国外工程机械新技术新结构和发展趋势

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万方数据
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诊断系统专家）访问该数据，以便进行维修、诊断 和性能分析。采用这套系统．操作员可以在零部件 失效前采取措施，井在发生故障时诊断出故障的 康冈。这套系统的主要功能就是保持平地机处于 最佳状态，从而延长机器的使用寿命。
Ｔｒｉｍｂｌｅ的产品是ＳｉｔｅＶｉｓｉｏｎＧＰＳ，可实现坡度 的精确控制，驾驶窜内可视化显示系统指导司机 精确作业，精度日Ｊ达ｃｍ级。 １．５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，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，昔特彼勒公＿Ｊｑ：产功率为１５－１５０ｋＷ的柴 油发动机其巾６缸、７ ２Ｌ、自重５８８ｋｇ、功率为 １３ｌ～２０５ｋＷ的３１２６Ｂ型环保指标最好．满足 ＥＰＡＴｉｅｒ １１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，口Ｊ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％，ＮＯ。下降４０％，扭矩增 加３５％个别厂家牛产的工程机械产品，机外噪声 已降至７２ｄＢ（Ａ）。，绿色环保型ｊｒ＝程机械理念已经 显露。人机【‘程学、无污染绿色施工等成为人们的
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义、抓４、卸载斗、扫霄装置、路面清扫装置、破碎 装置等。， １．４微电子技术、信息技术的普及和应用
利川１ ＧＰＳ（全球定位系统）、ＧＩＳ羽ｌ ＧＳＭ技术． 卡特彼勒将其雄伟计划命名为采矿铲十运输技术 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、ｌ‘作与业务 管理软件和机器控制等装置。ＭＥＴＳ由以ｒ ３部分 组成：１）计算机辅助铲土运输系统（ＣＡＥＳ）。包括 机载计芹、ｃｍ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ｊ．运输数据、ｒ程数据或现场 规划数据，这此数据都显示在驾驶室内的一个屏 幕上．司机在驾驶牵内能直观地ｒ解机器的作业 位置．并准确地判断需要挖掘、回填或装载的十方 量：２）关键信息管理系统（ＶＩＭＳ）ＶＩＭＳ系统监测 机器中搬其关键的忭能与作业参数，并且通过无 线电将数据从该机器传送到业主办公窒，业主町 立即分析数据以便估量机器的当前状态，或ＪｊⅡ以 收集和整理，以便显示机器的作业趋势。３）ＣＡＥＳ ｏｆｆｉｃｅ软件。这种软件与来自装有ＣＡＥＳ的机器的 数据相结合．产生一个集成的现时作、№模础，使蟑 主能存接近寅时条件ｒ对现场或远处监控各种ｆ１ 、Ｉｐ。ＧＰＳ导航系统与电子地图、无线电通信网络及 计算机１‘辆管理信息系统相结台，可以实现车辆 跟踪和交通管理等许多功能，这些功能包括：利用 ＧＰＳ和电子地图可以实时显示出车辆的实际位詈， 并任意放人、缩小、还原、换罔；口ｒ以随目标移动． 使目标始终保持在屏幕ｒ；还可实现多商ｌ Ｉ、多车 辆、多Ｊ并幕｜一Ｊ时跟踪、利用该功能可刘重叠车辆进 行跟踪。完成施ｆ‘丁地信息的地貌高精度测量、多 目标采集数据的事后ｉ旦Ｉ放、显示ｉ己坶｝的功能，
通信地址：长春市人民大街１４２号吉林大学机械科学与工
程学院（１３００２５】
（收稿１３期：２００３—０７．２９１
新技术新结构和发展趋势
西安交通大学
王世明 杨为民 李天石
中国一拖集团技术中心
贾鸿社
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摘要：综述了白９０年代以来国外Ｔ程机械新技术发展现状，以轮式装载机为例．
．叙述丁工程机械新结构和发展趋势，存此基础上指出了我幽与田：ｇｂ：Ｅ程机械的主要芹·
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提供基丁 ＧＰＳ的推土机定位系统，大大提高推土机的作业 生产率。
Ｒ特彼勒的ＤＯＺＳｌＭｌ ５是一种檄易使用的计 算机程序，可汁算推十机的作业生产率。该软件包 与Ｗｉｎｄｏｗｓ兼容，采用３Ｄ模拟技术分析推土距 离、坡度、工Ｊ设计参数，并可输出总土方量（压实 或松散）、每趟移走的土方鼍、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，汁算机精度高于ＣＡＤ系统。
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关键词：工程机械发展现状对策
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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［ｆ王提出了更高的要 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力向发展。自２０世 纪９０年代以来．国外工程机械进入了一个新的发 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。继完成提高整机可靠性任务之后， 技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含
机４－宽为２００ｍｍ，车宽小于１ｍ： １．３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、人型Ｉ．程机械应用的局限巾解脱出 来，在小到和做型工稃饥械上也开始了应用。如 Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ公司在９２６Ｇ型轮式装载机基础ｒ开发 出的ＩＴ６２Ｇ就具有快速连接装置，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
Ｌｅｉｃａ采用ＧＰＳ技术的Ｄｏｚｅｒ２０００导航系统， 在无需勘察标批的情况下，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。
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， 并实时显示关键作业参数，如推土板角度或被移 动的土＾体积。
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共识。 近儿年来国外装载机的没计平¨制造进一步体
现了以人为本的理念．要为司口【提供一个巫加舒 适的环境，以达到他们称之为仑自动化型的境地。 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事大中划装 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），室内安装卒凋装置；采用 防尘、减振和隔音材料；按人机工程学设计的一Ｊ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，司机台卜安装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。有 的还安装网络电话等，极大地提高ｒ作、ＪＥ的舒适 性。 １．６计算机管理及故障诊断、远程监控系统及整机
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量和智能化程度，努力完善产品的标准化、系列化 和通用化，改善驾驶人员的工作条什，向节能、环保 方向发展。
１新技术发展现状
１．１系列化、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稃．形成了从微 型到特大刑不同规格的产品。与此间时，产品更新
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智能化 以微电子、Ｉｎｔｅｍｅｔ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控制技术主要 包括：电液控制自动换挡变速器技术、机电体化 控制技术、负倚传感仝功率拧制技术和ｎｒ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，负载传感全功率挖制是 一个具有压差的反馈伺服控制系统，对ＴＱｌ６０Ａ 刊仝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４ｉ同作业模 式选择不同油门丌－度和泵排量的分工况控制，适有 的采用负荷传感技术进行控制［３１，如Ｄａｎｆｏｓｓ公司 的ＰｖＧｌ２０负荷传感型比例控制阀已经成功吐用 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。在控制策略方而，有的学者对 工作装置的前馈控制的理论和必要性进行了研 究：神经网络和模糊控制由于其对解决复杂系统 和不确定系统的独特优势，被引人工程机械的１：作 装置控制中，各种控制方法结台而成的新的控制策 略也有成功应用的例子。 例如，仁特彼勒公司９０年代扦发的Ｆ系列和 Ｇ系列装载机都安装有电子计算机临控系统
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Hale Waihona Puke 换代的周期明显缩短。所谓特人型Ｉ：程机械．是指 其装备的发动机额定功率超过７４６ｋＷ（１ ０００ ＨＰ）。 它们主要用于大型露天矿１｜Ｉ或大型水电工程】‘ 地。产品特点是科技含虽高．研制与生产岗划较 长，投资大，市场容量有限，巾场竞争主要集巾在 少数几家公司。姒装载ｔ，／【为例，目前仅有马拉松· 勒罔尔勒、卡特彼勒和小松德雷塞这ｊ家公司 能够生产特人型装载机、 １．２多用途、超小型化、微型化
为了全方位地满足不同川广的需求，国外工程 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
·发展的因素白先源ｒ液压技术的发展——通过 对液压系统的合娌ｉ殳汁，使得工作装置能够完成 多种作、Ｊｋ功能；其次，快速可更换连接装置的涎 牛——安装在上作装置ｒ的液压快速可更换连接 器．能在作、眦现场完成各种附属作、ＩＰ装置的快速 装卸及液膻软管的自动连接，使得更换附属作业 装置的｜‘作在司机宰通过操纵手柄即可快速完 成。一方面，丁作机械通用性的提高，可使用户在 不增加投资的前提下．允分发挥设备本身的效能， 能完成更多的工作；另一方面，为了尽口Ｊ能地用机 器作业替代人力劳动，提高生产效率，适应城市狭 窄施工场所眦及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、 建筑物层内和地下ｒ程作业环境的使』ｆｊ要求．小 型及微型工程机械有ｒ用武之地，并得到ｒ较快 的发腿，为占领这一市场，各牛产厂商都相继推出 了多川途、小型和微型ｆ．程机械。如卡特彼勒公司 生产的ＩＴ系列综合多用机、克拉克公司生产的“山 猫”牌产【｝ｆｒ等 目前国际上推出微型１：程机械的公 司土要有：Ｋｏｍａｔｓｕ、Ｃａｓｅ、Ｔｅｘｔｒｏｎ等公司二 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１ｉ等，其中最小的挖捌