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【摘 要】 本文结合国内外装载机传动系统的发展现状，对装载机传动系统进行分析、对比并对发展趋势进行预测。
【关键词】 装载机;节能;传动系统
一、前言
近年来，我国加大了对装载机方面的研究，也在装载机传动系统上取得了一定的成绩。在科技不断发展的新时期，我国要加强装载机传动系统研究，确保装载机行业的稳定发展。
二、装载机传动系统研究现状
近年来国外装载机及国内高配置的装载机变速箱方面的发展趋势是变速器大多为电液控制动力换档定轴式变速器，其可靠性高、寿命长、通用性好。驱动桥主要向具备湿式制动和限滑差速器的湿式桥发展，其路面通过能力强、寿命长、安全性能高。然而其高端技术和市场目前基本为国外企业所垄断，国内装载机传动系统大部分还是停留在低端配置，只是在可靠性和节能性不断做出改进。当然也有部分有实力的厂家在高端传动系上不断进行研究并有一定的成绩。
三、普通装载机动力传动系统
装载机动力传动系统指的是发动机和传动系统的总称，普通装载机动力传动系统包括：发动机、液力变矩器、变速器、万向传动装置、驱动桥等部分。发动机装置将柴油燃烧的热能转换为机械能，驱动发动机输出轴转动。发动机将动力传递给液力变矩器泵轮，泵轮通过带动液力变矩器内液力介质，将动力转换至涡轮轴输出，进而输入到变速器输入轴，通过变速器、驱动桥等的进一步减速增扭最终将动力传至装载机车轮。其动力传动系统如图1所示。
1、柴油发动机。装载机的动力是由发动机提供的，装载机作为工程机械之一，其主要工作方式是以牵引作业为主、以运输作业为辅，并且在作业过程中伴随着负载的剧烈变化。由于柴油发动机的燃油经济性随负载的变化比较平缓，力矩储备大，具有良好的动力性和经济性，因此，装载机的发动机通常选用柴油机作为其动力装置。
2、液力变矩器。目前，工程机械上大多采用柴油机作为动力装置。柴油机具有结构较紧凑、燃料经济性较高和机动性较好等优点，但是，它的扭矩适应性系数较小，超载能力有限。解决方法是传动系采取一个自动无级变速装置，即和传动装置的输入轴相连的发动机的工况（扭矩、转速）能基本保持不变，而和车轮相连的传动装置的输出轴的工况可自动适应外阻力的变化。这样既能避免发动机熄火，又能充分发挥发动机功率。液力变矩器正是这样的自动无级变速装置。因此，在工程机械上日益广泛地采用液力传动装置。但是目前国内装载机普遍使用的变矩器的传动效率较低。液力变矩器的传动效率最高达到85%。为提高其节能性，有如下两个方案：
（1）配裝单向离合器。液力变矩器导向轮装配单向离合器（自由轮），在轻载工况下，单向离合器能使变矩器实现耦合工况，传动效率可高达97%。如美国CAT950H轮式装载机的变矩器就配装了单向离合器。
（2）配装闭锁离合器。闭锁离合器可以使装载机从液力传动转化成机械传动，当液力变矩器配置闭锁离合器时，一般也需要在导向轮设置单向离合器。当闭锁离合器锁止时，单向离合器脱开，以使导向轮能自由转动，不至于产生过大能量损失。单向离合器（自由轮）是自动进行转化的，闭锁离合器的结合与分离需人为进行，抵挡时，液力变矩器不闭锁;高速挡时变矩器闭锁，以达到高效节能的效果。单向自由轮+闭锁离合器是目前改善国内装载机效率低最佳方案。如沃尔沃的L150、L220装载机。
3、变速器及驱动桥。普通变速箱实现的功能有：变换档位、实现倒档和实现空档。根据操纵方式的不同可分为动力换档变速箱和人力换档变速箱。根据轮系型式的不同可分为行星式变速箱和定轴式变速箱。目前国内外主要针对发展方向是定轴式电控变速箱和湿式限滑驱动桥，特别是随着国家发展对大吨位的装载机需求量也越来越大，目前国内8吨以上的变速箱和驱动桥基本处于空缺，完全由国外垄断，针对这个现状国内的企业应加大研究以弥补市场空缺。
四、液压传动系统分析
1、液压传动系统组成。对于轮式装载机其液压驱动系统有两种：一种是液压机械式组合传动：发动机输出带动液压泵，驱动液压马达，液压马达经过变速箱和驱动桥减速后输出到车轮，如图3所示。
此种传动方式由于在马达和车轮之间有减速机构存在，可以通过选择合适的传动比使得马达工作在效率较高的中速区域，压力在中压区，排量不至于过大。而且在行走工况，可以通过简单的换挡使得液压马达排量变化依然在合理的范围内，且车速提高明显。同时液压泵和马达的效率在90%以上，相比液力变矩器，其传动效率有很大提高，可以取得非常好的节能效果。具体优点包括：1、传动效率高，节能效果好;2、发动机安装简单，可横置作为配重;3、智能化水平高，操作便捷;4、发热量少，可简化散热系统;5、可靠性高，维修方便。如图3中配置，系统可通过变量柱塞泵、变量柱塞马达实现无级变速和换向功能，所以变速器只具备减速功能，无需换向，从而使变速器结构简化，变速器可节省换向离合器，大大降低变速器成本和制造难度。如利勃海尔L550轮式装载机就采用这个配置。
另一种是全液压驱动，即发动机输出带动液压泵，驱动液压马达，液压马达直接驱动车轮，如图4所示。
此种方式结构简单，转向方便，对于车辆底盘大为精简，利于四轮单独控制。但是对于液压装载机作业工况，车轮扭矩很大，且作业工况转速低，需要系统压力高，马达排量大。要求马达低速大扭矩工作会造成工作性能不稳定，且对于液压系统要求过高，导致难以实现。在装载机行走工况，要求车轮转速高，输出扭矩降低，全液压驱动系统没有机械变速机构，此时会要求马达排量减小，提高转速。但是马达排量的减小会造成马达效率下降，使得速度可调节范围较小。
五、结束语
综上所述，传动系统是装载机的核心系统，国内企业目前在这方面相比国外还是比较落后，随着国家的加速发展，装载机需求量大，国产装载机应加快向智能化、信息化、节能化发展。
参考文献：
[1]詹永红.轮式装载机的四项节能措施[J].工程机械与维修，2012.09
[2]申天学，王中琪.ZL50装载机液力变矩器与柴油机的匹配分析[J].矿山机械，2012（10）：21-23.
【关键词】 装载机;节能;传动系统
一、前言
近年来，我国加大了对装载机方面的研究，也在装载机传动系统上取得了一定的成绩。在科技不断发展的新时期，我国要加强装载机传动系统研究，确保装载机行业的稳定发展。
二、装载机传动系统研究现状
近年来国外装载机及国内高配置的装载机变速箱方面的发展趋势是变速器大多为电液控制动力换档定轴式变速器，其可靠性高、寿命长、通用性好。驱动桥主要向具备湿式制动和限滑差速器的湿式桥发展，其路面通过能力强、寿命长、安全性能高。然而其高端技术和市场目前基本为国外企业所垄断，国内装载机传动系统大部分还是停留在低端配置，只是在可靠性和节能性不断做出改进。当然也有部分有实力的厂家在高端传动系上不断进行研究并有一定的成绩。
三、普通装载机动力传动系统
装载机动力传动系统指的是发动机和传动系统的总称，普通装载机动力传动系统包括：发动机、液力变矩器、变速器、万向传动装置、驱动桥等部分。发动机装置将柴油燃烧的热能转换为机械能，驱动发动机输出轴转动。发动机将动力传递给液力变矩器泵轮，泵轮通过带动液力变矩器内液力介质，将动力转换至涡轮轴输出，进而输入到变速器输入轴，通过变速器、驱动桥等的进一步减速增扭最终将动力传至装载机车轮。其动力传动系统如图1所示。
1、柴油发动机。装载机的动力是由发动机提供的，装载机作为工程机械之一，其主要工作方式是以牵引作业为主、以运输作业为辅，并且在作业过程中伴随着负载的剧烈变化。由于柴油发动机的燃油经济性随负载的变化比较平缓，力矩储备大，具有良好的动力性和经济性，因此，装载机的发动机通常选用柴油机作为其动力装置。
2、液力变矩器。目前，工程机械上大多采用柴油机作为动力装置。柴油机具有结构较紧凑、燃料经济性较高和机动性较好等优点，但是，它的扭矩适应性系数较小，超载能力有限。解决方法是传动系采取一个自动无级变速装置，即和传动装置的输入轴相连的发动机的工况（扭矩、转速）能基本保持不变，而和车轮相连的传动装置的输出轴的工况可自动适应外阻力的变化。这样既能避免发动机熄火，又能充分发挥发动机功率。液力变矩器正是这样的自动无级变速装置。因此，在工程机械上日益广泛地采用液力传动装置。但是目前国内装载机普遍使用的变矩器的传动效率较低。液力变矩器的传动效率最高达到85%。为提高其节能性，有如下两个方案：
（1）配裝单向离合器。液力变矩器导向轮装配单向离合器（自由轮），在轻载工况下，单向离合器能使变矩器实现耦合工况，传动效率可高达97%。如美国CAT950H轮式装载机的变矩器就配装了单向离合器。
（2）配装闭锁离合器。闭锁离合器可以使装载机从液力传动转化成机械传动，当液力变矩器配置闭锁离合器时，一般也需要在导向轮设置单向离合器。当闭锁离合器锁止时，单向离合器脱开，以使导向轮能自由转动，不至于产生过大能量损失。单向离合器（自由轮）是自动进行转化的，闭锁离合器的结合与分离需人为进行，抵挡时，液力变矩器不闭锁;高速挡时变矩器闭锁，以达到高效节能的效果。单向自由轮+闭锁离合器是目前改善国内装载机效率低最佳方案。如沃尔沃的L150、L220装载机。
3、变速器及驱动桥。普通变速箱实现的功能有：变换档位、实现倒档和实现空档。根据操纵方式的不同可分为动力换档变速箱和人力换档变速箱。根据轮系型式的不同可分为行星式变速箱和定轴式变速箱。目前国内外主要针对发展方向是定轴式电控变速箱和湿式限滑驱动桥，特别是随着国家发展对大吨位的装载机需求量也越来越大，目前国内8吨以上的变速箱和驱动桥基本处于空缺，完全由国外垄断，针对这个现状国内的企业应加大研究以弥补市场空缺。
四、液压传动系统分析
1、液压传动系统组成。对于轮式装载机其液压驱动系统有两种：一种是液压机械式组合传动：发动机输出带动液压泵，驱动液压马达，液压马达经过变速箱和驱动桥减速后输出到车轮，如图3所示。
此种传动方式由于在马达和车轮之间有减速机构存在，可以通过选择合适的传动比使得马达工作在效率较高的中速区域，压力在中压区，排量不至于过大。而且在行走工况，可以通过简单的换挡使得液压马达排量变化依然在合理的范围内，且车速提高明显。同时液压泵和马达的效率在90%以上，相比液力变矩器，其传动效率有很大提高，可以取得非常好的节能效果。具体优点包括：1、传动效率高，节能效果好;2、发动机安装简单，可横置作为配重;3、智能化水平高，操作便捷;4、发热量少，可简化散热系统;5、可靠性高，维修方便。如图3中配置，系统可通过变量柱塞泵、变量柱塞马达实现无级变速和换向功能，所以变速器只具备减速功能，无需换向，从而使变速器结构简化，变速器可节省换向离合器，大大降低变速器成本和制造难度。如利勃海尔L550轮式装载机就采用这个配置。
另一种是全液压驱动，即发动机输出带动液压泵，驱动液压马达，液压马达直接驱动车轮，如图4所示。
此种方式结构简单，转向方便，对于车辆底盘大为精简，利于四轮单独控制。但是对于液压装载机作业工况，车轮扭矩很大，且作业工况转速低，需要系统压力高，马达排量大。要求马达低速大扭矩工作会造成工作性能不稳定，且对于液压系统要求过高，导致难以实现。在装载机行走工况，要求车轮转速高，输出扭矩降低，全液压驱动系统没有机械变速机构，此时会要求马达排量减小，提高转速。但是马达排量的减小会造成马达效率下降，使得速度可调节范围较小。
五、结束语
综上所述，传动系统是装载机的核心系统，国内企业目前在这方面相比国外还是比较落后，随着国家的加速发展，装载机需求量大，国产装载机应加快向智能化、信息化、节能化发展。
参考文献：
[1]詹永红.轮式装载机的四项节能措施[J].工程机械与维修，2012.09
[2]申天学，王中琪.ZL50装载机液力变矩器与柴油机的匹配分析[J].矿山机械，2012（10）：21-23.