哈尔滨工程机械制造有限责任公司
引言
当前的低碳经济时代，节能、减排、环保是机械产品开发的前提，是世界经济的发展方向。在人类的不断开发使用下，石油资源的消耗日益增大。大量使用石油能源，其排放的有害物质对环境的污染也越来越严重。随着地球环境的不断恶化和石油资源的日益缺乏，低碳、绿色、环保、节能已经成为人们新的理念。不论是从使用成本，还是从节约能源和环保方面考虑，减少使用石油产品已经在国内外形成一种共识，人们逐渐把注意力转向电能，电能作为清洁能源，正在逐渐取代石油。
一、油、电两用全液压轮胎起重机的动力传输系统研究意义
全液压轮胎起重机属于流动式起重机，由于作业地点的流动性问题，一般不能使用地面电源，因此很少用电作为起重机的动力。但是，随着地球环境的不断恶化，污染日益加重，使用石油资源的费用大幅上涨，在流动式起重机上除了使用柴油发动机作为动力以外，还能够使用电能作为动力的需求越来越迫切。
通过对流动性较强的全液压轮胎起重机使用外接电源的可能性和使用液压传动或电力传动等问题进行调研，了解到，全液压轮胎起重机的主要用户--国内沿海大中型港口是耗能大户，节能降耗是他们急需解决的问题，其中用电能代替柴油是重要途径之一。因此，在现代作业场地，如港口码头和货场，布置电源是未来的发展方向。地面电源已经或正在成为港口码头和货场的标准配备，使用电力的流动式起重机，应用范围必将愈来愈广泛，在未来的市场将占有重要地位。到目前为止，国内外还没有使用电能作为动力的全液压轮胎起重机产品的实例，因此本项目的研究具有技术创新性和广阔应用前景。
二、全液压轮胎起重机的动力传输系统主要内容
1.大功率中心回转柱体的研发
1.1 中心回转柱体的作用
起重机在吊重作业时，上车部分（通常，起重机上部可以回转的部分，称之为：上车部分；下部相对静止的部分，称之为：下车部分）需要进行360°全回转作业，并在任意回转角度时都要保证工作正常。上车部分需要转动，而下车部分不转动，液压油和压缩空气就不能使用管路进行传输，电的传输也不能依靠电缆线进行，否则液压（压缩空气）管路以及电缆线就会扭转缠绕。因此，起重机上车部分和下车部分之间需要一个能够传输液压油、压缩空气和电力的元件，这个元件就是中心回转柱体。中心回转柱体是连接下车和上车供油、气、电的机构，它由固定体与旋转体组成，固定体与起重机底盘连接，旋转体与起重机转台用拨叉连接。液压油、压缩空气的输送是靠中心回转柱体内部的多个通道进行，各个油（气）道之间有密封防止相互串油（气），旋转体上的油道为环形槽腔，电能的输送是靠中心回转柱体滑环进行。过去的中心回转柱体所传递的功率小，大多数都是传递单一种类的动力，在混合使用时只有一种是主动力，其他的都是辅助动力，只作为辅助控制使用。
1.2 大功率中心回转柱体的研发方案
为达到节能、减排、环保和降低使用费用的目的，使全液压轮胎起重机除了可以使用柴油发动机作为动力源进行工作以外，还可以选择使用外接电源作为动力进行工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过不断探索与多次计算和试验对比，最终确定方案为：a) 大功率的电力传输采用既加大单个滑环的传输能力，又增加滑环数量的方式解决；b) 液压油和压缩空气的传输采用在不增大中心回转柱体尺寸的条件下，增加通道数量，通道直径根据空间大小调整，且通道径向为不规则的布置形式，实现直径尺寸的最小化，在较小的空间进行布置，满足大功率流量需求，完成大功率动力传输任务；c) 除传递主动力液、电、气外还有其控制通道，其中液压传输有7条通道、气路传输有5条通道、动力电源传输有5条通道，共计17条通道；d) 下层的液压油通道，固定体部分的通道按使用要求，将细小通道布置在大通道的间隙中，以最小的直径尺寸，完成动力的传输；e) 采用分层、分体布置，将以往的与液压通道同直径改为现在的分体不同直径，对压缩空气通道所在的中层按气路通道数量和通径进行缩小气路中心柱固定体直径的设计，以降低气路部分滑动表面线速度，达到提高寿命的目的；f) 采用分段结构后，单体轴向长度减小，使固定体上的细长通道能够分段加工，降低了加工难度。
2.应用变频技术
变频是一种新的电动机节能技术，通过改变供电频率调节电动机转速，理论上电动机转速能在零到额定转速之间任意调整，在转速改变时电流也随之平稳变化。变频电机在转速降低时，能耗也随之降低，达到节能的目的。起动时，电动机电流平稳增加，没有冲击，使电网和设备的电器元件都能受到保护。
为达到进一步节约能源的目的，通过充分考虑用户的使用需求和满足功能合理使用，全液压轮胎起重机使用外接电源工作时，应用变频技术，用变频调速电动机替代普通电机作为驱动液压泵的动力元件，由变频器按工作需要调整控制变频电动机的转速，控制液压泵的能量输出，使起重机在启动和作业中所占时间较长的小载荷工况及空载工况的能耗大幅降低，实现轻载和空载作业时的低消耗，这是变频技术在流动式起重机上首次应用。
三、油、电两用全液压轮胎起重机的应用
本研究内容重点解决了全液压轮胎起重机上车与下车之间的动力传递难题，并通过应用变频技术，实现了环保、节能、降耗的目的。
哈尔滨工程机械制造有限责任公司应用研究结果开发研制了QLY25H（最大额定起重量为25吨）、QLY32H（最大额定起重量为32吨）、QLY40H（最大额定起重量为40吨）、QLY50H（最大额定起重量为50吨）系列混合动力全液压轮胎起重机。混合动力全液压轮胎起重机可以由柴油发动机或变频调速电动机分别驱动各自的液压泵独立工作为起重机提供动力，既能保证全液压轮胎起重机灵活、安全、高效的优点，又能达到节能、环保、降耗的目标。
结束语
混合动力全液压轮胎起重机用柴油发动机和变频调速电动机两种动力各自工作时性能相同。发动机工作工况机动性好，移动方便，有作业场地不受限制的优势。变频调速电动机工作工况要在具有动力电源的场地使用，通过电缆连接用变频电机驱动液压系统进行作业，转速调节灵活，设备在空载或小负荷情况下的能耗降低，达到排放污染孝节能效果明显，同时电机加速快、启制动平稳、配置合理、性能先进、品质可靠、工作安全。
参考文献
[1] 冯忠绪.工程机械理论[M].北京：人民交通出版社，2003.
[2] 王进.施工机械概论[M].北京：人民交通出版社，2002.
[3] 刘木南，朱亚夫.2006年上海宝马展：中国制造走向世界[J].工程机械，2007（3）.
论文作者:李鹏飞
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：起重机论文; 柱体论文; 轮胎论文; 动力论文; 通道论文; 液压油论文; 作业论文; 《中国西部科技》2019年第11期论文;