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，全球汽車制造商計(jì)劃在電動(dòng)汽車和電池的研發(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，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)法滿足許多重型車輛尤其是非道路車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。混合動(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，但也能為大型卡車和公共汽車的牽引功能提供動(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)背后的專業(yè)知識(shí)，推動(dòng)電氣化向前發(fā)展。
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