分析工程机械新技术和发展趋势

分析工程机械新技术和发展趋势

摘要：本文就我国工程机械新技术发展的现状进行分析，并进一步研究了工程

机械新技术发展趋势，希望对我国工程机械研究发展提供有益参考。

关键词：工程机械；新技术；发展趋势

1工程机械新技术发展现状

系列化、小型化、微型化、特大型化可以说是工程机械新技术发展的方向。

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74.6kW（100HP）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，74.6kW～298kW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。

2工程机械新技术发展趋势

2.1一机多用，作业功能多样化

一机多用，作业功能多样化是近年来工程机械装备出现的一个新技术特点。

多功能化作业装置改变了单一作业功能。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。

为完成更多的作业功能，工程机械主机作业功能将尽可能扩大，单一功能将

向多功能转化，扩大了工程机械的应用领域，如液压挖掘机作业机具的多样化，

同一主机可完成挖掘、装载、破碎、剪切和压实等作业。对于高速公路的施工和

养护，多功能作业更为重要，具有清扫、除雪、挖掘、破碎及压实功能的养护机

械依然是工程机械行业关注的热点课题之一。为占领这一市场，各生产厂商都相

继推出了多用途工程机械，如卡特彼勒公司生产的IT系列综合多用机、克拉克公

司生产的山猫牌产品等。

另外，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、扫雪装置、路面清扫装置、破碎装置等。

2.2电子化、信息化、智能化

随着时代的发展，工程机械技术电子化已成为发展主流，国外很多工程机械

产品都采用了微机控制技术。随着工程设施的完善，工程技术不断提高，工程机

械也在向着全电子控制和智能化电子控制方向发展。全电子控制是将机械中所有

控制通过电子系统进行操作，比如机械设备的行走、工作装置、集中监控、产品

转向等，这种控制不仅极大简化了产品的电路系统，还增强了产品的可靠性，即

使出现系统故障，也能快速检测。智能化控制是采用分散控制系统，通过多CPU

控制器，形成基础的控制软件，从而使产品更具协调性与智能性。智能化工程机

械技术产品主要有以下几个优势：第一，可以自动判断、控制发动机的功率输出，从而在各工况下保障机械的动力输出处于最优状态。第二，部分产品已经实现了

自动驾驶、遥控与无人驾驶功能，不仅降低了劳动人员的工作强度，还可以使工

作人员有更多的精力去关注安全隐患，降低风险。比如，美国一家工程机械公司

采用无线遥控技术和卫星定位系统，提高了劳动作业效率，保证了工作人员的人

身安全，减少了危险与安全隐患。第三，随着行走控制算法的发展，工作结构设

计更为合理，在一定程度上提高了作业效率。比如摊铺机，通过行走控制算法的

建立，产品性能进一步提升，不仅提高了作业效率，还提升了作业质量。

随着信息化技术的快速发展，未来工程机械产品也会进一步提升，工程机械

利用“互联网”、物联网等信息技术，实现了机电一体化，实现了对不同环境的远

程监测，实现了无人驾驶技术，工程机械产品技术正在不断向着智能化、电子化、信息化的方向发展。

2.3计算机管理及故障诊断、远程监控系统及整机智能化

工程机械集成化及操作智能控制技术包括如下内容：电液控制自动换挡变速

器技术、负荷传感全功率控制技术、机电一体化控制技术、可编程控制与遥控以

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。推土机的机电一体化则是依靠利用电子检测系统与电子复合

控制装置来得以实现的。电子检测系统可以密切的监控机械设备各主要功能的变

化情况，及时的判断出故障发生的位置，以避免驾驶员的操作失误，确保安全的

作业。若将电子符合控制装置应用于工程机械中，便可以控制履带的滑动量最小化，这样一来，不仅仅可以延长履带行走装置的使用寿命，同时，还将提高作业

效率，降低油耗。

2.4绿色环保

2.4.1环保型材料的利用

尽量采用能再生利用的材料和资源，特别是结构件的设计应尽可能采用比较

容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。采用

长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则，延长产品寿命，可减少机械的生产量和

降低其报废量；降低产品能耗，可减少对环境的污染；而轻量化和高效率可减少

材料和资源的消耗。尽量采用低环境负荷材料，尽可能不使用氟利昂（空调）、

含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。使废弃零、部件处理的污染最小化及综合成

本最优化，工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污

染小，零、部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收等问题。

2.4.2工程机械产品人性化的设计

环保安全关怀型驾驶室的设计，如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、

经减振降噪处理的安全环保型驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调；充分运

用人机工程学设计原理，大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。

外观美学设计改善传统的工程机械产品外形粗放、笨重的形象，而注重外观美学

和车身的流线型设计，达到机器与环境的和谐，给人以视觉上的美感。人性化设计，采用省力便捷的电子化控制技术，注重驾驶员与操作界面的协调，讲求操作