工程机械发展趋势分析

近年来，随着建筑施工和资源开发规模的扩大，对工程机械需求量迅速增加，因而对其可靠性、维修性、安全性和燃油经济性也提出了更高的要求。

1、系列化、特大型化

系列化是工程机械发展的重要趋势。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。所谓特大型工程机械，是指其装备的发动机额定功率超过746kW（1 000HP）。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。

2、多用途、超小型化、微型化

为了全方位地满足不同用户的需求，工程机械在朝着系列化、特大型化方向发展的同时，已进人多用途、超小型化、微型化发展阶段。推动这一发展的因素首先源于液压技术的发展――通过对液压系统的合理设计，使得工作装置能够完成多种作业功能；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，并得到了较快的发展。

3、多功能化

多功能化作业装置改变了单一作业功能，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始了应用。

4、微电子技术、信息技术的普及

利用GPS(全球定位系统)、GIS和GSM技术，卡特彼勒将其雄伟计划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、工作与业务管理软件和机器控制等装置。METS由以下3部分组成：（1）计算机辅助铲土运输系统（CAES）。包括机载计算、em级GPS微波定位和高速无线电通信3项技术。（2）关键信息管理系统（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。（3）CAES office软件。其与来自装有CAES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。

目前，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控制台，向司机显示机器在作业区内的位置，并实时显示作业参数。

5、节能与环保

为提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求，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15~150kW的柴油发动机。其中6缸、72L、自重588kg、功率为131~205kW的3126B型环保指标最好，满足EPATierⅡ和EUStageⅡ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40％，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72dB(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。

近几年来装载机的设计和制造进一步体现了以人为本的理念，要为司机提供一个更加舒适的环境，以达到他们称之为全自动化型的境地。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（FOPS），室内安装空调装置；采用防尘、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，有的已达轿车座椅的舒适程度，座椅右侧还设计有摆放饭盒、水瓶及其它物品的地方，司机台上安装AM／FM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。

6、计算机管理及故障诊断、远程监控系统及整机智能化

工程机械集成化和操作与智能控制技术主要包括：电液控制自动换挡变速器技术、机电一体化控制技术、负荷传感全功率控制技术和可编程控制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控制系统，对TQ160A型全液压履带式推土机采用了先导液压控制系统，小松、卡特彼勒和神钢采取了根据不同作业模式选择不同油门开度和泵排量的分工况控制，还有的采用负荷传感技术进行控制，如Danfoss公司的PVG120负荷传感型比例控制阀已经成功应用于某推土机的设计，提高了控制精度。此外，比例控制技术和伺服控制技术也在高精度工程机械控制中得到了广泛应用。

推土机上采用电子监测系统（EMS）和电子复合控制装置（即履带打滑控制系统），逐步实现机电一体化。EMS可严密控制机器各主要功能的变化，了解故障发生的部位，防止司机误操作，保证作业安全。电子复合控制装置可把履带滑移量控制到最低限度，提高履带行走装置的寿命，降低油耗，提高生产率另外，装载机上可安装电控式或微机控制的自动换挡变速器，以及电子称量、电子消声器、计算机监控等装置，简化操作，确保安全。铲运机上采用微机处理机控制变矩器、变速器，代替纯液压控制，使操作更轻便。应用激光技术使铲运机平整场地作业精度更高。另外又在开发电子控制的短轴距平地机。

7、优秀的设计

优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节。新卡特彼勒一三菱公司运用负荷分析方法，准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）。如用螺旋齿代替渐开线齿轮，使重迭系数增大；分散负荷，如采用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地式移至三角形顶部，与地面脱离接触，使驱动轮承受的冲击负荷、作业负荷大幅度减小；为减少热量，采用湿式离合器、湿式制动器等，以减少摩擦热。设计时努力改善机械的维修性是延长寿命的有力措施。

（作者单位：鸡西矿业集团平岗煤矿）