工程機械發展趨勢分析

　　近年來，隨著建筑施工和資源開發規模的擴大，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展的重要趨勢。著名大公司逐步實現其產品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規格的產品。與此同時，產品更新換代的周期明顯縮短。所謂特大型工程機械，是指其裝備的發動機額定功率超過746kW（1 000HP）。它們主要用于大型露天礦山或大型水電工程工地。產品特點是科技含量高，研制與生產周期較長，投資大，市場容量有限，市場競爭主要集中在少數幾家公司。
　　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、特大型化方向發展的同時，已進人多用途、超小型化、微型化發展階段。推動這一發展的因素首先源于液壓技術的發展——通過對液壓系統的合理設計，使得工作裝置能夠完成多種作業功能；為了盡可能地用機器作業替代人力勞動，提高生產效率，適應城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農舍、建筑物層內和地下工程作業環境的使用要求，小型及微型工程機械有了用武之地，并得到了較快的發展。
　　3、多功能化
　　多功能化作業裝置改變了單一作業功能，多種作業已從中、大型工程機械應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用。
　　4、微電子技術、信息技術的普及
　　利用GPS(全球定位系統)、GIS和GSM技術，卡特彼勒將其雄偉計劃命名為采礦鏟土運輸技術系統（METS）。METS包括多種多樣的技術產品，如無線電數據通信、機器監測、診斷、工作與業務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（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。（2）關鍵信息管理系統（VIMS）。VIMS系統監測機器中極其關鍵的性能與作業參數，并且通過無線電將數據從該機器傳送到業主辦公室。（3）CAES office軟件。其與來自裝有CAES的機器的數據相結合，產生一個集成的現時作業模型，使業主能在接近實時條件下對現場或遠處監控各種作業。
　　目前，模塊采礦系統公司的推土機定位系統有助于司機完成諸如坡度與推土任務。駕駛室內安裝有圖像控制臺，向司機顯示機器在作業區內的位置，并實時顯示作業參數。
　　5、節能與環保
　　為提高產品的節能效果和滿足日益苛刻的環保要求，工程機械公司主要從降低發動機排放、提高液壓系統效率和減振、降噪等方面人手。目前，卡特彼勒公司生產功率為15~150kW的柴油發動機。其中6缸、72L、自重588kg、功率為131~205kW的3126B型環保指標最好，滿足EPATierⅡ和EUStageⅡ排放標準。卡特彼勒3516B型發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％。個別廠家生產的工程機械產品，機外噪聲已降至72dB(A)。綠色環保型工程機械理念已經顯露。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計和制造進一步體現了以人為本的理念，要為司機提供一個更加舒適的環境，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（ROPS）和落物撞擊保護機構（FOPS），室內安裝空調裝置；采用防塵、減振和隔音材料；按人機工程學設計的司機座椅可全方位調節，有的已達轎車座椅的舒適程度，座椅右側還設計有擺放飯盒、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，為司機安全作業提供音頻和視頻信號。
　　6、計算機管理及故障診斷、遠程監控系統及整機智能化
　　工程機械集成化和操作與智能控制技術主要包括：電液控制自動換擋變速器技術、機電一體化控制技術、負荷傳感全功率控制技術和可編程控制與遙控及無人操作技術等。動力換擋變速器技術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，對TQ160A型全液壓履帶式推土機采用了先導液壓控制系統，小松、卡特彼勒和神鋼采取了根據不同作業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進行控制，如Danfoss公司的PVG120負荷傳感型比例控制閥已經成功應用于某推土機的設計，提高了控制精度。此外，比例控制技術和伺服控制技術也在高精度工程機械控制中得到了廣泛應用。
　　推土機上采用電子監測系統（EMS）和電子復合控制裝置（即履帶打滑控制系統），逐步實現機電一體化。EMS可嚴密控制機器各主要功能的變化，了解故障發生的部位，防止司機誤操作，保證作業安全。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。應用激光技術使鏟運機平整場地作業精度更高。另外又在開發電子控制的短軸距平地機。
　　7、優秀的設計
　　優秀的設計是延長機械使用壽命的首要環節。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場的受力部件的應力分析，提出了延長機件壽命的設計（長壽設計）。如用螺旋齒代替漸開線齒輪，使重迭系數增大；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，將驅動輪從常規的觸地式移至三角形頂部，與地面脫離接觸，使驅動輪承受的沖擊負荷、作業負荷大幅度減小；為減少熱量，采用濕式離合器、濕式制動器等，以減少摩擦熱。設計時努力改善機械的維修性是延長壽命的有力措施。
　　（作者單位：雞西礦業集團平崗煤礦）