静液压驱动的轮式装载机常采用转速敏感型变量控制模式,可得到一个类似于液力变矩器的推进力和行驶速度之间的“软”特性的关系,而在起步和低速时的功率利用和分配特性却显著优于液力传动。
升级到采用电子调节装置后,更可对变量泵、变量马达、发动机转速、变速箱挡位和工作部件的操纵阀等多个参数进行综合管理,达到实时优化调节的目的。
行走机械领域中为扩大静液压驱动装置高效调速范围所采用的各种措施,很多都是首先应用在轮式装载机上,然后再推广到别的机型领域。
除了在欧洲农场中比较普遍的作为农具装于拖拉机底盘上的前装载机、带装载工作部件的 “两头忙”挖掘 – 装载机以及要在下文中专门介绍的滑移转向装载机以外,现代轮式装载机大多采用四轮驱动、铰接转向的方式。
其行走底盘由分别装有铲斗、举升臂等的前车节和动力机变速箱的后车节构成,四个等大的驱动轮分设于前后车节。已知的静液压驱动的铰接转向轮式装载机主要采用由一台或一组经机械耦合的液压马达经分动箱、传动轴和前后桥向四个驱动轮传输动力的集中式“桥驱动”方式。
这种方式特别适合前后轮同辙的铰接转向型机械应用,比较容易处理和防止个别驱动轮滑转引起整机失速的问题。像拖拉机那样的采用整体车架和导向轮几何转向方式的装载机不多,或仅作为叉车和拖拉机的一种多功能变型机械出现。
铰接转向的轮式装载机目前还没有广泛采用在拖拉机行业中业已大获成功的静液压机械功率分流无级变速箱,而主要在使用纯静液压驱动的方式,主要原因依然可以归结到负荷特点和布局要求这两个方面。
装载机需要在接近于失速的状态发挥最大推进力并保持较高的效率,以便分配足够的功率,使铲斗强力掘起物料并迅速提升;而拖拉机用静液压机械功率分流无级变速箱的高效区却优化到了6-8km/h及更高的速度区段,为此有些功率分流变速箱甚至牺牲了对于拖拉机作业不甚重要的起步和低速倒驶区间的一些效率以及其他性能。
当然也可以设计出适合装载机工况的静液机械功率分流的无级变速箱,但不仅开发费用昂贵,而且这种传承了拖拉机布局传统的整体式变速箱也不能完全适应现代中小型轮式装载机横置发动机的布局趋势。不过这种情况正在发生变化。
在2010年bauma展览上,已出现了Caterpillar(卡特皮勒)、 ZF以及Bosch Rexroth 与DANA合作研制的几种大型轮式装载机用静液压机械功率分流无级变速箱。
如同在叉车行业中的Linde那样,在装载机行业中,应用静液压驱动装置技术的先行者当属德国的Liebeherr(利勃海尔)公司。
它不仅较早地研制出静液压驱动装置驱动的轮式和履带式装载机,而且还率先应用了液压马达加负荷换挡机械变速箱的先进匹配方式。
Liebeherr 和日本小松公司的实测结果都表明,完成同样工作量时,同等规格的静液压驱动装载机的能耗比传统的液力机械传动的要节省25%以上,生产率则至少提高30%。
我国新疆等地的一些Liebeherr新型装载机的用户的经验也支持这些结论。电子控制技术的引入进一步完善了动力传动装置的匹配,有效地改善了驾驶员的操作舒适性。
随着高性能新型静液压驱动元件及与之配套的机械传动元件的优化应用,使得包括发动机和轮胎在内的整机系统的寿命和可靠性都有显著的提高。而静液压驱动装置的规模化生产也让它的价格相对于传统液力传动装置越来越具有竞争力。
现在,Liebeherr 拥有世界上最大功率级别的静液压驱动的装载机(斗容量6 – 6.5 m3,发动机功率250 kW)的制造技术,其2010年的全部16个系列的轮式装载机已全部采用了静液压驱动装置(图3-51),规格最大者的倾翻载荷达20.4 t。
由于该公司的其他工程机械产品,诸如履带推土机、液压挖掘机、全地面起重机和多功能自卸车等也广泛应用了液压传动和控制技术,所以在经过一段利用专业液压元件厂代工生产贴牌的液压元件以后,Liebeherr最终建立了自己的液压元件和相关的车辆电子装置生产和研发部门,连同柴油机一起实现了整机和部件的全面自产,其生产模式较之尚缺自产发动机的Linde叉车制造链又深化了一步。
由于一方面客观上采用静液压驱动技术确实能够提升产品的性能,另一方面主观上可以协调发挥各部门的制造能力以提高自身的综合效益,Liebeherr 和小松等力推静液压驱动的轮式装载机产品自然有其充分的技术的和经济的理由。
其他的工程机械一线厂商如Caterpillar(卡特皮勒)、Volvo(沃尔沃)、Case(凯斯)等也陆续推出了自己的静液压驱动的轮式装载机产品。