1.7.3　机电比较

电力传动的矿车简称“电动轮”，通常其电力传动路线（图1.35）为：发动机→发电机→控制/输电线路→牵引电动机→轮胎。

图1.35　某电动轮矿车的电力传动路线

大型机械传动的自卸车简称“机械轮”，机械传动路线（图1.36）为：发动机→离合器→变矩器→变速箱→传动轴→后桥→差速器→半轴→轮胎。

图1.36　卡特彼勒矿车的机械传动路线

和电动轮的机械能—电能、电能—机械能的两次能量转换不同（见图1.5），机械轮只需进行一次能量转换，机械效率相对较高，比一般车辆启动略快，能实现的车辆最高速度也可以稍大一些。

图1.37是GE统计的机械传动和电传动两种传动方式的比较情况。由图1.37可见，电动轮自卸车取消了液力机械传动系统的液力变矩器、离合器、变速箱、传动轴、主减速器和差速器等机构，只要有电缆的软连接即可，使矿车的结构更简单，损耗件更少，提高了传动效率和工作可靠性。

图1.37　电传动和机械传动的比较

卡特彼勒的Jim Calahan指出，液力机械传动系统目前已经接近恒功输出，“其牵引特性曲线与电传动牵引特性曲线相比，差距需要用放大镜才能看得出来”。但是，电力传动比机械传动对发动机的功率利用率要高，见图1.38。液力机械传动系统工作过程中，发动机在每个挡位只有一点可以达到最大功率输出。而且，在坡度有变化时发动机的输出状态变化较大，也就是说，液力机械传动系统是否能发挥出发动机的最大功率也取决于道路的坡度影响；如果某一矿山道路的坡度正好落在牵引特性的最大功率点之外，发动机就不能发挥出最大功率。而电传动由于采用无级变速，理论上有无穷多个挡位，可在较大范围内保证发动机的恒功率输出。

图1.38　电传动和机械传动的功率利用率比较

图1.38是日立建机给出的电传动和机械传动的牵引特性和电阻制动特性曲线比较。在图1.38所示条件下，上坡时电传动比液力机械传动系统的牵引功率提高了11.11％；下坡时电阻制动功率至少增加了73％，交流电传动对发动机功率利用率平均提高了约7个百分点，若以周期工作状态下的生产率比较，电传动可以高出10％～20％[19]。GE的统计表明，在有效坡度和GVW相同等条件下，交流电传动在上坡时的行驶速度比机械传动最高快18％，下坡时最高可快34％。

可见，与机械传动相比，电传动系统能提供更低的运行成本、更高的可靠性、更少的维护和更强的性能，而且全寿命内的机械磨损较小。尤尼特瑞格公司研究表明，电动轮大修期为12000～13000h，而机械传动车为6000～8000h，电动轮矿车要比液力机械传动矿车减少33％[18]。据统计，就易损消耗件的维修成本而言，机械传动自卸车一般在12000元/万吨公里，而电传动的自卸车只需2600元/万吨公里。电力传动和机械传动的其他比较见表1.3[19]。

表1.3　机械传动和电传动优缺点比较

续上表