工程机械国外行业新技术及发展趋势

工程机械国外行业新技术及发展趋势（一）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(1000HP)。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。

（二）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，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；其次，快速可更换连接装置的诞生——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，并得到了较快的发展。为占领这一市场，各生产厂商都相继推出了多用途、小型和微型工程机械。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200mm，车宽小于1m。

（三）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。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，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、破碎装置等。

（四）微电子技术及信息技术普及

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。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内的一个屏幕上，司机在驾驶室内能直观地了解机器的作业位置，并准确地判断需要挖掘、回填或装载的土方量。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。业主可立即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。3)CAESoffice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、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，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置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、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。

（五）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，卡特彼勒公司生产功率为15~150kW的柴油发动机。其中6缸、7 2L、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。

近几年来国外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。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(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。有的还安装网络电话等，极大地提高了作业的舒适性。

（六）远程监控系统及整机智能化

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。在控制策略方面，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，被引人工程机械的工作装置控制中，各种控制方法结合而成的新的控制策略也有成功应用的例子。

（七）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”，使日本产品经久耐用，行销全球。日本新卡特彼勒—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)，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。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。