近年來,隨著建筑施工和資源開發(fā)規(guī)模的擴大,對工程機械需求量迅速增加,因而對其可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟性也提出了更高的要求。
1、系列化、特大型化
系列化是工程機械發(fā)展的重要趨勢。著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進程,形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時,產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。所謂特大型工程機械,是指其裝備的發(fā)動機額定功率超過746kW(1 000HP)。它們主要用于大型露天礦山或大型水電工程工地。產(chǎn)品特點是科技含量高,研制與生產(chǎn)周期較長,投資大,市場容量有限,市場競爭主要集中在少數(shù)幾家公司。
2、多用途、超小型化、微型化
為了全方位地滿足不同用戶的需求,工程機械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時,已進人多用途、超小型化、微型化發(fā)展階段。推動這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā)展——通過對液壓系統(tǒng)的合理設(shè)計,使得工作裝置能夠完成多種作業(yè)功能;為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動,提高生產(chǎn)效率,適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求,小型及微型工程機械有了用武之地,并得到了較快的發(fā)展。
3、多功能化
多功能化作業(yè)裝置改變了單一作業(yè)功能,多種作業(yè)已從中、大型工程機械應(yīng)用的局限中解脫出來,在小型和微型工程機械上也開始了應(yīng)用。
4、微電子技術(shù)、信息技術(shù)的普及
利用GPS(全球定位系統(tǒng))、GIS和GSM技術(shù),卡特彼勒將其雄偉計劃命名為采礦鏟土運輸技術(shù)系統(tǒng)(METS)。METS包括多種多樣的技術(shù)產(chǎn)品,如無線電數(shù)據(jù)通信、機器監(jiān)測、診斷、工作與業(yè)務(wù)管理軟件和機器控制等裝置。METS由以下3部分組成:(1)計算機輔助鏟土運輸系統(tǒng)(CAES)。包括機載計算、em級GPS微波定位和高速無線電通信3項技術(shù)。(2)關(guān)鍵信息管理系統(tǒng)(VIMS)。VIMS系統(tǒng)監(jiān)測機器中極其關(guān)鍵的性能與作業(yè)參數(shù),并且通過無線電將數(shù)據(jù)從該機器傳送到業(yè)主辦公室。(3)CAES office軟件。其與來自裝有CAES的機器的數(shù)據(jù)相結(jié)合,產(chǎn)生一個集成的現(xiàn)時作業(yè)模型,使業(yè)主能在接近實時條件下對現(xiàn)場或遠處監(jiān)控各種作業(yè)。
目前,模塊采礦系統(tǒng)公司的推土機定位系統(tǒng)有助于司機完成諸如坡度與推土任務(wù)。駕駛室內(nèi)安裝有圖像控制臺,向司機顯示機器在作業(yè)區(qū)內(nèi)的位置,并實時顯示作業(yè)參數(shù)。
5、節(jié)能與環(huán)保
為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求,工程機械公司主要從降低發(fā)動機排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面人手。目前,卡特彼勒公司生產(chǎn)功率為15~150kW的柴油發(fā)動機。其中6缸、72L、自重588kg、功率為131~205kW的3126B型環(huán)保指標最好,滿足EPATierⅡ和EUStageⅡ排放標準??ㄌ乇死?516B型發(fā)動機裝有電子噴射裝置及ADEM模塊,可提高22%的噴射壓力,便于燃油完全、高效燃燒,燃燒效率可提高5%,NOX下降40%,扭矩增加35%。個別廠家生產(chǎn)的工程機械產(chǎn)品,機外噪聲已降至72dB(A)。綠色環(huán)保型工程機械理念已經(jīng)顯露。人機工程學、無污染綠色施工等成為人們的共識。
近幾年來裝載機的設(shè)計和制造進一步體現(xiàn)了以人為本的理念,要為司機提供一個更加舒適的環(huán)境,以達到他們稱之為全自動化型的境地。大中型裝載機駕駛室普遍采用翻車保護機構(gòu)(ROPS)和落物撞擊保護機構(gòu)(FOPS),室內(nèi)安裝空調(diào)裝置;采用防塵、減振和隔音材料;按人機工程學設(shè)計的司機座椅可全方位調(diào)節(jié),有的已達轎車座椅的舒適程度,座椅右側(cè)還設(shè)計有擺放飯盒、水瓶及其它物品的地方,司機臺上安裝AM/FM立體聲盒式磁帶收錄機,為司機安全作業(yè)提供音頻和視頻信號。
6、計算機管理及故障診斷、遠程監(jiān)控系統(tǒng)及整機智能化
工程機械集成化和操作與智能控制技術(shù)主要包括:電液控制自動換擋變速器技術(shù)、機電一體化控制技術(shù)、負荷傳感全功率控制技術(shù)和可編程控制與遙控及無人操作技術(shù)等。動力換擋變速器技術(shù)包括液壓式和電液式,負載傳感全功率控制是一個具有壓差的反饋伺服控制系統(tǒng),對TQ160A型全液壓履帶式推土機采用了先導液壓控制系統(tǒng),小松、卡特彼勒和神鋼采取了根據(jù)不同作業(yè)模式選擇不同油門開度和泵排量的分工況控制,還有的采用負荷傳感技術(shù)進行控制,如Danfoss公司的PVG120負荷傳感型比例控制閥已經(jīng)成功應(yīng)用于某推土機的設(shè)計,提高了控制精度。此外,比例控制技術(shù)和伺服控制技術(shù)也在高精度工程機械控制中得到了廣泛應(yīng)用。
推土機上采用電子監(jiān)測系統(tǒng)(EMS)和電子復合控制裝置(即履帶打滑控制系統(tǒng)),逐步實現(xiàn)機電一體化。EMS可嚴密控制機器各主要功能的變化,了解故障發(fā)生的部位,防止司機誤操作,保證作業(yè)安全。電子復合控制裝置可把履帶滑移量控制到最低限度,提高履帶行走裝置的壽命,降低油耗,提高生產(chǎn)率另外,裝載機上可安裝電控式或微機控制的自動換擋變速器,以及電子稱量、電子消聲器、計算機監(jiān)控等裝置,簡化操作,確保安全。鏟運機上采用微機處理機控制變矩器、變速器,代替純液壓控制,使操作更輕便。應(yīng)用激光技術(shù)使鏟運機平整場地作業(yè)精度更高。另外又在開發(fā)電子控制的短軸距平地機。
7、優(yōu)秀的設(shè)計
優(yōu)秀的設(shè)計是延長機械使用壽命的首要環(huán)節(jié)。新卡特彼勒一三菱公司運用負荷分析方法,準確地進行了推土機等在施工現(xiàn)場的受力部件的應(yīng)力分析,提出了延長機件壽命的設(shè)計(長壽設(shè)計)。如用螺旋齒代替漸開線齒輪,使重迭系數(shù)增大;分散負荷,如采用三角形履帶行走系代替常見的履帶行走系,將驅(qū)動輪從常規(guī)的觸地式移至三角形頂部,與地面脫離接觸,使驅(qū)動輪承受的沖擊負荷、作業(yè)負荷大幅度減??;為減少熱量,采用濕式離合器、濕式制動器等,以減少摩擦熱。設(shè)計時努力改善機械的維修性是延長壽命的有力措施。
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