2022年国外工程机械新技术新结构和发展趋势.docx
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1、精品学习资源(2) 在压实理论和技术的讨论中试验讨论与运算机仿真技术的结合将成为更加重要的讨论手段;运算机帮助设计、帮助试验、帮助制造、帮助治理以及帮助工程将使压实机械的研制过程从构想、设计、制造、试验、使用、修理、治理的全过程成为高度自动化和现代化的过程;近年来压实过程的运算机帮助过程软件如雨后春笋一般已有了很大进展,各主要的商家大多都有自己的专用软件包,有些已经开头商品化;(3) 新技术革命和高科技将连续推动亚哈斯机械向自动化、智能化、无人化和机器人化的反方向进展;由于压实过程的影响因素较少,所以在这一进展方向上智能压路机很可能成为工程机械智能化进程中最早推出的机种;在压实过程和机器工作状
2、态实时监测基础上, 压实机械将进一步向自动化的过程进展,这一过程将从局部自动化过渡到全面自动化,并向远距离和无人化的方向进展;现在国外无人操纵的振动压实机械已经应用在某些特殊的环境,例如危急地带、水下压实作业中;在智能化进展方面的另一个重要趋势是随机电脑将普遍应用在压实机械上,用来进行工作过程的检测,机器技术状态的诊断、报警和故障诊断;人工智能的介入将大大改善机器的修理保养工作,并加速它们的现代化进程;通过以上进展进程的描述,压实机械将逐步靠近完全智能化的作业机器人的目标;王世明杨为民李天石(西安交通高校) 贾鸿社(中国一拖集团技术中心)摘要:综述了自 90 岁月以来国外工程机械新技术进呈现状
3、,以轮式装载机为例表达了工程机械新结构和进展趋势,在此基础上指出了我国与国外工程机械的 主要差距和我们应实行的计策;关键词:工程机械进呈现状计策近年来,随着建筑施工和资源开发规模的扩大,对工程机械需求量快速增加, 因而对其牢靠性、修理性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求;随着微欢迎下载精品学习资源电子技术向工程机械的渗透,现代推土机日益向智能化和机电一体化方向发 展;自 20 世纪 90 岁月以来,国外工程机械进入了一个新的进展时期,在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品;继完成提高整机牢靠性任务之后,技术进展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度,努力完善产品的标准化
4、、系列化和通用化,改善驾驶人员的工作条件,向节能、环保方向进展;1 新技术进呈现状 系列化、特大型化, 2 多用途、超小型化、微型化, 3 多功能化, 4 微电子技术、信息技术的普及和应用, 5 节能与环保, 6 运算机治理及故障诊断、远程监控系统及整机灵能化, 7 优秀的设计国外工程机械新技术新结构和进展趋势王世明杨为民李天石(西安交通高校) 贾鸿社(中国一拖集团技术中心)摘要:综述了自 90 岁月以来国外工程机械新技术进呈现状,以轮式装载机为例表达了工程机械新结构和进展趋势,在此基础上指出了我国与国外工程机械的 主要差距和我们应实行的计策;关键词:工程机械进呈现状计策近年来,随着建筑施工和
5、资源开发规模的扩大,对工程机械需求量快速增加, 因而对其牢靠性、修理性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求;随着微电子技术向工程机械的渗透,现代推土机日益向智能化和机电一体化方向发 展;自 20 世纪 90 岁月以来,国外工程机械进入了一个新的进展时期,在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品;继完成提高整机牢靠性任务之后,技术进展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度,努力欢迎下载精品学习资源完善产品的标准化、系列化和通用化,改善驾驶人员的工作条件,向节能、环保方向进展;1 新技术进呈现状系列化、特大型化系列化是工程机械进展的重要趋势;国外闻名大公司逐步实现其产品系列化进
6、程,形成了从微型到特大型不同规格的产品;与此同时,产品更新换代的周期明显缩短;所谓特大型工程机械,是指其装备的发动机额定功率超过746kW1000HP;它们主要用于大型露天矿山或大型水电工程工地;产品特点是科技含量高,研制与生产周期较长,投资大,市场容量有限,市场竞争主要集中在少数几家公司;以装载机为例,目前仅有马拉松勒图尔勒、卡特彼勒和小松一德雷塞这三家公司能够生产特大型装载机;多用途、超小型化、微型化为了全方位地满意不同用户的需求,国外工程机械在朝着系列化、特大型化方向进展的同时,已进人多用途、超小型化、微型化进展阶段;推动这一进展的因素第一源于液压技术的进展通过对液压系统的合理设计,使得
7、工作装置能够完成多种作业功能;其次,快速可更换连接装置的产生安装在工作装置上的液压快速可更换连接器,能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动连接,使得更换附属作业装置的工作在司机室通过操纵手柄即可快速完成;一方面,工作机械通用性的提高,可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能,能完成更多的工作;另一方面,为了尽可能地用机器作业替代人力劳动,提高生产效率,适应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求, 小型及微型工程机械有了用武之地,并得到了较快的进展;为占据这一市场, 各生产厂商都相继推出了多用途、小型和微型工程机械
8、;如卡特彼勒公司生产的汀系列综合多用机、克拉克公司生产的“山猫”牌产品等;目前国际上推出微型工程机械的公司主要有: Komatsu、Case、Textron 等公司; Caterpillar 公司也成了国际微型工程机械的带头人,涉及的产品主要有:挖掘机、挖掘装载机、振动压路机、冲击锤、高空作业车等,其中最小的挖掘机斗宽为200m m,车宽小于 1m;欢迎下载精品学习资源多功能化多功能化作业装置转变了单一作业功能,多种作业已从中、大型工程机械应用的局限中解脱出来,在小型和微型工程机械上也开头了应用;如Caterpillar公司在 926G型轮式装载机基础上开发出的 IT62G 就具有快速连接装置
9、,驾驶员可在驾驶室里完成更换不同作业装置的动作:如更换铲叉、抓斗、卸载斗、扫雷装置、路面清扫装置、破裂装置等; 微电子技术、信息技术的普及和应用利用 GPS全球定位系统 、GIS 和 GSM技术,卡特彼勒将其雄壮方案命名为采矿铲土运输技术系统 METS;METS包括多种多样的技术产品,如无线电数据通信、机器监测、诊断、工作与业务治理软件和机器掌握等装置;METS由以下 3 部分组成: 1 运算机帮助铲土运输系统 CAES;包括机载运算、 em级 GPS微波定位和高速无线电通信3 项技术;在运行中,机载系统通过无线电接收整个无线网络中的铲土运输数据、工程数据或现场规划数据;这些数据都显示在驾驶室
10、内的一个屏幕上,司机在驾驶室内能直观地明白机器的作业位置,并精确地判定需要挖掘、回填或装载的土方量;2 关键信息治理系统 VIMS ;VIMS系统监测机器中极其关键的性能与作业参数,并且通过无线电将数据从该机器传送到业主办公室;业主可立刻分析数据以便估量机器的当前状态,或加以收集和整理,以便显示机器的作业趋势; 3CAES office软件;这种软件与来自装有 C AES的机器的数据相结合,产生一个集成的现时作业模型,使业主能在接近实时条件下对现场或远处监控各种作业;GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络及运算机车辆治理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪和交通治理等很多 功能,这些功能包括:利
11、用 GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置, 并任意放大、缩小、仍原、换图;可以随目标移动,使目标始终保持在屏幕上;仍可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪;利用该功能可对重要车辆进行跟踪;完成施工工地信息的地貌高精度测量、多目标采集数据的事后回放、显示记录的功能;沃尔沃建筑设备公司推出 B 系列自行式平地机操作环境的神经中枢是Contronic 监控系统 VOLVO独有的多功能系统;它可以使操作员明白该机全部功能的运行状况,其中包括发动机的转速和温度、燃料料位、地面速度、过滤器堵塞欢迎下载精品学习资源情形、差速器锁紧脱开,以及其它很多信息;Contronics不仅可以使操作员随时明白其操
12、作的平地机发生了什么情形,而且仍储存了全部的操作数据以供修理技术人员下载;得到这些信息后,技术人员使用VCADSProVOLV计O算机帮助诊断系统专家 拜访该数据,以便进行修理、诊断和性能分析;采纳这套系统,操作员可以在零部件失效前实行措施,并在发生故障时诊断出故障的原因;这套系统的主要功能就是保持平地机处于正确状态,从而延长机器的使用寿命;目前,卡特彼勒公司、模块采矿系统公司、Leica 和 Trimble 导航设备有限公司均可独立供应基于 GPS的推土机定位系统,大大提高推土机的作业生产率;卡特彼勒的是一种极易使用的运算机程序,可运算推土机的作业生产率;该软件包与 Windows兼容,采纳
13、 3D 模拟技术分析推土距离、坡度、工厂设计参数,并可输出总土方量 压实或松散 、每趟移走的土方量、每小时移走的土方量、每趟总耗时、每趟总成本、总系统生产率等大量信息;运算机精度 高于 CAD系统;Leica 采纳 GPS技术的 Dozer2000 导航系统,在无需勘察标桩的情形下,答应司机精确地掌握推土机的推土板和机器的位置,实现虚拟推土作业;模块采矿系统公司的推土机定位系统有助于司机完成诸如坡度与推土任务;驾驶室内安装有图像掌握台,向司机显示机器在作业区内的位置,并实时显示关键作业参数,如推土板角度或被移动的土方体积;Trimble 的产品是 SiteVisionGPS ,可实现坡度的精确
14、掌握,驾驶室内可视化显示系统指导司机精确作业,精度可达 cm级;节能与环保为提高产品的节能成效和满意日益苛刻的环保要求,国外工程机械公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面人手;目前,卡特彼勒公司生产功率为 15150kW的柴油发动机;其中 6 缸、自重 588kg、功率为 131205kW的 3126B 型环保指标最好,满意 EPATier和 EUStage排放标准;卡特彼勒 3516B型发动机装有电子喷射装置及 ADEM模块,可提高 22的喷射压力,便于燃油完全、高效燃烧,燃烧效率可提高5, NOX下降 4 0,扭矩增加 35;个别厂家生产的工程机械产品,机外噪声已降至
15、72dB欢迎下载精品学习资源(A) ;绿色环保型工程机械理念已经显露;人机工程学、无污染绿色施工等成为人们的共识;近几年来国外装载机的设计和制造进一步表达了以人为本的理念,要为司机提 供一个更加舒服的环境,以达到他们称之为全自动化型的境地;依据人体工程 学设计了座椅、操纵台、环保型的低噪声发动机,赏心悦目的流线型驾驶室; 大中型装载机驾驶室普遍采纳翻车爱护机构ROPS和落物撞击爱护机构 FOP S,室内安装空调装置;采纳防尘、减振和隔音材料;按人机工程学设计的司 机座椅可全方位调剂,有的已达轿车座椅的舒服程度,座椅右侧仍设计有摆放饭盒、水瓶及其它物品的地方,司机台上安装AMFM立体声盒式磁带收
16、录机,为司机安全作业供应音频和视频信号;有的仍安装网络电话等,极大地提高了作业的舒服性; 运算机治理及故障诊断、远程监控系统及整机灵能化以微电子、 Internet为重要标志的信息时代,不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统,并广泛应用于工程机械的产品设计之中,进一步提高了产品的性能及高科技含量;工程机械集成化和操作与智能掌握技术主要包括:电液掌握自动换挡变速器技术、机电一体化掌握技术、负荷传感全功率掌握技术和可编程掌握与遥控及无人操作技术等;动力换挡变速器技术包括液压式和电液式,负载传感全功率控制是一个具有压差的反馈伺服掌握系统,对TQ160A型全液压履带式推土机采纳了先导液压掌
17、握系统,小松、卡特彼勒和神钢实行了依据不同作业模式挑选不同油门开度和泵排量的分工况掌握,仍有的采纳负荷传感技术进行掌握3,如 Danfoss 公司的 PVG120负荷传感型比例掌握阀已经胜利应用于某推土机的设计,提高了掌握精度;此外,比例掌握技术和伺服掌握技术也在高精度工程机 械掌握中得到了广泛应用;在掌握策略方面,有的学者对工作装置的前馈掌握 的理论和必要性进行了讨论;神经网络和模糊掌握由于其对解决复杂系统和不 确定系统的特殊优势,被引人工程机械的工作装置掌握中,各种掌握方法结合 而成的新的掌握策略也有胜利应用的例子;例如,卡特彼勒公司 90 岁月开发的 F 系列和 G系列装载机都安装有电子
18、运算机监控系统 CMS,用以取代 E 系列装载机上安装的电子监控系统 EMS;其司机欢迎下载精品学习资源台上装有条形液晶显示屏,微机监控系统具有能同时监控发动机燃油液面高度、冷却水温、变速器油温顺液压油温等11 种功能;该监控系统仍具有故障诊断才能,并可向司机供应三级报警; 1998 年推出的 Cat950G运算机监控系统仍配备有 Cat 指导诊断系统和以修理工具为基础的Cat 软件包,使修理人员坐在汽车里用笔记本电脑就能快速而简洁地诊断和排除故障;Cat992G在监控装载机各功能状况并作出诊断的同时仍能把这些信息数据作为履历记录下来,无线传送到办公室用运算机进行分析,从而将电气、机械故障防患
19、于未然;Cat994D安装了关键信息治理系统 VIMS ,可亲密监视机器的运行状态并诊断故障;LeT oumeau集成网络掌握系统通过显示在机载运算机屏幕的出错信息,提示司机出错缘由,并采纳三级报警灯光信号 蓝、淡黄、红 表示发动机、液压系统、电气和电子系统的各种状态;目前,该系统已安装在L1350 型矿用装载机上;沃尔沃 Volvo 公司的 L 系列装载机上也安装有 Matris软件包,用以监控和分析装载机的工作状态;其小型装载机上配有电子伺服掌握及信息系统ESIS , 由液晶显示屏和键盘组成,用来显示和记录各种信息,其自动诊断功能记录机器故障并储存全部相关信息,通过编码可以防盗;凯斯Cas
20、e 公司 21B、C 系列装载机也采纳运算机监控系统,其微处理器安装在司机座椅的右侧,也具有故障诊断和工作状态液晶显示功能;推土机上采纳电子监测系统 EMS和电子复合掌握装置 即履带打滑掌握系统 ,逐步实现机电一体化; EMS可严密掌握机器各主要功能的变化,明白故障发生的部位,防止司机误操作,保证作业安全;电子复合掌握装置可把履带滑移量掌握到最低限度,提高履带行走装置的寿命,降低油耗,提高生产率;装载机上采纳运算机掌握的发动机治理系统,发动机的输出功率可依据载荷的要求调剂,削减动力缺失,节省燃料,提高发动机寿命;另外,装载机上可安装电控式或微机掌握的自动换挡变速器,以及电子称量、电子消声器、运
21、算机监控等装置,简化操作,确保安全;铲运机上采纳微机处理机掌握变矩器、变速器, 代替纯液压掌握,使操作更轻巧;应用激光技术使铲运机平整场地作业精度更高;另外又在开发电子掌握的短轴距平地机; 优秀的设计优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节;日本提出“设计立业”,遂使日欢迎下载精品学习资源本产品经久耐用,行销全球;日本新卡特彼勒一三菱公司运用负荷分析方法, 精确地进行了推土机等在施工现场的受力部件的应力分析,提出了延长机件寿 命的设计 长寿设计 ,即降低面压 机件表面的接触应力 ,如用螺旋齿代替渐开线齿轮,使重迭系数增大;分散负荷,如采纳三角形履带行走系代替常见的 履带行走系,将驱动轮从常规的触
22、地式移至三角形顶部,与地面脱离接触,使 驱动轮承担的冲击负荷、作业负荷大幅度减小;为削减热量,采纳湿式离合器、湿式制动器等,以削减摩擦热;设计时努力改善机械的修理性是延长寿命的有力措施;此外曲面造型技术在工程机械产品设计中也得到了广泛应用近年来,随着国民经济的高速进展,一些高等级交通枢纽成了必要的建设工程,由此,对土木工程的施工工期,施工进度,施工质量等提出了更高的要 求;对于那些工程量大,工期紧,工程质量要求特别严格的工程工程,必定要用现代化程度很高的施工机械设备来完成;从某种意义上讲,施工机械对工程施工起着打算性的作用;然而,由于施工机械多系露天作业,受风雨、日晒、大气、粉尘影响和腐蚀,工
23、作环境特别恶劣,故障频繁;加之,施工生产的特性打算了它们工作在各工地上,分散性大,流淌性强,给故障的准时排除带来了很大困难;特殊近年来随着施工规模日益巨大,现代的机械设备也日趋大型化、连续化、机电一体化,其性能与复杂程度不断提高,对设备故障的诊断也更为复杂;靠传统的填写值班日志、靠参数越限报警等人工或半自动化的方法来爱护机械设备既落后,又不客观,虽然可以有类似黑匣子之类的自动数据记录器,但也只能做事后分析;而且这种陈旧的设备爱护模式,无论是数据的牢靠性或实时性,仍是设备的爱护质量均无法满意要求,导致施工机械在施工过程中停机多,检修时间长,严峻影响到工程的进度和质量;所以,为了保持处于异地的施工
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