文 | 萬漢馳

導(dǎo)語：

長期以來，業(yè)內(nèi)關(guān)于機(jī)械式與全液壓式壓路機(jī)的討論從未停歇，孰優(yōu)孰劣至今未形成放之業(yè)內(nèi)皆認(rèn)可的公論。雖然兩類壓路機(jī)支持者的觀點(diǎn)并不統(tǒng)一，但并未妨礙它們在整個市場上長期此起彼伏、亦可圈可點(diǎn)的表現(xiàn)。

本期我們刊出萬漢馳先生對于機(jī)械式與全液壓式壓路機(jī)更全面剖析與論述的文章，與大家共同品讀。

01 前言

關(guān)于單鋼輪振動壓路機(jī)中全液壓和機(jī)械式2種機(jī)型優(yōu)劣的討論文章，已經(jīng)多達(dá)十余篇（文后參考文獻(xiàn)中特意按發(fā)表時間順序列出，受篇幅所限無法窮盡），舊話重提不僅沒有任何新意，甚至可能會引起一些人的反感。然而，近期發(fā)生了2件事情，促使筆者下筆。

其一，據(jù)路面與壓實(shí)機(jī)械分會行業(yè)報表數(shù)據(jù)顯示，三一路機(jī)2017年1~9月壓路機(jī)銷量達(dá)到1 025臺，同比增長96%，其中全液壓單驅(qū)型單鋼輪振動壓路機(jī)占據(jù)了絕大部分份額，而這種壓路機(jī)正是筆者一直極力鼓吹和推動的產(chǎn)品，也是文后其他參考文獻(xiàn)的作者們集體不看好的產(chǎn)品，不知應(yīng)喜還是當(dāng)憂。

其二，筆者最近看到了尹繼瑤《機(jī)械式與全液壓單鋼輪能耗及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較》（參考文獻(xiàn)［9］），覺得這篇舊文中得出的一連串讓人不可思議的結(jié)論值得商榷，如“設(shè)若壓路機(jī)的年工作時間為2 000 h，以21 t機(jī)械傳動機(jī)型替代18 t全液壓機(jī)型，每年能夠節(jié)省成品油5.64億L，約合47.9萬t”，以及“按折舊期10 000 h計算，每使用1臺21 t機(jī)械式的替代全液壓的，投資費(fèi)用減少43.31萬元，使用費(fèi)用減少63.2萬元。10年間為用戶節(jié)省了固定投資329.77億元，總運(yùn)營費(fèi)用（含使用費(fèi)用）節(jié)省了811億元”。而筆者認(rèn)為，這些數(shù)據(jù)過于異乎尋常。

本文也以文獻(xiàn)［9］的論述模式展開分析。2017年壓路機(jī)行業(yè)將出現(xiàn)同比40%左右的增長，其中全液壓（含雙驅(qū)動和單驅(qū)動2種機(jī)型）和機(jī)械式單鋼輪振動壓路機(jī)2種產(chǎn)品銷售得都很好，并沒有出現(xiàn)因機(jī)械式存在所謂的十分巨大的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)勢而將全液壓壓路機(jī)“一舉打趴下”的情況。這是否也從反面說明參考文獻(xiàn)［9］中的一些結(jié)論是值得懷疑的呢？

筆者還是要感謝師長尹繼瑤先生提供了很好的范本及相關(guān)計算公式，下面就按照參考文獻(xiàn)［9］的條目展開本文的對比分析，有些合適的內(nèi)容就直接引用過來。本文中的數(shù)據(jù)與參考文獻(xiàn)［9］中不一致的地方并非“糾正”，只是個人不同的看法。

這是筆者最后一次對這個話題進(jìn)行討論，視為“終極對決”。

［9］圍繞“能耗及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對比”進(jìn)行了論證，本文主要關(guān)注與之密切相關(guān)的“用戶效益”（經(jīng)濟(jì)性）和“社會效益”（節(jié)能減排）、以及產(chǎn)品本身的“技術(shù)性指標(biāo)”（技術(shù)性）3個方面，這也是表1設(shè)置★號項(xiàng)目作為關(guān)注焦點(diǎn)的原因。

“用戶效益”包括壓路機(jī)的壓實(shí)力和性價比，其中“壓實(shí)力”類似于“雇一個有多大能力的人干活”，但它從屬于“性價比” ；“性價比”包括采購性價比和使用性價比，可以綜合為投資總性價比，類似于“每出一份活需要付出多少工資和飯錢”?！凹夹g(shù)性指標(biāo)”按表2進(jìn)行“打包”作為一項(xiàng)處理，類似于這個雇員的“工作質(zhì)量（壓實(shí)質(zhì)量）、服從安排（操作舒適性）、對其他人員工作的幫助（企業(yè)稅利）等”?！吧鐣б妗卑▎挝粔簩?shí)力重量和單位壓實(shí)力油耗，類似于“每出一份活消耗了多少社會資源”，即是否是“集約型”、“高密度型”、“節(jié)能環(huán)保型”產(chǎn)品之類；考慮到“社會效益”具有一定的“柔性”特點(diǎn)，此兩項(xiàng)合為一項(xiàng)，也是一種“打包”方式。這樣就形成了“三局”——投資總性價比、技術(shù)性指標(biāo)和社會效益，可以“三局兩勝制”判出二者優(yōu)劣。

02 技術(shù)性對比分析

由于本文文題為“技術(shù)經(jīng)濟(jì)性終極對決”，所以不能只談經(jīng)濟(jì)性、不談技術(shù)性。參考文獻(xiàn)［9］文題雖為“能耗及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較”，但好像并沒有談及技術(shù)性——產(chǎn)品技術(shù)性能方面的優(yōu)劣對比。

為此，本文首先將“技術(shù)性”進(jìn)行分析，然后一心一意談“經(jīng)濟(jì)性”。

（1）選擇壓路機(jī)的對比機(jī)型。這是首要問題。工程壓實(shí)的施工工藝中首先確定的是土方鋪層的厚度和壓實(shí)度要求。因此，壓實(shí)能力成為壓路機(jī)用戶選型的第一要素。

振動壓路機(jī)的壓實(shí)力與其振動輪的參振質(zhì)量、振動頻率、名義振幅及其質(zhì)量分配有關(guān)。為了評價一臺振動壓路機(jī)的壓實(shí)能力，從壓實(shí)效果而論，采用一個“當(dāng)量壓實(shí)力”的概念。振動輪的當(dāng)量壓實(shí)力為其靜壓力與激振力之和并乘以一個考慮動作用的超加系數(shù)，同時它就是壓路機(jī)的總壓實(shí)力。

筆者不認(rèn)為壓路機(jī)的總壓實(shí)力為振動輪的當(dāng)量壓實(shí)力與驅(qū)動輪胎的靜壓力之和，因?yàn)楸M管驅(qū)動輪胎的柔性壓力能夠減輕鋪筑材料表面的松散程度，但由于其對鋪層材料的壓強(qiáng)與振動鋼輪相比太?。ㄏ嗖?倍之多，下文有詳細(xì)計算），因而對提高壓實(shí)度起不到實(shí)質(zhì)性的作用。另外，與振動壓實(shí)鋼輪相比，輪胎的覆蓋寬度不足一半，又不能只用輪胎來回碾壓完成鋪層表面的全覆蓋；而且由于輪胎花紋的原因，會在振動鋼輪壓實(shí)過的表面留下痕跡（但這并不代表有效的壓實(shí)效果），反而是一種破壞作用，這也是很多壓實(shí)工藝中要求用“靜壓”進(jìn)行終壓光面的原因。

一般而言，只要有重量的物體就能產(chǎn)生相應(yīng)的壓實(shí)效果，這就是靜作用壓路機(jī)的壓實(shí)原理；但如果重量不增加，在已經(jīng)反復(fù)壓實(shí)過的鋪層上就不會繼續(xù)起壓實(shí)作用，這也是發(fā)展和使用更大噸位產(chǎn)品的原因，當(dāng)然使用大噸位產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)是增加壓強(qiáng)。在虛鋪材料上，單鋼輪振動壓路機(jī)的驅(qū)動輪胎確實(shí)可以起到壓實(shí)作用，但施工過程中第1遍碾壓的肯定是振動鋼輪，而不可能是輪胎；經(jīng)過振動鋼輪碾壓后，輪胎就起不到壓實(shí)作用了，但可以改善輪胎的驅(qū)動性能。

關(guān)于振動鋼輪和輪胎對地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)計算如下。現(xiàn)有相關(guān)產(chǎn)品的振動鋼輪尺寸為φ1 520 mm×2 130 mm，設(shè)定虛鋪穩(wěn)定土第1遍壓實(shí)產(chǎn)生50 mm的下沉量，則振動鋼輪與鋪層接觸的圓弧面積約為0.57 m2，按18 t機(jī)械傳動機(jī)型的振動輪當(dāng)量壓實(shí)力545.8 kN（下文有具體計算）計算，那么振動鋼輪產(chǎn)生的壓強(qiáng)約為0.958 MPa。設(shè)定（也可檢測）2個輪胎與地面的接觸面積為2×500 mm×500 mm＝0.5 m2（輪胎的充氣壓力對接觸面積有一定的影響），按18 t機(jī)械傳動機(jī)型的后輪分配質(zhì)量9 t計算，那么驅(qū)動輪胎產(chǎn)生的壓強(qiáng)約為0.180 MPa。由此可見，單鋼輪振動壓路機(jī)的驅(qū)動輪胎是起不到壓實(shí)作用的。

因此，按現(xiàn)有機(jī)型的技術(shù)參數(shù)計算，18 t全液壓機(jī)型大振幅時的總壓實(shí)力為632.9 kN，18 t機(jī)械傳動機(jī)型的總壓實(shí)力為545.8 kN。若要以等同壓實(shí)能力的機(jī)械傳動機(jī)型替代全液壓機(jī)型，則應(yīng)以632.9 kN的總壓實(shí)力反求，得到的機(jī)械傳動機(jī)型應(yīng)是20.9 t，按現(xiàn)有產(chǎn)品對應(yīng)圓整為22 t，工作重量比全液壓18 t增加了22.2%。

這里有一個疑問，參考文獻(xiàn)［9］中的表1所列21 t機(jī)械式壓路機(jī)未說明生產(chǎn)廠家，應(yīng)該是虛擬的吧？噸位雖為反求而得，但主要技術(shù)參數(shù)純屬杜撰。本文所列3種產(chǎn)品，真實(shí)存在，就是徐工的XS183、XS183J、XS223J壓路機(jī)，技術(shù)參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品宣傳冊上隨處可查。

（2）對比緯度。確定了產(chǎn)品，接著就需要解決“對比緯度”問題。

對壓路機(jī)而言，本文確定的“宏觀”對比緯度為社會、用戶、主機(jī)廠家、配套廠家4個方面，“微觀”對比緯度則包含這4個方面各自對應(yīng)關(guān)注的焦點(diǎn)問題，而這些問題又必然以不同的指標(biāo)體現(xiàn)出來，關(guān)注指標(biāo)見表1。為了簡化問題，表1中用★號標(biāo)注為本文將要討論的重點(diǎn)。

（3）技術(shù)性對比分析。將表1中未標(biāo)注★號項(xiàng)目統(tǒng)稱為“技術(shù)性指標(biāo)”，并進(jìn)行定性對比分析，見表2。由此可見，從技術(shù)角度分析，與機(jī)械式單輪振動壓路機(jī)相比，全液壓機(jī)型的技術(shù)性能優(yōu)勢是非常明顯的，毋庸置疑。

03 經(jīng)濟(jì)性對比分析

若以“對于具有相同工程壓實(shí)能力的全液壓單輪振動壓路機(jī)和機(jī)械傳動單輪振動壓路機(jī)2類產(chǎn)品，誰的綜合效能更高？”為命題要解答就要有量化的判斷依據(jù)和結(jié)論。

表1 壓路機(jī)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性對比緯度設(shè)計

表2 壓路機(jī)技術(shù)性指標(biāo)對比結(jié)果

為求解命題，必須做出具體的分析計算。設(shè)定以某18 t全液壓機(jī)型與相同規(guī)格及基本等同壓實(shí)能力的機(jī)械傳動機(jī)型作對比，計算其壓實(shí)能力、工作效率、消耗功率、購置及運(yùn)營費(fèi)用等，并從產(chǎn)品性價比、鋼材消耗和油料消耗等方面評價其綜合效果。

（1）計算壓路機(jī)的總壓實(shí)力。如表3所示，列舉了進(jìn)行三方面（真正對比的是兩方面）的基本參數(shù)情況對比。

如果按照參考文獻(xiàn)［9］中壓路機(jī)總壓實(shí)力數(shù)據(jù)對比的話，即液壓18 t為680.4 kN、機(jī)械18 t為544.5 kN、機(jī)械21t為636.0 kN，那么液壓18 t將占7.4%的“便宜”，而“機(jī)械21 t”則有2.5%的“吃虧”。

表3中數(shù)據(jù)雖多，但歸根結(jié)底是第7、8項(xiàng)起作用。對用戶而言，不論哪種壓路機(jī)，第7項(xiàng)的壓實(shí)力越大越好。在這一點(diǎn)上，機(jī)械式22 t的高3.0%，主要是噸位圓整的結(jié)果，而機(jī)械式18 t的壓實(shí)力差距懸殊（低于液壓式13.8%）。如果將2種機(jī)械式壓路機(jī)的壓實(shí)力取平均值為598.9 kN，實(shí)為一項(xiàng)誤差很大的假設(shè)。

表3 壓路機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

對社會而言，第8項(xiàng)才是有意義的，且越低越好。在這一點(diǎn)上，2臺機(jī)械式液壓式18 t相比，均差距明顯，低16.0%以上。

不僅如此，還需要關(guān)注3種產(chǎn)品的發(fā)動機(jī)配置及差價，正所謂一分價錢一分貨。對工程機(jī)械而言，發(fā)動機(jī)是最重要的配套件，絕大部分用戶愿意多花1、2萬買1臺進(jìn)口品牌發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品，這也是“無名感覺”其中的一項(xiàng)，如同戴只名表、背個名包一樣很是受用的感覺。

參考文獻(xiàn)［9］中說“此處未計發(fā)動機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@與傳動方式毫無關(guān)系（若用戶需要，機(jī)械傳動的同樣可以配置高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)）”，此話前一半對、后一半錯，因?yàn)椤芭渲酶邩?biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)”不可能是免費(fèi)的，如表3中第9條（目前已全部推行國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)），這將直接影響壓路機(jī)的售價即購置費(fèi)?；蛘叻催^來講，液壓傳動機(jī)型同樣可以配置與機(jī)械式一樣的發(fā)動機(jī)，因而可以降低售價；這不是假設(shè)，而是事實(shí)——徐工XS183就同時配置有與XS223J基本一樣的上柴發(fā)動機(jī)。

同理，選擇驅(qū)動橋、輪邊減速器時，液壓傳動機(jī)型也不一定非得用進(jìn)口品牌。

（2）計算壓路機(jī)的消耗功率。為了保持本文的完整性，將參考文獻(xiàn)［9］的相關(guān)內(nèi)容照抄如下，但根據(jù)本文的思路調(diào)整了相關(guān)數(shù)字。

全液壓振動壓路機(jī)有振動、行走與轉(zhuǎn)向3個工作機(jī)構(gòu)，相應(yīng)的有3個液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的傳動效率可以查對油泵與油馬達(dá)的傳動效率曲線圖求得。每個液壓系統(tǒng)的總傳動效率為泵與馬達(dá)的機(jī)械效率和容積效率的乘積。

振動系統(tǒng)傳動效率

設(shè)定3個型號壓路機(jī)的振動系統(tǒng)均使用閉式回路液壓傳動系統(tǒng)，則大振幅時振動泵的斜盤傾角為0.85（頻率比28/33），振動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為1 680 r·min－1。對于最大工作壓力為30 MPa的振動液壓系統(tǒng)，應(yīng)減去抗沖擊壓力、起振峰值壓力和補(bǔ)油壓力，實(shí)際的許用壓力差僅為22~23 MPa。當(dāng)振動泵的轉(zhuǎn)速為2 000 r·min－1時，得振動液壓系統(tǒng)的傳動效率（包括泵與馬達(dá)的機(jī)械效率和容積效率）為ηv＝0.832。

行走系統(tǒng)傳動效率

全液壓單輪振動壓路機(jī)的行走驅(qū)動是液壓與機(jī)械聯(lián)合傳動的。振動輪的輪邊減速器的傳動效率為0.85左右；驅(qū)動橋（斜齒輪副減速＋雙曲線錐齒輪主減速＋輪邊減速）的傳動效率為0.97×0.90×0.97=0.847。當(dāng)壓路機(jī)的碾壓速度最高為4.2 km·h－1時，可取大振幅碾壓的行駛速度為2.85 km·h－1（取值原因后文有述），則驅(qū)動泵的斜盤傾角為0.68（速度比為2.85/4.2）。前后2個馬達(dá)的轉(zhuǎn)速同為700 r·min－1，選用2個相同排量的驅(qū)動馬達(dá)，其前后輪的液壓傳動效率也相等。當(dāng)驅(qū)動泵的轉(zhuǎn)速為2 000 r·min－1和工作壓力差為25 MPa時（盡管系統(tǒng)最高設(shè)定壓力為35 MPa、甚至40 MPa以上，但那主要是為爬坡等極限工況儲備的；一般壓實(shí)工況即便是初壓，行走系統(tǒng)的壓力也就25 MPa左右），其液壓傳動的效率也按液壓振動系統(tǒng)的0.832考慮。計算得行走傳動系統(tǒng)（包括液壓傳動與機(jī)械傳動）的綜合傳動效率應(yīng)該在0.70左右。

對于機(jī)械傳動單輪振動壓路機(jī)的行走系統(tǒng)，機(jī)械變速箱的傳動效率應(yīng)為0.984~0.922，驅(qū)動橋（螺旋錐齒輪主減速＋輪邊減速）的傳動效率應(yīng)為0.90×0.97＝0.873，總傳動效率為ηk＝0.805。

由此可知，全液壓機(jī)型行走系統(tǒng)的傳動效率比機(jī)械傳動機(jī)型低得多，其總傳動效率只有機(jī)械傳動機(jī)型的87%左右，勢必將影響全液壓機(jī)型的牽引功率和發(fā)動機(jī)的功率消耗。

單鋼輪振動壓路機(jī)用做工程基礎(chǔ)壓實(shí)，作牽引性能計算時一般取壓路機(jī)行駛的滾動阻力系數(shù)為0.14，地面縱向坡道角最大為6.3°，壓路機(jī)驅(qū)動輪的滑動率為5%。單輪振動壓路機(jī)的質(zhì)量折算系數(shù)為1.25，取碾壓速度為ν＝2.85 km·h－1，起步加速度為0.20 m·s－2，但振動壓實(shí)時不得加速。將上述參數(shù)代入尹繼瑤的原創(chuàng)公式可求得壓路機(jī)牽引力和牽引功率的簡化計算式。計算表明，盡管全液壓機(jī)型的牽引力較小，但因其傳動效率較低，使發(fā)動機(jī)的牽引功率反而增加了。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動效率

對于10~22 t的單輪振動壓路機(jī)，全液壓機(jī)型是驅(qū)動輪胎先轉(zhuǎn)向，機(jī)械傳動機(jī)型是振動輪先轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)向功率可近似地歸結(jié)為一個系數(shù)乘以轉(zhuǎn)向輪分配重量并除以傳動效率。壓路機(jī)計量馬達(dá)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動效率取ηr＝0.67。

牽引功率與振動功率及轉(zhuǎn)向功率相加，再加上液壓系統(tǒng)的背壓損失功率，即為振動壓路機(jī)所需的發(fā)動機(jī)輸出功率。液壓系統(tǒng)背壓損失占總功率的比例為全液壓機(jī)型取0.03，機(jī)械傳動機(jī)型取0.015。

壓路機(jī)相關(guān)傳動部件的傳動效率及來源見表4所列。

有兩點(diǎn)必須說明。

關(guān)于壓路機(jī)壓實(shí)速度的選取。一般初壓速度比較低（如2.5 km·h－1），中間過程及終壓時速度應(yīng)該逐步提高一些，甚至可以達(dá)到4 km·h－1，綜合取值3 km·h－1較為合適。這對液壓傳動行走的壓路機(jī)而言，不存在任何問題，因?yàn)槠錈o級變速而可以“隨心所欲”；但對于機(jī)械傳動行走的壓路機(jī)而言則做不到——不是不需要，也不是不想，只是無法做到！由于機(jī)械式的最低擋速度大都在2.75~2.95 km·h－1之間，因此取平均值2.85 km·h－1作為基準(zhǔn)比較合適，而不加分析地取2.5 km·h－1是不合理的。

表4 壓路機(jī)傳動部件傳動效率計算

另外，機(jī)械傳動式壓路機(jī)的傳動效率計算中，并未包含換擋過程中離合器的功率損失。而這是真實(shí)存在的例如離合器發(fā)熱消耗的能量，這里將其作為非關(guān)鍵環(huán)節(jié)省略。

此外，參考文獻(xiàn)［9］中，為何將驅(qū)動橋一的螺旋錐齒輪主減速的傳動效率設(shè)定為0.90，而將驅(qū)動橋二中的雙曲線錐齒輪主減速的傳動效率設(shè)定為0.85？又為何一定要“讓”液壓傳動機(jī)型使用帶“斜齒輪副減速”（即升/降軸箱）的進(jìn)口品牌DANA公司的驅(qū)動橋呢？想必是主機(jī)就是如此配置的吧？徐工、精大、分宜等都可以提供不帶升/降齒輪箱、同樣適合于液壓機(jī)型的驅(qū)動橋。再者，為何將驅(qū)動橋一（國產(chǎn)品牌）的輪邊減速的傳動效率設(shè)定為0.97，而將同為行星式的振動輪輪邊減速器（進(jìn)口品牌）的傳動效率只設(shè)定為0.75？其原因現(xiàn)已無從知曉了。本文參考0.97但按0.95計算，應(yīng)屬保守計算。

還有兩點(diǎn)需要特別說明。

其一，本文沿用了一些參考文獻(xiàn)［9］中的數(shù)據(jù)（未提出異議部分），但作者并不能保證這些數(shù)據(jù)絕對準(zhǔn)確；而本文提出的那些數(shù)據(jù)，也只能按“相對值”進(jìn)行理解（相對值是準(zhǔn)確的），因?yàn)槠洹敖^對值”是建立在原參考數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的。

其二，嚴(yán)格來講傳動效率是不能依靠數(shù)學(xué)公式計算的（可以用于設(shè)計計算和驗(yàn)算），而應(yīng)該進(jìn)行試驗(yàn)得到，因?yàn)閺S家與廠家的產(chǎn)品品質(zhì)是不同的，即便是同一個廠家的產(chǎn)品，部件個體之間也會有少量的差異。精密機(jī)械產(chǎn)品的品質(zhì)與制造工藝及零件制造精度密切相關(guān)，而驅(qū)動橋和行星減速機(jī)屬于精密機(jī)械產(chǎn)品無疑。

關(guān)于傳動部件國產(chǎn)品牌與進(jìn)口品牌的問題，有必要啰嗦一句。進(jìn)口品牌的驅(qū)動橋和行星減速機(jī)，盡管也是國內(nèi)制造，但制造工藝更加成熟和先進(jìn)，質(zhì)量更有保障，順理而推，其傳動效率肯定不比國產(chǎn)品牌的低。其實(shí)筆者認(rèn)為國產(chǎn)品牌的驅(qū)動橋和行星減速機(jī)已經(jīng)基本過關(guān)，完全可以大膽放心地使用；而高壓的液壓系統(tǒng)元件還有一些差距，只能說是部分過關(guān)而已，還處在小批量使用和提升階段，需要配套件生產(chǎn)廠家加大力度攻關(guān)，同時也需要主機(jī)廠家的大力支持。

為了數(shù)據(jù)更加明晰，特意將液壓單驅(qū)機(jī)型也納入行走系統(tǒng)傳動效率計算表格中，見表5。

壓路機(jī)的消耗功率計算

綜合以上，計算得18 t全液壓機(jī)型的總功率為107.29 kW，18 t機(jī)械傳動機(jī)型的總功率為93.35 kW，22 t機(jī)械傳動機(jī)型的總功率為115.36 kW，見表6。這一結(jié)果可以用歷史產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行側(cè)面驗(yàn)證。

如今，來自23個國家的科學(xué)家正在通過“國際海洋發(fā)現(xiàn)計劃”開展研究，該項(xiàng)目利用科學(xué)大洋鉆探從海底沉積物和巖石中采集數(shù)據(jù)，并監(jiān)測海底環(huán)境。通過采集巖芯，科學(xué)家獲得了關(guān)于板塊構(gòu)造的新信息，如海洋地殼形成的復(fù)雜性和深海生命的多樣性。

20世紀(jì)90年代，徐工生產(chǎn)過YZ18型全液壓單鋼輪振動壓路機(jī)（20 t也使用相同的發(fā)動機(jī)），配套道依茨BF6L913風(fēng)冷發(fā)動機(jī)，額定功率為118 kW（風(fēng)冷發(fā)動機(jī)一般為凈功率，與水冷發(fā)動機(jī)同口徑對比需加上3 kW左右）；同時也生產(chǎn)YZ14J機(jī)械式單鋼輪振動壓路機(jī)，配套上柴4135AK-2水冷發(fā)動機(jī)，額定功率為73.5 kW。試驗(yàn)和使用表明，2種產(chǎn)品的發(fā)動機(jī)功率都基本使用到了極限。據(jù)此可以進(jìn)行簡單如下推算。

表5 壓路機(jī)行走傳動系統(tǒng)傳動效率計算

表6 壓路機(jī)消耗功率計算

液壓式18 t壓路機(jī)所需的總功率＝（118＋3）×18/20＝108.9 kW

機(jī)械式18 t壓路機(jī)所需的總功率＝73.5×18/14＝94.5 kW

機(jī)械式22 t壓路機(jī)所需的總功率＝73.5×22/14＝115.5 kW

推算結(jié)果與表6中數(shù)據(jù)十分接近，證明其是可信的。

分析參考文獻(xiàn)［9］中的“總功率”數(shù)據(jù)，機(jī)械式21 t與22 t由于工作質(zhì)量差異（工作速度差異是共同的），其本質(zhì)并無差別；機(jī)械式18 t基本吻合；而液壓式18 t相差較大，主要是因?yàn)橐郧爱a(chǎn)品的工作質(zhì)量和振動參數(shù)設(shè)計較大，即壓實(shí)力較大造成，其實(shí)質(zhì)也無差異。因此，也是可信的。

同樣的，表6中數(shù)據(jù)雖多，但歸根結(jié)底是第8項(xiàng)起作用，無論是對用戶、還是社會而言，都是越低越好。關(guān)于這一點(diǎn)，兩者都在“一個數(shù)量級上”（相差5%以內(nèi)）——但液壓式是最低的。

有人可能會認(rèn)為第7項(xiàng)才是用戶所關(guān)心的，因?yàn)閴郝窓C(jī)總功率的大小，基本決定著油耗量的大小，這關(guān)乎使用成本。其實(shí)，那是“只見樹木、不見森林”的短視，就如同雇傭一個身強(qiáng)體壯的人和一個身體瘦弱的人干活，不能只看他們吃了幾個饅頭，還要看他們干了多少活，評價他們誰“值不值”歸根結(jié)底是要看“每一個饅頭出了多少活”即所謂的性價比，誰的高誰就值。

當(dāng)然，第8條也還只是一個“過渡”指標(biāo)，社會和用戶真正關(guān)心的是更加直接（單位壓實(shí)力燃油消耗）和全面（單位壓實(shí)力的其他油料消耗）的“能源消耗費(fèi)用”。

04 量化壓路機(jī)的能源消耗費(fèi)用

在絕大部分情況下，壓路機(jī)是在一定長度的鋪層上來回往返進(jìn)行壓實(shí)工作的，其工作效率不僅取決于壓路機(jī)的壓實(shí)能力和壓實(shí)效率（兩者與壓實(shí)力、鋼輪寬度、壓實(shí)速度等密切相關(guān)），還與有效壓實(shí)時間成正比例關(guān)系。

于是，另一個關(guān)鍵的、重量級“嘉賓”該出場了，它就是壓路機(jī)的壓實(shí)換擋效率。

（1）壓實(shí)換擋效率計算。假設(shè)壓路機(jī)一個來回碾壓的長度為50 m（有時跟隨攤鋪機(jī)壓實(shí)水穩(wěn)土鋪層時，甚至要求控制距離為30 m），壓實(shí)速度為2.85 km·h－1，則單程需時63.2 s。機(jī)械式壓路機(jī)換向時需要踩離合、摘擋、掛擋、松離合等一連串動作，耗時較液壓傳動多3 s左右。若設(shè)定液壓傳動式壓路機(jī)的換擋效率系數(shù)為1，則機(jī)械傳動式壓路機(jī)的換擋效率系數(shù)為63.2/（63.2＋3）＝0.95。

由此可見，壓實(shí)換擋效率是一個“總攬”壓路機(jī)油耗的系數(shù)。

（2）壓路機(jī)的油料消耗及費(fèi)用計算。壓路機(jī)使用的能源包括燃料油、液壓油、潤滑油和機(jī)油。在一般情況下，柴油機(jī)的正常油耗量為0.25 L·kWh－1。前述壓路機(jī)的總功率是按大振幅重壓實(shí)計算的，壓路機(jī)還有小坡道壓實(shí)、小振幅復(fù)壓及行駛轉(zhuǎn)移工況，因此取發(fā)動機(jī)的負(fù)載因素為0.80，則得其當(dāng)量油耗量為0.20 L·kWh－1。2017年12月的柴油含稅單價為6.4元/L（0#）。

全液壓單輪振動壓路機(jī)的液壓油按初裝100 L計，換油周期為2年，折合為0.025 L·h－1；潤滑油按初裝70 L計，換油周期為1年，折合為0.035 L·h－1；機(jī)油耗量為燃油的1.5%。機(jī)械傳動單輪振動壓路機(jī)的液壓油按初裝70 L計，換油周期為2年，折合為0.018 L·h－1；潤滑油按初裝90 L計，換油周期為1年，折合為0.045 L·h－1；機(jī)油耗量為燃油的1.5%。2017年這3種油料的含稅單價分別為15元·L－1、14元·L－1、18元·L－1，見表7。

同樣地，表7中數(shù)據(jù)雖多，但歸根結(jié)底是第13、14項(xiàng)起作用，且越低越好。對比分析結(jié)果為：無論是對用戶、還是對社會而言，機(jī)械式18 t（高約6%）和機(jī)械式22 t（高約10%）都被液壓式18 t甩在了后面。這種結(jié)果的反轉(zhuǎn)，主要是因?yàn)閰⒖嘉墨I(xiàn)［9］中未考慮“換擋效率”這一重要因素。

當(dāng)然，第13、14項(xiàng)只是產(chǎn)品“性價比”指標(biāo)的一個方面，“性價比”指標(biāo)還應(yīng)該包括考慮產(chǎn)品的購置費(fèi)和駕駛?cè)藛T的費(fèi)用。

（3）概算壓路機(jī)的運(yùn)營費(fèi)用。壓路機(jī)的運(yùn)營費(fèi)用以每小時費(fèi)用（元）計算，并分為固定投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用2部分，運(yùn)行費(fèi)用又包括油料消耗費(fèi)用、維修保養(yǎng)費(fèi)用及操作人員工資福利，見表8。

參考文獻(xiàn)［9］還列出了諸多項(xiàng)次，其實(shí)完全沒有必要搞得太復(fù)雜，按售價、每年工作2 000 h、10 000 h折舊完畢3個數(shù)據(jù)計算即可。

同樣地，表8中數(shù)據(jù)雖多，但歸根結(jié)底第8~10項(xiàng)才是用戶所關(guān)心的，且越高越好。

第8項(xiàng)表明：類似于“投資每萬元錢買到了多少力氣”，但這個“力氣”并不代表能夠“出活”的多少，既要看“出活”的效率，還要看付出了多少“工錢”和“飯錢”。從數(shù)據(jù)表面上看，液壓機(jī)型最低，而且與機(jī)械式相比低24%~29%，說明液壓式“買著很貴”；這是事實(shí)，但也是表象，明白的、精明的用戶是不太、不會關(guān)注這個的——起碼在閱讀完本文之后。

表7 壓路機(jī)的油料耗量及其費(fèi)用

表8 壓路機(jī)的運(yùn)營費(fèi)用計算

第9項(xiàng)表明：類似于“日常支出每元錢買到了多少活”，這對用戶而言是實(shí)實(shí)在在有用的。從數(shù)據(jù)上看，三者相差不大，液壓式稍高（2.8%），說明液壓式“用著稍便宜”。

第10項(xiàng)表明：類似于“總投資（含購買機(jī)器投資和日常使用支出）每元錢買到了多少活”，這才是用戶最終關(guān)注的焦點(diǎn)，也是惟一的焦點(diǎn)。從數(shù)據(jù)上看，機(jī)械式22 t最高，機(jī)械式18 t次之（低約1.2%），液壓式18 t最差（低4.6%）——但相差都沒有超過5%，屬于大家可以接受的“相差不離”范圍，這也與筆者的想象和直覺相吻合，想必很多人都有同感。

正如參考文獻(xiàn)［9］中所說：此處的計算數(shù)據(jù)僅是一些近似結(jié)果，更精確的數(shù)據(jù)要用機(jī)器真實(shí)承擔(dān)的費(fèi)用來計算，例如實(shí)際的采購費(fèi)用、油料消耗費(fèi)用及維修費(fèi)用等。

（未完待續(xù)）