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點擊量:發(fā)布時間:2019-07-29 10:02
實踐證明,新能源機械驅動方式是未來工程機械發(fā)展必然趨勢,新能源機械符合節(jié)能環(huán)?;纠砟?,且可為解決能源危機做好準備。當前工程機械無論在其操作舒適性以及節(jié)能性上均無法滿足實際需求。隨著各方面需求不斷提升,工程機械將成為重要污染源?;诖诵枰槕獣r代潮流發(fā)展新能源工程機械。
1新能源工程機械的多樣性
在工程機械中機器的種類眾多,并且每種機器的情況存在一定的差異,由此造成新能源工程機械必然具備多樣性的特點。多樣性主要表現在動力電池工程機械、雙動力工程機械、混合動力工程機械幾種。
1.1動力電池工程機械
動力電池工程機械主要源自于電動汽車行業(yè),電動汽車在發(fā)展中將以動力電池作為驅動的汽車統稱為純電動汽車。因此在工程機械中以動力電池驅動的工程機械便統稱為純電動機械。當前常見純電動機械主要有塔機、升降機等,其動力為交流電。以動力電池作為驅動的工程機械已經存在數十年之久,如工廠常見蓄電池叉車,其動力為傳統蓄電池。蓄電池叉車在工作中以電能為動力,無排放,零污染。但傳統蓄電池并非密封型,其中電解液易在工作中潑灑出來,對環(huán)境及人身造成一定危害,不易維護。且該電池能量密度較小,需要耗費較長時間對其進行充電,因此導致其性能難以發(fā)揮。隨著蓄電池不斷發(fā)展當前已經出現閥控鉛酸蓄電池、膠體電池等,這些電池的出現為研制動力電池工程機械奠定了動力基礎。這些新型電池電解液泄漏情況基本被消除,電池使用過程中無需對其進行維護,且電池能量密度大,可有效降低電池體積和重量,且充電時間極大縮小。例如常見的鎳氫電池、超級電容電池等極大促進動力電池工程機械的開發(fā),在此基礎上被研制的機種日益增多,例如俄羅斯“TETP”公司研制的通用市政電動車便是以膠體電池作為動力,其動力傳輸為膠體電池——電機——液壓泵——傳動裝置。其內部結構通過分動箱驅動2個液壓泵,其中一個是柱塞泵,其主要作用是向輪轂油馬達供油;另一個是齒輪泵,供油給作業(yè)機構油缸。該機械作業(yè)裝置可進行更換。該裝置具有250kg牽引力,起重高度上限為2m,起重上限為200kg。行駛速度可達10km/h,持續(xù)作業(yè)時間可到達5h。機器配備充電器,可隨地連接充電。日本三菱研發(fā)出電動微型液壓挖掘機,我國高校也開發(fā)出動力電池運輸車及路面清掃車等。
1.2雙動力工程機械
雙動力工程機械主要由兩臺動力裝置提供及其作業(yè)所需動力,一臺是燃油機(柴油機或汽油機),另一臺是電動機。兩臺動力裝置在機械內部無連接,具有獨立功能,發(fā)揮不同作用。其中內燃機主要作為驅動行走系,電動機主要驅動作業(yè)裝置進行作業(yè)。例如美國研制的雙動力移動篩分機,其中內燃機驅動行走裝置到固定作業(yè)點后在通過交流電機驅動作業(yè)機構。英國LUCAS公司研制出的折疊式雙動力裝置,通過內燃機驅動行走,通過電池提供動力進行起吊。
1.3混合動力工程機械
混合動力工程機械主要指在工程機械安裝有內燃機或動力模塊構成的混合動力源,動力模塊主要有發(fā)電機/電機+電池+能量管理系統,按照發(fā)電機/電機和內燃機連接方式主要存在三種連接方式,分別為串聯、并聯、混聯;按照內燃機或動力模塊功率比可將其分為輕度、中度、重度混合幾種方式?;旌蟿恿こ虣C械中的柴油機相較于同比能力內燃式工程機械中柴油機更小,例如信號為AR65裝載機中裝載柴油機功率為37kW,并配備功率為15kW的電機,同等能力內燃機裝載柴油機功率為51kW。其次電動機在混合動力工程機械中主要作用是助力驅動,裝置中的柴油機可在低油耗、低排放情況下高效運行,通過這些措施可有效促進節(jié)油減排,使用混合動力工程機械相較于同種能力工程機械可節(jié)約15%~30%的燃油,降低15%~35%的污染排放(如圖2)。當前有較多機械研發(fā)及生產廠家,例如俄羅斯某拖拉機廠研制出混合動力推土機,沃爾沃公司研制出混合動力裝載機,德國道依茨公司開發(fā)出一套科學有效的混合動力模塊,可安裝在需要的機械裝置上。
2評述和建議
(1)動力電池工程機械利用電力作為燃料,因此在運行過程中不耗油,對環(huán)境無污染,零排放。雙動力工程機械在工作過程時通過交流電驅動工作裝置,因此同樣具備不耗油,對環(huán)境無污染?;旌蟿恿こ虣C械具有較低能耗,相較于一般工程機械其污染物排放量極大降低。此外使用混合動力工程機械其行走裝置可與電纜相連,相較于傳統工程機械在結構上降低約60%數量零部件。(2)動力電池具有較高性能,可推動能源工程機械展開工作。當前動力電池工程機械、混合動力工程機械在生產過程中其成本會高出同等工程機械15%~30%,具體成本與電池品種相關。電池成本較高是制約新能源工程機械難以普及的重要原因,也是能源工程機械性價比高居不下的重要原因。隨著新能源工程機械不斷發(fā)展,未來動力電池必將量產,之后電池價格會下降,從而有效提升新能源工程機械性價比。(3)當前我國并未建立新能源工程機械標準,例如對新能源工程機械中的混合動力工程機械,僅僅從名稱分析就包括柴油、油電、電驅動、混合驅動等多種稱呼,為有效推動工程機械在我國的發(fā)展建議國家相關部門建立新能源工程機械相關標準,例如命名標準、工藝標準、性能測試標準、質量標準、技術標準。(4)結合國外和國內已有新能源汽車推廣經驗,若要推動工程機械在我國的發(fā)展,應加強對新能源工程機械的宣傳,加深客戶對新能源工程機械的認識,并培養(yǎng)大量售后維護人員,提高售后服務質量和技術培訓。(5)新能源工程機械仍舊處于發(fā)展初期,該階段存在資金為題,研究單位應該建立多方合作渠道,力求獲得更多支持。國家在新能源工程機械方面應該給予一定扶持,制定科學的扶持政策,多增加融資渠道,為新能源工程機械發(fā)展奠定堅實基礎。
3結語
新能源工程機械主要有動力電池工程機械、雙動力工程機械、混合動力工程機械幾種,這些工程機械存在其特有機械特點。新能源工程機械將成為未來工程機械重要組成部分,相關部門應該大力扶持新能源工程機械項目發(fā)展,為新能源工程機械大力發(fā)展奠定堅實基礎。