工程机械新技术的发展现状及展望

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摘 要：本文对工程机械的现状及未来的发展方向进行了介绍。采用新技术与新结构 设计工程机械产品， 提高整机可靠性。开发智能化、多功能、多机型的产品，提高电子信息技术含量， 完善产品的成套化，系列化和通用化， 并向安全舒适的操作环境和节能环保的绿色型工程机械方向发展。

关键词：工程机械；智能化；新技术；机电一体化

一、工程机械新技术发展现状

1、系列化、小型化、微型化、特大型化

系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程， 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。当前世界工程机械向两极方向发展， 开发小型化的工程机械与大型化的工程机械， 以方便不同层次用户的需求， 体现出凡能用机器代替人力的设备均为工程机械的开发方向。向小型化及微型化方向发展的趋势特别明显。世界上通常把 7 4 6k W （ 1 00 H P ） 以下的工程机械称为小型工程机械。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。世界上近 10 年来， 74 6 k W ～ 29 8k W 之间的中等型号工程机械基本上没有大的发展， 近几年来还有下降趋势。但小型工程机械一直呈快速发展之势， 特别是在欧美发展很快。在日本发展也特别明显， 近几年日本的整个工程机械市场下降很严重， 但小型工程机械仍呈上升趋势。小型工程机械主要产品有小型挖掘机、 小型装载机、 滑移转向装载机、 挖掘装载机、 小型伸缩臂装卸机、 小型推土机、 压路机等。

所谓特大型工程机械， 是指其装备的发动机额定功率超过 746k W （ 近 1000 H P ）。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、德雷塞这三家公司能够生产特大型装载机[2]。

2、信息化的起步式展

工程机械信息化就是利用计算机网络技术对工程机械的运行状态、工作位置进行远程监控， 其主要有车载计算机及机 械工作状态检测系统、卫星定位模块（ GPS ） 、无线数据通讯系统、 监控中心和用户接口等组成。L e i ca公司采用基于 G PS 技术与数字地图技术的 Do z er 2000 导航系统， 在无需勘察标桩的情况下， 允许司机精确地控制推土机的推土板和机器的位置， 实现虚拟推土作业。 T r i m b l e公司的产品是 S i te V i s i o n G PS ， 可实现坡度的精确控制， 驾驶室内可视化显示系统指导驾驶员精确作业， 精度可达厘米级。工程机械信息化的另一个优势体现在对机械设备的管理， 它可以通过计算机网络技术建立功能强大的工程机械维修服务体系， 包括保修服务机构、 产品技术数据库、 用户档案等。通过网络进行双向交流， 及时对设备故障现象及状态检测参数作出判断， 指出故障的起因、 排除方法、 具体拆装及调整步骤、 所需的配件及应用工具等。

二、对于工程机械研发技术展望

1、电子化、智能化与信息化互动

工程机械产品以微电子、 信息技术为先导， 在计算机管理及故障诊断、 远程监控系统、 精确定位与作业、发动机燃料燃烧控制等方面进行了大量的研究。集液压、 微电子及信息技术于一体的智能系统广泛应用于工程机械的产品设计， 使工程机械向信息化、 智能化方向大步前进， 提高了工程机械的高科技含量， 促进了工程机械的发展。

2、面向产品生命周期的系统设计

要保持真正的竞争优势， 工程机械制造企业必须突破以往产品开发的模式， 企业的研发管理和研发人员必须致力于产品规划、 设计、 采购、 制造、 营销和服务六大关键， 即整个产品生命周期跨部门、 跨企业的协同设计。这种开放产品开发设计协作过程可以充分挖掘并利用客户、 供应商、 生产伙伴、 采购及销售和市场开拓等各职能部门所拥有的专门技术， 从而在产品开发过程中已基本锁定产品的成本和竞争力。现代设计软件可以保证所有供应商、合作伙伴和客户都在第一时间得到所需的、一致的产品信息， 并利用这些信息展开实时的协同工作， 从而减少设计变更， 降低设计成本，缩短上市时间， 并推出高质量、 系列化、模块化、标准化的产品。面向产品生产周期的协同设计使开发过程中每个环节都有机会产生更大的创新， 并成为工程机械设计中的一个新动向。

3、安全、 舒适、 节能与环保的绿色化

近几年来国外装载机的设计和制造进一步体现了以人为本的理念， 为司机提供了一个更加舒适的环境， 以达到全自动化型的工作环境。根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用翻车保护机构 （ ROPS ） 和落物撞击保护机构 （ F O PS ）。室内安装有空调装置， 采用了防尘、 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节， 座椅右侧设计有摆放常用物品的地方。司机台上安装的 A M /F M 立体声盒式磁带收录机为司机安全作业提供音频和视频信号。有的还安装有网络电话等， 极大地提高了作业的舒适性。

在作业的安全性方面， 大型工程机械安装有闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统， 为司机安全作业提供音频和视频信号。微机监控和自动报警的集中系统， 大大简化了机器的维修程序， 缩短了维修时间。如卡特彼勒公司的 F 系列装载机日常维修时间只需 3 . 45 m i n 。目前， 大型工程机械的使用寿命达 2 . 05万小时， 最高可达2 . 5万小时[3]。

为提高产品的节能效果和满足日益严格的环保要求， 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、 降噪等方面入手。目前， 卡特彼勒公 司生产的 功率为 1 5 k W ～ 150k W 的柴油发动机中， 6 缸、 7 . 2 L 、 自重 588 K g 、 功率为 13 1 k W ～ 205 k W 的 3 126B 型环保 指标最好， 满足了 EP A T i er 和 E U S ta ge 排放标 准。卡特彼勒 3 516B 型发动机 装有电子喷射 装置及ADE M 模块， 可提 高 2 2 % 的喷射压力， 便于燃油完全高效的燃烧， 燃烧效率可提高 5 % ， N o X 下降40 % ， 扭矩增加 35 % 。有些厂家生产的工程机械产品， 机外噪声已降至 72 dB（ A ） 。绿色环保型工程机械理念已经显露。

三、结论

通过本文对国内外工程机械新技术的概述性研究及展望，对工程机械的研发及应用都有一定的把握作用，也只有如此，让科学技术跟上时代的步伐，时刻坚持以人为本，坚持可持续发展才能具有更好的社会效益，逐步走上机械制造强国的道路。

参考文献：

[1]张启君.机群智能化工程机械[J].建筑机械化，2004，（3）.

[2]冯忠绪.机群智能化工程机械[J].工程机械，2003，（10）.

[3]周松波，杨金晓，左鸿.绿色工程机械及其设计[J].建筑机械，2003，（12）.

作者简介：闫振桦（1992.4-），男，辽宁盘锦人，沈阳城市学院机械工程学院2010级本科生，主要研究机械技术相关问题。