，设备动力输出比较直接，输出动力受发动机的转速影响较大，动力输出波动非常大，非常不平稳，机械冲击对设备的使用寿命影响很大，所以在使用过程中需要精心维护，不要野蛮操作设备。而机械——电力式的传动因为有稳压装置的存在，其输出电压是非常稳定的，同时各机构的输出也是非常平稳的，工程机械的执行机构工作也是非常平稳的，这种传动方式对机械设备的使用保养也有益处；机械——液压式的传动因为有液力变矩器的存在，其传递的动力是非常平稳的，而且液压系统中有压力调节装置，所以液压油的压力是非常平稳的，执行机构受到发动机的影响是非常小的，即使是油压低的情况下，它的顿挫感也不大，所以此类传动的平稳型非常好，设备使用年限比较长。