冲 击 波 1
GERALD SCHEFFELS, IVT INTERNATIONAL 国 际 农 业 机 械 展 览 会 显 示, 拖 拉 机 电 气 化 正 成 为 重 大 趋 势, 同 时 近 期 还 有 报 告 称, 移 动 液 压 的 影 响 力 可 能 正 受 到 威 胁 为 行 走 设 备 制 造 电 动 驱 动 器 的 制 造 商 请 注 意! 这 儿 有 一 些 可 能 会 改 变 您 投 资 计 划 的 好 消 息 不 要 再 期 望 平 稳 缓 慢 的 增 长, 你 应 当 投 资 购 买 建 设 新 生 产 厂 的 土 地, 筹 集 几 百 万 欧 元 或 美 元 购 买 新 的 工 厂 设 备, 招 聘 新 员 工, 还 可 能 要 考 虑 上 市 募 集 更 多 的 资 金 来 应 对 未 来 爆 发 式 的 增 长 为 什 么?Frost & Sullivan 公 司 的 最 新 研 究 指 出, 过 去 3 4 年 中, 液 压 设 备 的 销 售 额 和 销 售 量 呈 下 降 趋 势, 这 主 要 是 因 为 市 场 转 向 高 级 电 动 变 速 器 另 外, 报 告 称, 在 对 精 度 要 求 极 高 的 场 合, 全 电 动 机 械 总 是 要 优 于 同 类 液 压 机 械 Frost & Sullivan 报 告 估 计, 在 农 业 和 物 流 行 业, 未 来 7 到 9 年, 电 动 驱 动 系 统 的 份 额 将 接 近 液 压 驱 动 系 统, 未 来 14 到 17 年, 建 筑 和 采 矿 业 也 会 如 此 对 这 些 数 据 有 疑 问 吗? 在 谈 到 物 流 行 业 时, 所 有 重 要 原 设 备 制 造 商 (OEM) 都 会 指 出, 至 少 在 发 达 的 欧 洲 和 美 国 市 场, 电 动 叉 车 的 市 场 份 额 在 不 断 增 加, 而 由 柴 油 或 天 然 气 驱 动 的 内 燃 机 叉 车 的 需 求 量 在 下 降 即 使 在 3-5 吨 的 行 业, 也 有 工 作 时 在 工 作 现 场 无 排 放 的 极 具 竞 争 性 的 电 动 叉 车 采 用 现 代 交 流 驱 动 器, 电 池 驱 动 叉 车 的 运 行 和 维 护 成 本 相 比 几 年 前 降 低 了 噪 声 排 放 也 低, 而 且 必 要 时 叉 车 可 以 在 建 筑 内 工 作 但 是, 这 并 不 会 威 胁 到 液 压 设 备 行 业, 因 为 我 们 这 里 所 讨 论 的 是 主 驱 动 装 置, 是 要 替 换 掉 内 燃 机 上 左 图 ( 图 1): Rigitrac EWD 120 是 真 正 的 柴 油 - 电 混 合 动 力 车 辆 中 左 图 :Laweco 新 款 7 吨 货 物 装 运 车 所 采 用 的 林 德 (Linde) 电 动 驱 动 系 统 下 左 图 : 尼 得 科 无 刷 开 关 磁 阻 (SR) 电 机 电 动 拖 拉 机 农 业 机 械 的 情 况 又 如 何? 景 象 略 有 2
不 同 2011 年 11 月 举 行 的 国 际 农 业 机 械 展 览 会 (Agritechnica) 凸 显 了 车 辆 电 气 化 方 面 的 增 长 Rigitrac 就 是 一 个 很 好 的 例 子, 该 公 司 位 于 瑞 士, 瑞 士 的 农 业 地 区 常 常 是 地 形 陡 峭, 道 路 崎 岖 新 型 Rigitrac EWD 120( 图 1) 是 一 种 四 轮 转 向, 配 备 有 四 个 单 轮 电 动 驱 动 器 的 拖 拉 机 这 种 类 型 的 变 速 器 可 以 按 目 标 方 式 ( 扭 矩 矢 量 ) 沿 高 轴 产 生 转 矩, 所 以 可 以 按 照 具 体 情 况 将 功 率 传 输 到 每 个 车 轮 上 这 样 在 山 坡 上 就 会 具 有 较 高 的 安 全 性 和 控 制 能 力, 在 平 地 上 还 可 以 优 化 牵 引 性 能 同 时, 因 为 具 有 全 轮 转 向 功 能, 所 以 也 提 高 了 操 纵 性 能 该 驱 动 技 术 还 具 有 包 装 上 的 优 点 : 没 有 轴, 没 有 差 速 器, 也 没 有 传 动 轴 主 要 动 力 由 柴 油 发 动 机 提 供, 所 以 EWD 120 是 真 正 的 柴 油 - 电 混 合 动 力 车 辆 有 两 个 接 口 为 附 属 器 具 供 应 电 能 拖 拉 机 可 以 发 出 高 达 80kW 的 电 能 供 外 部 使 用 该 拖 上 图 ( 图 3): 在 111 年 前 极 具 创 意 : 配 有 单 轮 电 动 驱 动 器 的 Lohner-Porsche 这 是 全 轮 驱 动 的 赛 车 型 号 下 图 ( 图 2): 迪 尔 公 司 的 6210RE 用 20kW 机 具 电 动 驱 动 装 置 和 大 功 率 电 力 电 缆 替 代 了 PTO 配 备 有 四 个 单 轮 电 动 驱 动 器 的 这 款 拖 拉 机, 在 山 坡 上 具 有 较 高 的 安 全 性 和 控 制 能 力 拉 机 是 与 德 国 德 累 斯 顿 工 业 大 学 和 位 于 开 姆 尼 茨 (Chemnitz) 的 EAAT 公 司 合 作 开 发 的 由 电 动 驱 动 系 统 替 代 拖 拉 机 中 机 械 和 液 压 系 统 的 另 一 个 例 子 也 在 国 际 农 业 机 械 展 览 会 (Agritechnica) 上 展 出, 即 Fliegl Agrartechnik 公 司 展 出 的 用 于 器 具 的 一 种 电 动 驱 动 轴 这 种 被 称 为 Power DriveElect 的 驱 动 轴 采 用 集 成 的 发 动 机 组 产 生 的 电 能,Fliegl 公 司 深 信, 在 未 来 几 代 拖 拉 机 上 将 会 配 备 这 种 驱 动 轴 其 他 几 个 制 造 商 同 样 也 对 此 也 深 信 不 疑, 这 几 家 制 造 商 在 国 际 农 业 机 械 展 览 会 上 展 出 了 他 们 专 门 为 拖 拉 机 开 发 的 电 源 组 这 些 公 司 中 有 STW Wiedemann( 以 其 PowerMELA 混 合 动 力 驱 动 器 而 著 称 ) 和 Raussendorf Zuidberg Frontline Systems 公 司 展 出 了 一 种 电 源 组 发 电 机, 该 3
上 图 ( 图 4): LeTourneau 公 司 的 所 有 大 型 轮 式 装 载 机 都 换 用 了 SR 牵 引 电 机 和 SR 发 电 机 发 电 机 与 前 PTO( 动 力 输 出 ) 轴 相 连, 产 生 电 能 但 一 些 全 球 公 司, 如 约 翰 迪 尔 也 在 准 备 将 其 机 械 电 气 化 约 翰 迪 尔 与 其 他 拖 拉 机 和 器 具 制 造 商 合 作 开 发 了 高 压 连 接 标 准, 这 是 拖 拉 机 工 作 功 能 装 置 电 气 化 所 需 的 而 且 约 翰 迪 尔 也 已 经 开 始 实 施 这 种 想 法 :6210RE( 图 2) 有 20kW 的 器 具 电 动 驱 动 装 置, 用 于 替 代 了 PTO 大 功 率 电 力 电 缆 替 代 了 PTO 轴 精 度 更 高 所 以, 似 乎 在 不 远 的 将 来 我 们 将 会 看 到 更 多 的 柴 油 - 电 动 拖 拉 机, 农 夫 们 将 使 用 电 动 驱 动 而 非 机 械 或 液 压 驱 动 的 器 具 Schmotzer 公 司 是 一 家 播 种 机 制 造 商, 最 近 推 出 了 用 于 单 粒 机 械 或 精 密 播 种 机 的 电 动 驱 动 装 置, 该 机 器 由 万 向 轴 或 链 驱 动 其 竞 争 对 手 Amazone 公 司 已 经 开 始 出 售 配 有 电 动 驱 动 器 的 精 密 播 种 机 林 德 液 压 (Linde Hydraulics) 公 司 的 电 气 系 统 和 驱 动 器 (ES&D) 业 务 部 在 电 动 驱 动 器 替 代 内 燃 机 方 面 的 建 议 相 当 成 功, 例 子 包 括 轿 车 和 道 路 及 铁 路 上 使 用 的 双 向 调 车 ( 参 见 2012 工 业 车 辆 技 术 非 道 路 机 械, 第 80 页 ) 在 农 业 机 械 中, 公 司 也 发 现 了 其 驱 动 系 统 ( 即 先 进 电 子 系 统 控 制 的 交 流 驱 动 器 ) 在 施 肥 机 中 的 应 用 机 会 如 果 盘 式 和 螺 杆 式 驱 动 器 配 备 上 2kW 交 流 电 机, 就 可 以 高 精 度 地 单 独 控 制 肥 料 的 施 用 数 量 和 宽 度 如 果 空 调 风 扇 压 缩 机 或 液 压 泵 等 的 辅 助 驱 动 器 电 气 化, 拖 拉 机 制 造 商 就 有 可 能 采 用 较 小 的 内 燃 机 而 且 可 以 降 低 能 耗, 因 为 与 液 压 驱 动 装 置 相 比, 电 机 仅 产 生 实 际 需 要 的 能 量 林 德 公 司 另 一 项 有 趣 的 建 议 是 配 备 有 电 池 驱 动 单 轮 电 动 驱 动 器 的 农 用 装 载 机 该 机 器 具 有 无 排 放, 在 家 畜 附 近 安 静 工 作 的 优 点 电 池 驱 动 装 置 可 以 较 小, 因 为 动 力 负 载 最 近 来 自 林 德 公 司 电 气 系 统 和 驱 动 系 统 分 部 工 程 师 的 另 一 个 例 子 是 在 机 场 地 面 保 障 设 备 行 业 上 个 月 在 慕 尼 黑 举 办 的 国 际 机 场 技 术 设 备 和 服 务 展 览 会 (Interairport) 上,Laweco 公 司 展 出 了 配 备 有 新 型 电 液 驱 动 系 统 的 货 物 装 运 车 由 双 电 机 组 电 动 驱 动 系 统 而 非 52kW 柴 油 发 动 机 提 供 动 力 因 此, 以 前 在 柴 油 发 动 机 上 配 备 有 HPV 泵 的 闭 环 系 统 高 压 解 决 方 案 可 以 被 2 台 由 两 台 电 动 机 驱 动 的 22cm 3 齿 轮 泵 取 代 在 集 装 箱 下 落 过 程 中 进 行 了 电 能 回 收 配 有 林 德 emotion 软 件 的 LINC 1 控 制 系 统 控 制 两 个 动 力 模 块 和 后 方 的 电 动 机 电 池 规 格 为 80V, 930Ah,74kWh 4
农 用 装 载 机 不 会 整 班 工 作 配 有 16.3kW 电 机 和 LINC 2 控 制 系 统 的 动 力 总 成 因 为 在 叉 车 和 电 动 汽 车 (Karabag New 500 E, 基 于 Fiat 500) 中 的 应 用 而 闻 名 并 非 新 事 物 实 际 上, 在 行 走 机 械 中 使 用 单 轮 电 动 驱 动 器 并 非 新 鲜 事 Lohner- Porsche 公 司 早 在 1900 年 就 展 示 了 上 图 :Rigitrac 会 成 为 农 用 机 械 的 未 来 吗? 下 图 ( 图 5): 爱 科 (AGCO) EroGator 喷 雾 车 样 车 采 用 了 基 于 尼 得 科 单 个 SR 车 轮 电 机 的 全 电 动 变 速 器 采 用 与 之 完 全 相 同 的 驱 动 概 念 的 轿 车 ( 图 3) 矿 山 机 械, 如 大 型 轮 式 装 载 机 常 常 会 配 备 有 柴 油 - 电 动 驱 动 器 在 2002 年, 美 国 制 造 商 LeTourneau 开 始 用 尼 得 科 (Nidec) 公 司 制 造 的 无 刷 开 关 磁 阻 (SR) 电 动 机 替 代 常 用 的 直 流 有 刷 电 动 机 这 种 类 型 电 动 机 的 特 点 是 可 靠 性 高, 控 制 性 能 好, 因 而 能 降 油 耗 从 那 时 起,LeTourneau 公 司 的 所 有 大 型 装 载 机 都 开 始 换 用 SR 牵 引 电 机 和 SR 发 电 机, 发 动 机 功 率 范 围 介 于 1000-3000hp 之 间 ( 图 4) 此 时 就 会 提 出 这 样 的 问 题 这 种 概 念 会 延 伸 到 较 小 规 格 的 机 器 吗? 如 果 是 的 话, 会 达 到 什 么 程 度, 用 于 何 种 机 械? 尼 得 科 依 据 自 身 的 经 验 有 能 力 回 答 该 问 题 : 公 司 还 为 爱 科 集 团 (AGCO) 的 EroGator 系 列 农 用 喷 雾 机 提 供 SR 牵 引 电 机 和 发 电 机 为 此, 用 电 动 驱 动 器 取 代 了 一 种 静 液 压 驱 动 器 图 5 示 出 了 采 用 了 基 于 尼 得 科 单 个 SR 车 轮 电 机 的 全 电 动 变 速 器 的 喷 雾 车 样 车 新 型 驱 动 系 统 的 研 发 德 累 斯 顿 工 业 大 学 有 几 年 为 农 用 机 械 设 计 电 动 驱 动 系 统 的 经 验, 该 大 学 的 科 学 家 一 直 ( 而 且 仍 旧 ) 参 与 许 多 这 类 项 目 他 们 确 信, 我 们 将 会 看 到 各 种 电 动 驱 动 系 统, 从 串 联 混 合 动 力 到 电 池 驱 动, 甚 至 到 燃 料 电 池 机 械 电 动 驱 动 系 统 的 高 效 率 ( 高 于 90%, 相 比 之 下 内 燃 机 仅 为 30%), 低 速 下 极 高 的 转 矩, 以 及 应 对 短 时 极 高 超 载 的 能 力 都 是 不 容 忽 视 的 优 点 这 就 是 所 有 拖 拉 机 制 造 商 都 在 研 究 这 些 技 术 ( 实 际 中 或 研 发 项 目 中 ) 的 原 因 这 是 否 会 危 及 整 个 液 压 工 来 还 有 待 观 察 液 压 设 备 的 功 率 密 度 是 无 与 伦 比 的 但 毫 无 疑 问, 在 追 求 高 效 率 的 推 动 下, 电 动 和 液 压 辅 助 驱 动 装 置, 以 及 电 动 和 柴 油 主 驱 动 系 统 之 间 的 竞 争 已 达 到 了 新 的 高 度 在 一 些 领 域, 电 动 驱 动 系 统 会 取 代 其 他 驱 动 技 术 会 达 到 什 么 程 度? 时 间 会 告 诉 我 们 5