两大传动巨头的技术路线在此分道扬镳,却共同指向了更高效、更智能、更环保的未来。
轮式装载机作为工程建设的主力装备,其心脏——变速箱系统的性能直接决定了整机的工作效率、燃油经济性和可靠性。在这场顶级技术较量中,德国采埃孚(ZF)的Ergopower变速箱系统与美国德纳(Dana)的Spicer变速箱系统代表了当前市场的两大技术标杆。
采埃孚凭借其深厚的欧洲精密制造底蕴,在传统液压机械传动领域精益求精;而德纳则抓住电气化浪潮,在电驱传动系统领域展现出惊人的创新活力。两者的竞争不仅是产品的比拼,更是技术路线的博弈。
01 两大巨头的技术基因与市场定位
采埃孚作为德国传动技术的代表,拥有百年历史积淀,是全球三大变速箱制造商之一。其产品线覆盖乘用车、商用车和非公路设备领域,以精密工程和智能化控制著称。
采埃孚的Ergopower变速箱系统以其出色的换挡品质和可靠性闻名,特别适用于重型工况下的轮式装载机应用4。
德纳公司则是非公路车辆传动系统的重要参与者,尤其在电气化转型中展现出强劲势头。德纳Spicer系列变速箱专注于提供高效可靠的动力传输解决方案,并根据市场需求不断进化。
德纳近年来大力推进电气化战略,其Spicer Electrified™系列产品已广泛应用于各类商用和非公路车辆6。
02 采埃孚Ergopower变速箱的技术特点
采埃孚Ergopower变速箱系统采用了先进的液力变矩技术和动力换挡设计。以ZF WG200型动力换挡变速箱为例,它由液力变矩器和定轴式带有多片摩擦离合器的变速箱组成,有3、4、5或6个前进档和3个倒退档可供选择。
Ergopower变速箱提供了半自动或全自动换挡控制系统,使操作手从手动操作中解放出来。系统具有空挡保护与油压切断功能(动力切断功能),可将发动机所有动力传送至工作液压系统。
KD档强制降档功能显著提高了工作性能,尤其适用于轮式装载机的铲掘作业。通过向前或向后推操纵杆可得到“前进-空档-倒档”的位置;转动手柄可设定不同档位。
Ergopower变速箱的变矩器由三个工作轮——泵轮(B)、涡轮(T)和导轮(D)组成,为三元件向心涡轮结构形式。这种设计能够满足装载机牵引特性的要求,根据负载自动调节输出扭矩。
03 德纳Spicer变速箱的技术创新
德纳Spicer变速箱系列包括机械式和电气化多种解决方案。针对中国前端装载机市场,德纳开发了Spicer TZL系列动力换挡变速箱,包括适用于5000公斤装载重量的17公吨ZL50和6000公斤装载重量的21公吨ZL60机型。
Spicer TZL16是一款四速变速箱平台,采用经过市场验证的内部部件,预计功率150-180kW(200-245马力),轴降为555-mm。它包括前进挡和换向离合器,配备高能容量,自适应离合调制和斜齿轮。
德纳在电气化领域取得了显著突破。Spicer Electrified™ eSP502电子变速箱是一个灵活的平台,支持建筑、采矿、物料搬运和林业市场的车辆电气化。
这款变速箱采用双电机、双速设计,建立在灵活平台上,能够在一个紧凑的封装中以最大效率优化性能。变速器设计的模块化方法允许单电机解决方案,以及根据具体车辆要求选择动力输出装置。
04 核心技术与创新对比
传动设计
采埃孚Ergopower采用液力变矩器与多片湿式离合器组合,通过液压控制实现动力换挡。这种设计保证了动力传递的平稳性和连续性。
德纳Spicer则注重模块化设计,传统机械变速箱采用斜齿轮和自适应离合调制技术,而电气化产品则采用Ravigneaux齿轮设计和Graziano离合器设计。
控制系统
采埃孚的电液控制系统极为精密,能够实现半自动或全自动换挡控制。全自动换挡控制变速箱与电控发动机配合,具有发动机转速自动控制和负载反馈变速功能。
德纳Spicer Electrified™产品则配备先进的电子控制单元,采用OpenECU平台和下一代控制软件,具备功能安全准备(可达ASIL-C)和符合最新网络安全要求。
电气化解决方案
采埃孚在2024年上海宝马展上展示了零排放以及高性能的eTRAC电驱系统,表明其也在积极布局电气化领域。
德纳则已经推出了成熟的电动变速箱产品,如eS4700t和eS7900t电动变速箱,工作电压520VDC-750VDC,输出速度最高可达3,600 RPM,总重量高达59,500磅。
05 应用性能与可靠性对比
换挡性能与操作体验
采埃孚Ergopower变速箱的换挡过程极为平顺,几乎感受不到冲击和顿挫。其KD档强制降档功能使装载机驾驶员在作业过程中操纵更为简易舒适。
德纳Spicer变速箱则优化了同步性能,通过电动机械执行器换挡系统实现优化同步,最大化可控性,提供更一致的操作和可靠的性能。
适应性与可靠性
采埃孚Ergopower变速箱采用多片湿式摩擦离合器,能在带负荷状态下接合与脱开,所有传动齿轮均由滚动轴承支承,齿轮与齿轮之间为常啮合传动。
德纳Spicer变速箱则采用专利的油流分布室和双密封滚珠轴承,输入齿轮直接润滑采用专利的油导向环优化润滑和冷却,提高了产品寿命。
06 市场应用与实机表现
采埃孚Ergopower变速箱广泛应用于各类轮式装载机、推土机、平地机等设备。在中国市场,4WG200变速箱适合5吨、6吨级装载机配套使用,允许发动机功率为200kW。
德纳Spicer变速箱则在中国市场为多家轻型车制造商提供服务,包括北京吉普公司、宝马、戴姆勒、东风汽车等。其TZL系列变速箱专为中国产优质前端装载机设计。
德纳Spicer Electrified™ eSP502电子变速箱适用于4×2或4×4车辆应用,有一系列传动比选择,以支持各种车辆类型,包括建筑业的轮式装载机和越野起重机;物料搬运的大型起重车、空集装箱叉车等。
07 未来发展趋势与技术路线
采埃孚正在积极推进传统传动与电气化技术的融合。该公司表示:“中国工程机械市场的电动化的趋势已经是走在世界的前列。我们希望成为中国工程机械传动系统零部件供应商的第一选择。”
德纳则更加专注于纯电驱动解决方案的开发。德纳承诺“为清洁交通提供可持续解决方案”,通过开发Zero-6电子变速箱等技术,进一步实现中型商用车市场电气化。
两家公司都注重智能化与网络化发展。采埃孚的变速箱系统越来越智能化,而德纳则强调其控制系统符合最新的车辆网络安全工程标准。
德纳Spicer凭借其在电气化领域的激进布局和模块化设计理念,正在赢得越来越多客户的青睐;而采埃孚Ergopower则依靠其精密制造传统和智能化控制系统,在高端市场保持强大竞争力。
未来的胜出者可能是那些能够最好地平衡传统与创新、机械精密与电子智能的公司。无论结果如何,这场技术竞赛的最终赢家都将是整个行业和终端用户——因为竞争推动进步,而进步创造价值。
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