国内外全轮驱动平地机统计及有关技术研究

张淼 温雪兵 高翔

【摘要】：本文简要介绍了平地机全轮驱动的优势，并对国内外平地机应用全轮驱动技术的状况做以统计，提出目前平地机全轮驱动技术中的几项关技术及解决方案。

【关键字】：平地机，全轮驱动，发展，关键技术

中图分类号：TU623.6文献标识码：A 文章编号：

引言

平地机作为平整地(路)面的一种专用工程机械，在农田建设、公路建设、机场和广场建设项目中起着不可替代的作用。由于普通后四轮驱动平地机在农田改造、北方冬季除雪等特殊环境下容易产生打滑现象，不能发挥出全部驱动力；在精细平整作业中，由于普通后四轮驱动平地机会对刮平面造成一定程度的破坏，因而满足不了精细作业要求。因此，平地机的全轮驱动技术受到越来越多的关注。

实现平地机的全轮驱动，可以提高整机的牵引力和附着力，改善其牵引性能，扩展平地机的使用范围。同时单独使用纯前轮模式，以“爬行模式”进行蠕动作业，可实现精细平地作业，提高平整作业精度。

一、 国外平地机发展概况及全轮驱动技术应用统计

国外平地机已有一百多年的发展历史，最早是于19世纪后期在英国出现的拖式平地机。20世纪20年代出现了自行式平地机，20世纪80年代后期，一些平地机厂家开始采用机电液一体化技术，逐步实现平地机的现代化、自动化和节能化。国外平地机技术的发展大多融合了其他领域的先进成果，如全轮驱动技术、自动找平装置、电子监控系统、液压负荷传感系统等，使平地机的利用率及应用范围都得到一定程度的提高。

现今，国外著名的平地机生产商主要有Caterpillar（卡特彼勒）、Volvo（沃尔沃）、John Deere（约翰.迪尔）、CASE（凯斯）、New Holland（纽荷兰）、Komatsu（小松）等。表1为国外主要厂家全轮驱动平地机的功率、传动方式、桥荷比等相关参数的统计情况。

表1

注（表2同）：P=Powershift ，动力换挡直接传动； H=Hydrostatic ，静液压传动；P/TC=Powershift/Torque Converter ，变速箱+变矩器。

二、 国内平地机发展概况及全轮驱动技术应用统计

国内平地机起步较晚，始于20世纪60年代，主要以技术引进为主。随着高新技术的发展促进着产品的更新换代，国内平地机的产品设计也由技术引进转向自主研发。由于我国平地机的制造工艺与国外相差较大、控制技术落后、功能单一等种种因素的制约，使得国产平地机的可靠性、功能性等与国外平地机相比仍存在明显缺陷。。

现国内平地机生产厂商主要有：天津鼎盛天工、哈尔滨四海工程机械公司、常林股份公司、徐工集团、三一重工、黄河工程、成都工程、沈阳山河等。表2为国产全轮驱动平地机的功率、传动方式、桥荷比等相关参数的统计情况。

表2：

就全轮驱动平地机而言，国产平地机的全轮驱动技术还不成熟，应用也相对较少，仅有鼎盛天工、徐工等厂家的部分机型采用全轮驱动。而相比国外平地机，大多数厂家都已掌握全轮驱动技术，并已投入使用，产品技术应用也相对成熟。

三、 全轮驱动平地机的关键技术

（1） 参数匹配

全轮驱动平地机多为混合传动，即后桥仍为液力传动，而前桥为液压传动。在牵引力上以后桥液力驱动为主，而在车速上，前轮液压驱动则处于优先驱动状态。前桥在低速作业时，前轮的转速要比中后轮快1.5%～2.0%，处于优先驱动状态，这样可改善平地机的牵引和操纵性能。由于这两种混合传动系的特性、性能等的不同，因此要想使各自传动系统的优势得到充分发挥利用，需确定各传动系统的主参数能够进行合理的匹配，并配有正确的逻辑关系及合理的控制方法。

（2） 同步技术

平地机在进行刮边坡、挖边沟等工况作业时，由于其牵引力作用点偏离车辆中心线而造成偏载现象；在各驱动轮附着条件不同时，容易出现差速而跑偏，以及单侧滑转现象。因此，为提高产品整机性能，提高作业效率，需进行平地机同步技术研究。

目前同步技术主要有同步泵方案、同步马达方案、同步缸方案、分流集流阀方案、以及比例伺服系统方案。各方案都具有一定的优缺点，因此要进行方案对比从而设计出最合适的同步方案。

（3） 寄生功率

由于在平地机实际运行过程中，各轮胎的气压不等、载荷不等、轮胎磨损程度不等、前后轮同时通过的路面状况不同等原因，将导致前后轮的运动不协调，进而引起前后轮的滑转或滑移，导致寄生功率循环现象。寄生功率是一种无益的功率消耗，不仅会增加轮胎的磨损，使传动系过载，降低齿轮寿命，而且还会降低平地机的动力性和燃料经济性，这就在很大程度上增加了平地机的保养维护及作业的成本。因此必须对平地机不协调工况进行全面分析，并采取一定的结构措施，预防寄生功率的产生并减少寄生功率循环产生的不利影响。

但目前并没有一种十分有效的措施能够完全避免寄生功率循环现象的产生。一般为了防止功率循环，前桥驱动应能自动脱开，即在不使用前轮驱动时，可通过转换控制开关，前轮马达可实现自由轮工况。一般只在低速作业时（最高工作档除外）才用全轮驱动。

四、 总结

全轮驱动平地机整合了两种不同传动方式的优点。比如，在变矩器低速比工况下，可以发挥变矩器快速启动的优势；在高速比工况下，由于液压的“柔性闭锁”作用即可发挥液压的高效传动优势。此外，全轮驱动平地机可充分利用整机工作质量，其牵引力比单独后桥驱动平地机可增加约25%～30%。正是由于这种混合传动带来的革命性技术创新，使得平地机能更好的应对雪地、泥泞路面、农田等恶劣工作环境，拓宽了原有平地机的工作区域。因此，对全轮驱动技术的研发及日臻完善已成为各厂家争相关注的焦点。

主要参考文献：

[1] 焦生杰.国内外平地机发展现状与新技术[J].筑路机械与施工机械化，1994-2010:10-17

[2] 王欣，张超，易小刚.全液压平地机功率-载荷自适应方法研究[J].工程机械，2007.06（38）：27-30

[3] 陈胜奇，曹全星.混合传动在平地机上的应用研究[J].筑路机械与施工机械化，1994-2010:68-71

作者简介：张淼（1988- ），女（汉族），吉林四平人，长安大学工程机械学院机电系研究生，主要从事工程机械机电液一体化研究。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。