PARKER: 當(dāng)液壓技術(shù)遇上電氣技術(shù)，將碰撞出怎樣的火花？
2023-01-13 15:35:10
憑借功率密度等眾多特性優(yōu)勢(shì)，液壓系統(tǒng)成為許多非道路移動(dòng)機(jī)械的長(zhǎng)期之選。近年來(lái)，受監(jiān)管日趨嚴(yán)格、技術(shù)不斷進(jìn)步等因素的推動(dòng)，電氣化有望成為未來(lái)的主流方向。
那么，當(dāng)傳統(tǒng)的液壓技術(shù)遇上電氣技術(shù)，它們將碰撞出怎樣的火花？
今天，小派將與大家共同探討如何利用液壓和電氣技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將液壓元件、電機(jī)和車(chē)輛控制裝置結(jié)合起來(lái)優(yōu)化機(jī)器性能，應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)。
01 液壓系統(tǒng)不會(huì)消失
市場(chǎng)在電動(dòng)技術(shù)研究方面投入前所未有的大量資金。根據(jù)路透社分析，到2030年，全球汽車(chē)制造商計(jì)劃在電動(dòng)汽車(chē)和電池的研發(fā)投入將超過(guò)5萬(wàn)億美金。通過(guò)加大投資力度，他們計(jì)劃逐漸淘汰化石燃料汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)日益嚴(yán)格的脫碳目標(biāo)。所有投資都有一個(gè)共同目的，即早日普及電動(dòng)系統(tǒng)。但這并不意味著它們將無(wú)處不在，尤其是對(duì)于特定工作場(chǎng)景中的液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它們不會(huì)很快消失。在某些應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)是更合適的系統(tǒng)。
液壓系統(tǒng)功率密度非常出色，在功率傳輸領(lǐng)域的重要性不言而喻。
人們發(fā)現(xiàn)，在液壓系統(tǒng)中增加電氣系統(tǒng)可以提高產(chǎn)品性能、降低噪音。事實(shí)上，兼有液壓與電氣技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)更有前景。業(yè)界利用各種方式將電氣技術(shù)與現(xiàn)有平臺(tái)結(jié)合在一起，從而提高功率密度和效率。
02 液壓與電氣設(shè)計(jì)的結(jié)合
派克漢尼汾業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總裁Paul Horvat認(rèn)為，目前大部技術(shù)革新都著眼于將液壓系統(tǒng)與電氣化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，兩種技術(shù)的交融為我們創(chuàng)造了更大的空間，但我們必須重新思考如何制造現(xiàn)代化設(shè)備。派克漢尼汾電氣化業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Chris Griffin補(bǔ)充道，我們需要運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)，但要對(duì)其加以改良，把液壓技術(shù)和電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)巧妙結(jié)合，從而將電氣化的效益發(fā)揮到最大。
不過(guò)，找準(zhǔn)平衡點(diǎn)并非易事。行走機(jī)械制造商正在向傳動(dòng)系統(tǒng)電氣化的方向發(fā)展，其面臨的主要問(wèn)題是如何為設(shè)備提供充足的扭矩，以及如何高效使用電力。與傳動(dòng)系統(tǒng)一樣，根據(jù)設(shè)備升舉或移動(dòng)所需的最大載荷來(lái)設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件需要經(jīng)過(guò)精確計(jì)算。對(duì)一臺(tái)全尺寸的挖掘機(jī)來(lái)說(shuō)，需考慮它全天的挖掘時(shí)長(zhǎng)及其作業(yè)量。這種工具通常由液壓驅(qū)動(dòng)，從行走機(jī)械柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵中抽取壓力和流量。在全電動(dòng)系統(tǒng)中，可通過(guò)重型電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿或其他線性部件為工具提供動(dòng)力。然而，即使在混動(dòng)平臺(tái)上，實(shí)際完成作業(yè)的執(zhí)行器尺寸及其耗電量都會(huì)很大。
將電力和液壓動(dòng)力結(jié)合起來(lái)是一種更有效的解決方案。要移動(dòng)特定重量的負(fù)荷，就必須達(dá)到特定功率，無(wú)論是電機(jī)的電壓、電流，還是油缸的流量、壓力，最后都是產(chǎn)生工作所需的扭矩。這種發(fā)動(dòng)機(jī)使用發(fā)電機(jī)而非柴油機(jī)來(lái)為液壓系統(tǒng)供電，發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)開(kāi)式液壓泵，為驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)工具的油缸供電。這樣既利用了液壓系統(tǒng)出色的功率密度特性，同時(shí)在動(dòng)力方面也從內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)過(guò)渡到電力驅(qū)動(dòng)。通過(guò)優(yōu)化液壓與電氣系統(tǒng)，我們得出一個(gè)重要結(jié)論，即應(yīng)當(dāng)綜合使用兩種系統(tǒng)，關(guān)注單個(gè)元件對(duì)整體系統(tǒng)的作用，而不是只將目光聚焦在單個(gè)元件上。
雖然電池和燃料電池技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展，但它們?nèi)詿o(wú)法滿足許多重型車(chē)輛尤其是非道路車(chē)輛在惡劣條件行駛下的高功率需求。當(dāng)電池持續(xù)發(fā)展，力爭(zhēng)打破限制電氣化普及的桎梏時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)成為理想的臨時(shí)解決方案?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)尤其適用于工作周期較長(zhǎng)的大型設(shè)備，從總擁有成本看，這些設(shè)備并不適合使用全電動(dòng)系統(tǒng)。
混合動(dòng)力設(shè)備兼具柴油發(fā)電機(jī)的功率密度和電池的減排性能，包含一個(gè)較小的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)可充電的電池和電機(jī)，同時(shí)滿足高強(qiáng)度工作和低排放要求。迄今為止，混合動(dòng)力系統(tǒng)主要用于為工作功能提供動(dòng)力，但也能為大型卡車(chē)和公共汽車(chē)的牽引功能提供動(dòng)力。據(jù)mobilehydraulictips.com報(bào)道，在某些應(yīng)用中，混合動(dòng)力系統(tǒng)可將燃料消耗量減少50%。
04 未來(lái)是電動(dòng)的天下
過(guò)去幾年，車(chē)輛和設(shè)備的電氣化進(jìn)程逐漸加快，甚至在重型設(shè)備中出現(xiàn)相同趨勢(shì)（雖然普及速度相對(duì)較慢）。鑒于當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展速度，許多業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)在2030年后，電氣化的進(jìn)展將進(jìn)一步加速。
隨著電氣化應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，各方的合作關(guān)系也愈發(fā)密切。原始設(shè)備制造商、供應(yīng)商和行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者攜手同行，共享行業(yè)知識(shí)，以找便到更智能的解決方案。派克漢尼汾創(chuàng)建了傳動(dòng)與控制技術(shù)中心（MTC），旨在拓展視野，讓各方了解各種產(chǎn)品和技術(shù)背后的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，推動(dòng)電氣化向前發(fā)展。
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