此外，制造廠商在動力輸出方式、輕量化設(shè)計(jì)以及操控模式等方面積極努力，“混合動力、純電動、碳纖維”等在工程機(jī)械領(lǐng)域也開始出現(xiàn)。第二集《bauma回頭看》，為您盤點(diǎn)bauma china2014上各大制造廠商著力推廣的節(jié)能省油“新”招數(shù)，并梳理近年來在工程機(jī)械領(lǐng)域節(jié)能力作。
●電傳動履帶式推土機(jī)與電傳動自卸車
電傳動大型礦車在大型礦山并不鮮見，但履帶式推土機(jī)采用電傳動型式，在國內(nèi)尚屬首次，國機(jī)重工在bauma2014推出了D320E電傳動履帶式推土機(jī)。
該機(jī)采用康明斯257kW/2000r/min發(fā)動機(jī)，整機(jī)實(shí)現(xiàn)無極變速，取消了液力變矩器、動力換擋變速箱、傳動軸及中央傳動等運(yùn)動部件，據(jù)廠商資料介紹，該機(jī)突出特點(diǎn)是傳動效率高，傳動效率可提升約20%；二是節(jié)油顯著，節(jié)省燃油10%-30%；三是可靠性高，顯著降低了運(yùn)動部件數(shù)量、冷卻液需求和泄露，從而使整機(jī)具有更高的可靠性。
該機(jī)發(fā)電機(jī)額定功率/峰值功率為220kW/264kW，驅(qū)動電機(jī)功率/峰值功率為220kW/440kW，整機(jī)質(zhì)量33.2t，最大牽引力288kN。
電傳動控制系統(tǒng)知識普及：
利用車載大功率柴油發(fā)動機(jī)帶動牽引發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，電流經(jīng)過整流和勵磁控制，供給輪內(nèi)或輪邊牽引電動機(jī)，它又將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再通過行星輪減速機(jī)構(gòu)將動力傳遞給主動車輪（通常為后輪）實(shí)現(xiàn)動力傳遞；車輛的前進(jìn)和后退通過改變電動輪電機(jī)的磁場電流方向來實(shí)現(xiàn)；車輛在運(yùn)行過程中，可以進(jìn)行動力輔助制動，即無摩擦的緩行制動方式：此時，電動輪電機(jī)被調(diào)整為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，將車輛運(yùn)行的慣性能轉(zhuǎn)變成電能，通過動力制動電阻柵，以熱能的形式耗散在大氣中。這時，電動輪電機(jī)產(chǎn)生的電動力矩阻礙車輛運(yùn)行，從而起到減速制動的作用。
對比一下機(jī)械傳動和電力傳動，看電傳動系統(tǒng)有何種優(yōu)勢：
機(jī)械傳動：發(fā)動機(jī)-->變矩器-->變速器-->傳動軸-->橋-->半軸-->輪胎
電傳動：發(fā)動機(jī)-->發(fā)電機(jī)-->控制/輸電線路-->牽引電動機(jī)-->輪胎
電動輪自卸汽車既沒有復(fù)雜的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)和笨重的傳動軸，也不需要后軸的傘齒輪、半軸和差速器，只要有電纜的軟連接即可，使結(jié)構(gòu)大大簡化，一套電傳動系統(tǒng)代替了在機(jī)械傳動中的許多零部件，電氣元件包含了更少的機(jī)械磨損件，中間環(huán)節(jié)少，傳動鏈短、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單，提高了傳動效率和工作的可靠性，電傳動系統(tǒng)還可以改善柴油機(jī)的工作狀況，使其功率能與牽引發(fā)電機(jī)相匹配而得到充分的利用，從而提高了車輛的牽引性能。并可無級變速、無摩擦電制動和自動電動差速等。
美國人在上世紀(jì)50年代發(fā)明了電動輪轂，它是在自卸汽車的基礎(chǔ)上，融匯了無軌電車的技術(shù)產(chǎn)生并發(fā)展起來的，1959年，美國的Unit Rig公司首次將一輛載重為68噸的礦用汽車改裝成電傳動汽車，從1963年開始，該公司批量生產(chǎn)載重量為77噸的M85型電動輪自卸汽車。因?yàn)榧夹g(shù)水平的限制，當(dāng)時設(shè)計(jì)和制造用于大功率、大扭矩的機(jī)械變速傳動系統(tǒng)是相當(dāng)困難的，然而電力驅(qū)動系統(tǒng)就避免了這一問題，于是電動輪趁機(jī)得到了發(fā)展。同時由于電動輪自卸汽車有許多優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)已逐步趨向成熟和完善。
徐工在bauma2014上展出XDE240大型電傳動礦用自卸車，該車載重量230t，額定功率2500hp，發(fā)動機(jī)配置MTU16v4000,發(fā)電機(jī)采用GE GTA-41，牽引電機(jī)采用GE B25，輪邊減速比為31.8：1，采用交—直—交電傳動技術(shù)
●LNG新能源工程機(jī)械
面對當(dāng)前市場對低碳、降耗和高效的要求，各制造廠商注重在新能源領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)應(yīng)用的投入。作為新能源產(chǎn)品的代表，此次參展的徐工XE360N天然氣液壓挖掘機(jī)和LW900K-LNG輪式裝載機(jī)是一大亮點(diǎn)。其背部巨大的天然氣儲罐引起眾多觀展客戶的極大興趣，成為徐工裝載機(jī)綠色產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的旗艦產(chǎn)品之一?！ ?
LNG無色、無味、無毒、無腐蝕性，是目前世界上清潔能源的杰出代表。LNG幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒后的顆粒物排放量比柴油機(jī)少50~70％，一臺LNG裝載機(jī)工作8小時可比一臺柴油裝載機(jī)減少150Kg的CO2排放。用戶使用結(jié)果表明，以LNG為動力能源的裝載機(jī)，不僅環(huán)保，節(jié)能方面也十分突出。
徐工LW900K-LNG液化天然氣裝載機(jī)是徐工研發(fā)的大噸位節(jié)能環(huán)保型裝載機(jī)。采用變量敏感技術(shù)及獨(dú)立散熱系統(tǒng)，相對燃油型裝載機(jī)平均節(jié)約燃料成本，功率利用效率提高；在前后車架上下交接銷采用雙列圓錐滾子軸承，掘起力達(dá)到260KN以上，舉升時間小于6.5S；配置雙氣瓶布置技術(shù)；采用低速大功率發(fā)動機(jī)和天然氣發(fā)動機(jī)獨(dú)立散熱系統(tǒng)。
中聯(lián)重科與三一重工在bauma2014展示的天然氣攪拌車，配置450L氣瓶，綜合行駛里程在400km左右。
LNG知識普及
所謂LNG實(shí)際上液化天然氣的英文縮寫，天然氣在常壓下，當(dāng)冷卻至約-162℃時，則由氣態(tài)變成了液態(tài)。LNG的主要成份為甲烷，化學(xué)名稱為CH4，還有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份組成。它的物理性質(zhì)為無色、無味、無毒且無腐蝕性的液體，密度為0.430T/m3，氣態(tài)密度為0.688kg/Nm3，體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625。其沸點(diǎn)為-162.5℃，熔點(diǎn)為-182℃，著火點(diǎn)為650℃，爆炸濃度范圍：上限為15%，下限為5%。
由于是采用液化處理，相對來講LNG的雜質(zhì)是非常少，這與常規(guī)的CNG（壓縮天然氣）儲氣中存在比方說硫化物的比例嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)的性能方面來說是非常不同。但是LNG并不是通過直接供給實(shí)現(xiàn)燃燒的，而是還是通過汽化器轉(zhuǎn)換成氣態(tài)后對發(fā)動機(jī)進(jìn)行供給。
交通部發(fā)布的《2014年交通運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能減排工作要點(diǎn)》，繼續(xù)將推進(jìn)LNG汽車在道路運(yùn)輸上的應(yīng)用當(dāng)做了專項(xiàng)行動重點(diǎn)。目前LNG車型在西北等氣源豐富，港口、混凝土攪拌站等短途運(yùn)輸中應(yīng)用較多。不過，雖然加氣站已經(jīng)在全國范圍內(nèi)進(jìn)一步普及，LNG車的的推廣仍被一些原因所限制。
發(fā)動機(jī)潤滑要求高 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)降低發(fā)動機(jī)壽命
LNG氣體燃料相比柴油、汽油來說，純度高、熱效率高，具有經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性能好的優(yōu)勢。但是由于氣體燃料潤滑性差，容易造成發(fā)動機(jī)摩擦磨損、腐蝕、銹蝕等情況。誤用普通機(jī)油造成發(fā)動機(jī)壽命下降，給LNG推廣帶來了一定的影響。
氣價波動大影響使用成本 優(yōu)勢減弱
早期用戶購買LNG車輛的最主要的原因就是LNG氣價便宜，即便多花6-8萬購車成本，也能比柴油車回本快。但是，隨著LNG的供需缺口的增加、部分地區(qū)加氣站運(yùn)營成本的增大，導(dǎo)致氣價上漲波動。同時，不同地區(qū)氣體燃料定價不同差價大等原因，也造成氣體燃料的優(yōu)勢減弱。
總的來說，隨著LNG車輛盲目擴(kuò)張的熱度漸降，企業(yè)和用戶雙方都逐漸變得冷靜。企業(yè)在當(dāng)前情況下，側(cè)重于局部地區(qū)、集團(tuán)化客戶推廣LNG車型。而用戶也應(yīng)該更加關(guān)注自己購買需求，綜合政策走向、購置成本、LNG車輛加氣情況、售后維護(hù)等因素再謹(jǐn)慎購車。
●混合動力技術(shù)
所謂混合動力系統(tǒng)，就是指由兩種或者兩種以上動力源聯(lián)合輸出的系統(tǒng)。根據(jù)混合動力源的不同，目前混合動力系統(tǒng)可分為油電混合和油液混合，油電混合動力源包括發(fā)動機(jī)、電動/發(fā)電機(jī)、蓄能單元為蓄電池或超級電容。油液混合動力源包括發(fā)動機(jī)、液壓馬達(dá)/泵，蓄能單元為液壓蓄能器。
日本小松公司于2004年推出第一臺混合動力挖掘機(jī)PC200-8，采用并聯(lián)電液混合動力系統(tǒng)。隨后，日立建機(jī)、新卡特三菱、神戶制鋼等紛紛推出自己的混合動力挖掘機(jī)。
山重建機(jī)MC386HH-8機(jī)液混合動力挖掘機(jī)
該產(chǎn)品在礦山施工作業(yè)工況實(shí)測節(jié)油率為29%，作業(yè)效率提高19%，綜合節(jié)能效果超過35%。據(jù)山重建機(jī)稱，MC386HH-8機(jī)液混合動力技術(shù)是挖掘機(jī)行業(yè)乃至工程機(jī)械行業(yè)的顛覆性技術(shù)，假設(shè)在挖掘機(jī)行業(yè)全面推廣，按年新增10萬臺挖掘機(jī)，年節(jié)約燃油約84萬噸，節(jié)約近60億元，減少二氧化碳排量約200萬噸。
該技術(shù)通過勢能增壓再生、降低液壓能消耗達(dá)到提高液壓能的利用率、提高挖掘機(jī)的作業(yè)效率的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保。
小松HB205油液混合動力挖掘機(jī)
此次bauma小松展臺一款2代混合動力挖掘機(jī)HB205展出。
自2008年，小松研制世界上首臺搭載混合動力系統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)，小松PC200-8 Hybrid油電混合動力挖掘機(jī)采用電驅(qū)動回轉(zhuǎn)技術(shù)，挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)由一臺電動馬達(dá)驅(qū)動，能將挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時的慣性動能收集利用，減少油壓的損耗，同時配備4缸低速發(fā)動機(jī)，減速時發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度自動降低，比同等型號的一般挖掘機(jī)減少20%左右的燃油消耗，并且可以有效減少25%的二氧化碳排放。
2012年小松，HB205-1混合動力挖掘機(jī)在中國市場開始試水銷售，2013年小松在德國bauma展出HB215lc-1混合動力挖掘機(jī)。
三一重機(jī)SY465H雙燃料挖掘機(jī)
三一重機(jī)此次推出的SY465H雙燃料挖掘機(jī)是三一重機(jī)針對礦山的施工工況和作業(yè)要求而量身打造的精品挖掘機(jī)，是國內(nèi)首款燃油自過濾系統(tǒng)，搭載國三排放發(fā)動機(jī)的挖掘機(jī)，是代表三一挖掘機(jī)進(jìn)軍高端礦山市場的實(shí)力和信心之作。
SY465H單點(diǎn)噴射以及燃油、燃?xì)猹?dú)立控制技術(shù)，能精確控制燃油和燃?xì)獾膰娚淞亢蛧娚鋾r刻，可兼顧經(jīng)濟(jì)性和響應(yīng)性的要求，同時該款設(shè)備還首創(chuàng)了燃?xì)?、燃油雙燃料模式與正流量控制系統(tǒng)的匹配技術(shù)，瞬態(tài)控制策略技術(shù)，這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動力性和經(jīng)濟(jì)性的平衡。
●裝載機(jī)液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)
裝載機(jī)是一種工況變化多，載荷較大的循環(huán)作業(yè)機(jī)械。但目前國內(nèi)裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向和工作液壓系統(tǒng)大多為定量系統(tǒng)配置，從而功率利用率低，能耗高，發(fā)熱大。為適應(yīng)未來市場的需求，主機(jī)廠家都在積極研究開發(fā)新型一代的節(jié)能裝載機(jī)。
廈工HN系列輪式裝載機(jī)采用裝載機(jī)定變量節(jié)能技術(shù)，建立了匹配、優(yōu)化的“黃金組合”系統(tǒng)，降低系統(tǒng)流量和功率損耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和效率發(fā)揮的最大化。據(jù)廈工稱，同等作業(yè)條件下，可實(shí)現(xiàn)至少節(jié)省17%以上的油耗。
柳工CLG8128H裝載機(jī)總質(zhì)量50.6t，額定載重量12t，鏟斗崛起力360kN。發(fā)動機(jī)具有經(jīng)濟(jì)、標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)勁三種工作模式。多工作模式電控發(fā)動機(jī)與全自動動力換擋變速箱匹配技術(shù)和高承載能力的驅(qū)動橋技術(shù)。
負(fù)荷敏感——雙泵合流——電液先導(dǎo)操作變量液壓技術(shù)，工作液壓系統(tǒng)采用雙泵合流變量液壓系統(tǒng)，可以根據(jù)工作負(fù)載的變化，調(diào)節(jié)液壓泵的流量、壓力，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
