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    国外电传动履带爬山机车辆的发展和研究现状

       电传动技术并非一门新兴技术,其发展过程比较曲折。起初应用于内燃机车,后来推广到矿用卡车、重型运输车辆、装甲车辆以及船舶等领域。随着电力电子器件及控制技术等的快速发展,基于发动机和电传动的混合动力技术成功应用于汽车。与此同时,这些技术也将会推动我国工程机械行业电传动技术的发展。纵观电传动技术在车辆上的应用,我们不难发现电传动技术在履带爬山机车辆的应用远远没有在轮式车辆上应用的成熟、完善以及可靠等。经过多年的坚持和努力,我们已在混合动力汽车上取得了成功,而对于履带爬山机车辆,由于其自身的特点,虽然发达国家已在该领域取得相当的进展,但也处于尝试阶段,目前由于商业和军事方面的保密原因,很难获得较为详细的技术资料,因此,我们在这方面的研究就具有更加现实和深远的意义。因此,我们有必要对电传动履带爬山机车辆的发展进程进行系统的分析和调研。
    国外电传动履带爬山机车辆的发展和研究现状
      在国外,电传动履带爬山机车辆的研究已经经历了近百年的历史,主要集中在装甲车辆上的研究。早在 1915 年装甲车问世后,人们就开始了装甲车电传动试验研究。如 1916 年法国的“圣沙蒙”电传动装甲车。第一次世纪大战后,由于传统机械传动装置的发展迅速加之当时的驱动电机系统跟柴油机相比不具备任何技术优势,电传动的研究和技术开发经历了短暂的发展和繁荣后进入冬眠期,数十年未有实质性进展。20 世纪末期,随着电机控制技术、信息处理技术和功率半导体器件的发展,一度停滞的电传动技术再次掀起热潮并取得长足进步。法国、美国、德国、比利时等国家相继研制出了电传动履带爬山机车辆,而且得到了较好的发展。例如:“黄鼠狼”履带爬山机式步兵战车于 20 世纪 80 年代末为德军订购,该车的推进系统由 440kW 的柴油发电机组和两个驱动电机组成,驱动电机各自独立,功率和扭矩完全满足包括转向在内的机动性要求;美国于 2001 年完成 3了基于 M113 的 20 吨级的混合动力电传动演示样车的研究,该样车采用柴油发动机通过增速箱与交流发电机相连接为两个独立的驱动电机提供电能。

       由于装甲车辆和履带爬山机式工程机械有着相似的结构特点,因此电传动技术在装甲车辆上的成功探索为工程机械的节能减排问题提供了一条新的途径。20 世纪末到 21 世纪初期,国外工程机械厂商都开始对基于柴油发动机融合电传动技术的工程机械进行了相关的设计研发并相继申请了相关专利和下线了相关样机,经试验得到了预期的效果。
    国外电传动履带爬山机车辆的发展和研究现状
      在专利方面:在 2003 年至 2011 年之间,新卡特彼勒三菱有限公司、神钢、卡特彼勒公司等相继申请了关于混合动力电传动技术的相关专利。例如:2011 年神钢申请了专利“混合动力工程机械”,该专利提供了一种混合动力工程机械,借助发动机驱动液压泵和发电—电动机,并借助发电—电动机的作用对储能装置进行充电,电机还可辅助发动机驱动。

      在样机方面:2003 年,日立建机生产出世界上第一台混合动力驱动的工程机械—轮式装载机。2004 年 5 月,日本小松研制出世界上第一台混合动力液压履带爬山机挖掘机的试验机型。美国卡特彼勒公司自 20 世纪 90 年代开始研究混合动力电传动履带爬山机推土机的关键技术,于 2008 年 3 月在拉斯维加斯举办的 CONEXPO-CON/AGG 博览会上展出第一次生产的电传动履带爬山机推土机 D7E。D7E 履带爬山机推土机使用柴油发动机驱动一台强劲的交流发电机。电流流经特别保护的电缆和军用级接头到达固态逆变器,然后到达推进模块。在推进模块内有 2 个交流电动机,它们通过普通的传动装置将动力传入差速转向系统。来自转向系统的动力通过传动轴传输到机械式的双级减速终传动,以便给履带爬山机提供平稳的无级变速的驱动力。该机器与相同重量和马力的液力机械传动履带爬山机推土机相比,可实现在减少 10%至 30%燃料消耗的同时作业效率较以往机型提高 25%以上且有着更低的生命周期维修成本。2009 年 4 月,美国凯斯公司在法国工程机械展上展出了与日本住友公司合作开发的 CX210B 混合动力履带爬山机挖掘机,该挖掘机回转采用电机驱动,连接可储存电能的超级电容器且发动机工作在效率较高的区域,该机器除了作业时更安静外,其燃油消耗比传统的 CX210B 可减少 20%左右。

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