工程机械动力传动系统的优化配置

工程机械动力传动系统的优化配置

动力传动系统是工程机械的重要组成部分，它决定了整机的动力性能、作业性能、行驶性能和经济性等重要参数。工程机械不仅需要良好的机动性能，而且需要较高的作业率。特别是工程机械的动力传动系统比较复杂，有的机械需要边行驶、边作业，如装载机等；有的机械的作业装置具有多种作业机构，如：挖壕挖坑机的作业装置有铣刀和抛土器等。获取工程机械传动系统的载荷谱，才能得到合理、高效的动力传动系统功率。

一、采用新型装置组成传动系统

工作现场实践证明，采用微粒捕集器可以有效控制发动机工作过程中烟尘微粒的排放。特别是对于速度较低和中等以下载荷的工程机械，当所选微粒捕集器的负载参数选为K54时，可以降低NO和CO的排放量，在一定程度上提高发动机的功率，降低油耗，改善发动机的动力性能和经济性。

近年来国内外开发了一种成套高效传动装置（如德国的“ZF－EFFI”型），它包括主变速器、辅助变速器、轮边减速器、前桥、后桥、快速圆盘制动器和离合器等，同时装有停机待装管理系统。该系统可以在等待作业时处于睡眠状态，使之节能减耗。整个系统采用先进的信息化、数字化技术，配有智能化控制模块，种智能化控制模块是提高动力传动系统效率和节能降耗的核心技术。它能根据液力偶合器或变矩器的实时工况，控制变速器的相应工作，进而通过超越离合器装置控制发动机的转速，使发动机始终处于高效工况区段内，充分有效地利用发动机功率，从而达到降耗减排、经济运行的要求。

这套传动装置可代替工程机械的常规传动系统。在同等工作条件下完成相同的作业量，发动机的油耗可减少5%－20%，排放的污染物可减少10%－15%，设备生产效率可提高35%－40%；而且操作简便舒适，工作可靠性较高，使用寿命较长。

二、配置高效可靠的冷却系统

（一）采用自控系统控制温度

工程机械的载荷是不断变化的，因而工作油温也不断变化；通常情况下，工作油温在40－60℃范围内比较合适。传统的冷却系统，其风扇多为恒速运转，不能按照油温变化随机调控。近年研发的由电子自控系统控制的液压变速风扇，可按照发动机冷却所需风量改变转速：配置的数字化温度继电器能够精确控制发动机的运行水温。这些智能化控制元件的引入，可以优化冷却系统的运行参数，获得调节动力和节能降耗的效果。

（二）采用稳定高效的冷却液

工程机械常用的冷却水、乙醇混合物和机油等传热流体中，含有不同数量的分散纳米微粒，进行科学地浓度组合，即可具有较高的导热率。实验证明，在传统冷却液中加人Cu0纳米微粒使其体积浓度为1%，即可使导热率提高35%－40%。经测试证明，在相同耗油量工况时，发动机功率可提高5%－8%。应注意，冷却水的pH值应在7－8范围内，氯化物含量不得大于150mg／l。

（三）采用轻质高强度材料的元件

近年来轻合金、泡沫铝以及泡沫石墨等轻质高强度材料的产品制造技术日趋成熟。经实验，采用优质的轻质高强度材料制成的冷却水箱、风扇和泵类部件，质量小，性能好，可以提高冷却系统的效能。例如质量优良的泡沫石墨材料，其热导率可达40K，用它制成的散热器与用传统材料制成的散热器相比，质量可减少40%－50%，体积可减小60%－70%，既有利于冷却系统的结构布局，又可节省功率和降耗减排。

三、合理增设有效的缓冲减振装置

（一）采用柔性结构的支承点

为了缓解安装误差和减缓振动冲击，所有支承点必须设计成柔性结构。在安装发动机时，某些支承位置可以进行适当调整，但不宜采用过大的螺栓孔。固定后应使缓冲块受有一定的“预压力”，以免影响支承点的支承刚度。

（二）采用柔性支承应防止碰撞

当发动机与桥架之间采用柔性支承时，必须防止位移而与相邻构件发生碰撞。在进气管、排气管、冷却水管、输油管和压缩空气管路系统中，必须装有适用的软管；防护罩、油门拉杆和操纵杆系的尺寸确定，都必须考虑发动机及附件由于振动或调节而可能产生的位置变化，以免刚性构件位移导致管路扯裂。

（三）柔性支承的选材

柔性支承系统的零部件性能及材质必须精心设计和选择，以保证在发动机及附件的使用寿命周期内可靠地工作，使相关连接件产生的应力和振动不超过允许值；尽量减弱机械驾驶室内的噪声级别，改善司机在工作现场操作的舒适性。目前国内外多数采用工业橡胶隔振支承件。通常情况下，工业橡胶支承件在剪切方向的弹性刚度较小，而在压缩方向的弹性刚度较大。这种特性使它在应用中凸显出很大优越性。