淺析電傳動技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用

肖聰　黃超　陳煒

摘 要：電傳動技術(shù)就是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程，當(dāng)前的生產(chǎn)過程中，該技術(shù)具有設(shè)備移動靈活、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。在長期發(fā)展過程中，電傳動技術(shù)首先應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，并逐漸擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。筆者在對于各類型電傳動技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了該技術(shù)的發(fā)展歷程及其在工程機(jī)械上的應(yīng)用。電傳動技術(shù)中的行走驅(qū)動系統(tǒng)和工作驅(qū)動系統(tǒng)被應(yīng)用得最為廣泛。本文初步介紹了電傳動技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，并對其發(fā)展前景提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：電傳動技術(shù)；工程機(jī)械；應(yīng)用

電傳動技術(shù)的能量傳動過程較為簡單，它直接將所擁有的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并用于生產(chǎn)生活。在當(dāng)前的生產(chǎn)過程中，電動機(jī)和動力源往往并沒有采用剛性連接，因此，該系統(tǒng)對于空間的利用率較高，設(shè)備移動較為靈活，運(yùn)行中的可靠性也較高。下面將對電傳動技術(shù)進(jìn)行全面的分析。

1 電傳動技術(shù)概述

1.1 發(fā)展歷程

電傳動技術(shù)在我們的現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用較為廣泛，它本質(zhì)上是利用電動機(jī)驅(qū)動機(jī)械設(shè)備或者交通運(yùn)行設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。在發(fā)展初期，該技術(shù)依靠天軸、皮帶將電動機(jī)和設(shè)備相連接，在這種方式下，能量傳遞效率低下，損耗較快。一旦電機(jī)出現(xiàn)故障，整個設(shè)備將中斷運(yùn)行。20世紀(jì)初期，電傳動技術(shù)經(jīng)歷了“單電動機(jī)拖動”到“多電動機(jī)拖動”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械中每一個模塊都由一個電機(jī)拖動。但現(xiàn)在，電傳動技術(shù)實(shí)現(xiàn)了局部或者全部自動化。隨著科技水平的提高，電傳動技術(shù)開始向著智能化、大功率方向發(fā)展。

1.2 電傳動技術(shù)類型

將電傳動系統(tǒng)按照電能轉(zhuǎn)化形式可以分為以下3類：直—直電傳動系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)下利用直流電機(jī)所產(chǎn)生的直流電驅(qū)動整個能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。這種方式下直流電直接被提供給電動機(jī)，直流電產(chǎn)生裝置和轉(zhuǎn)換裝置被直接聯(lián)系在一起，通常通過改變電壓或者電流的方式來改變速度。這種方式調(diào)速性能優(yōu)良，多被應(yīng)用于精密調(diào)速裝置中；交—直電傳動系統(tǒng)，這種類型的系統(tǒng)運(yùn)用交流電進(jìn)行驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。在實(shí)際中，通常將產(chǎn)生的交流電整流為直流電，進(jìn)而輸入整個能量轉(zhuǎn)換裝置中，這種方式較為安全穩(wěn)定，維修時操作也相對簡單；交—直—交電傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)需要由交流發(fā)電機(jī)、整流器、交流電動機(jī)組成，在具體操作中需要進(jìn)行復(fù)雜的電氣轉(zhuǎn)換，運(yùn)行速度依靠逆變器進(jìn)行，相比于其他類型更具有安全性、可靠性、技術(shù)先進(jìn)、技術(shù)成熟、維護(hù)方便的特性；交—交—電傳動系統(tǒng)，這個系統(tǒng)中省略去了較為復(fù)雜的交直流轉(zhuǎn)換過程，將交流電直接輸入能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，驅(qū)動交流電動機(jī)。這種方式受電源電壓影響較大，多應(yīng)用于低速、大功率的系統(tǒng)之中，目前這種系統(tǒng)應(yīng)用較少，但伴隨著自動化的發(fā)展，將會擁有較為廣闊的發(fā)展前景。

2 電傳動技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著科技水平的提升，大量新的電傳動系統(tǒng)得到了應(yīng)用。這些新科技擺脫了傳統(tǒng)裝置的缺點(diǎn)，大多具備高功率、強(qiáng)勁驅(qū)動的特點(diǎn)。

2.1 電傳動行走系統(tǒng)

電傳動行走系統(tǒng)相比于電傳動系統(tǒng)與行走系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)更加更加簡單，并沒有離合器、變速器、傳動軸等主要部件，從而延長了裝置的使用壽命，而且進(jìn)一步提高了裝置的安全性能。同時，這種簡化的傳動裝置能夠增大車輛的離地間隙，增加相關(guān)性能，并且也省略去了大扭矩裝置制造中的困難。電動輪與動力源之間采用軟電纜進(jìn)行銜接，占用空間相對較少，在布置中較為靈活。在整車設(shè)計中，自由度較大，能夠合理進(jìn)行分配軸向載荷。當(dāng)前采用電傳動行走系統(tǒng)的多為履帶推土機(jī)、大噸位的礦用車等大功率裝置。在實(shí)際操作中，這種裝置能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，安全精確地完成各項(xiàng)工作，在節(jié)能減排中也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2 電傳動工作系統(tǒng)

在實(shí)際工程中，工程機(jī)械為了能夠?qū)崿F(xiàn)方便移動，多會將發(fā)電機(jī)安裝在相關(guān)設(shè)備上。機(jī)械設(shè)備通過自身所攜帶的發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電進(jìn)行工作。在更高標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械中還會安裝電流逆變系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)不可控的交流電向可控的交流電轉(zhuǎn)變。另外，一些移動范圍較小，工作環(huán)境固定，功率較大的裝置會直接采用外界供電，這種情況下可以簡化自身裝備，節(jié)省相關(guān)運(yùn)行成本。這種電器驅(qū)動裝置在解決用戶的要求的同時能夠通過衛(wèi)星計算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，從而準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)預(yù)警和相關(guān)監(jiān)控功能。

3 電傳動系統(tǒng)在工程機(jī)械上的應(yīng)用前景

3.1 應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛

電傳動系統(tǒng)最早應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車中，之后被應(yīng)用于艦船、重型車輛等領(lǐng)域?，F(xiàn)今，隨著科技水平的提高，大功率、高效能的元器件出現(xiàn)，交流控制技術(shù)也得到較大的發(fā)展，高速鐵路等領(lǐng)域也取得突破性的發(fā)展，這些新的技術(shù)將會進(jìn)一步推動電傳動技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的快速發(fā)展。

3.2 推動環(huán)境保護(hù)工作

隨著人們生活水平的提高，越來越多人注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工作，以往的粗放型生產(chǎn)方式難以再適應(yīng)新的社會發(fā)展，節(jié)能減排將成為新時期的重要難題。我國發(fā)展中，工程機(jī)械大多采用燃料作為動力，提高相關(guān)燃料的使用效率或者利用新型清潔能源代替燃料將會成為普遍的做法。電傳動技術(shù)將會成為我國工程機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。

3.3 電傳動技術(shù)推動高效益的實(shí)現(xiàn)

每一項(xiàng)建設(shè)工程都會盡力追求低成本、高效益，將工程機(jī)械大型化將會成為工程建設(shè)的不二選擇。大型化的工程機(jī)械能夠大大提高節(jié)能效果。另外，大型化的工程機(jī)械也是國家節(jié)能減排政策的號召，新技術(shù)的發(fā)展也將推動電傳動技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語

電傳動技術(shù)具有工作效率高、調(diào)速性能優(yōu)良的特點(diǎn)，在我國工程機(jī)械領(lǐng)域中將會得到廣泛的運(yùn)用和重視。當(dāng)前，電傳動技術(shù)主要運(yùn)用于電傳動行走系統(tǒng)和電傳動工作系統(tǒng)之中，優(yōu)良的性能也將會推動著其被更廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]譚剛，陳韜，李軍，等.電傳動技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用[J].電子測試，2014，（13）：88-90.

[2]黃克.大型推土機(jī)電傳動系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué)，2015.

（作者單位：湖北省武漢市武漢科技大學(xué) 機(jī)械學(xué)院）