工程机械的发展趋势

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工程机械的发展趋势
3 R- L1 B3 `% g- ~+ n( O$ V8 \0 Z        向节能、高效、可靠和环保型发展
& C; W2 A7 u# \. R; ?5 s% C为了降低发动机能耗，广泛采用负荷反馈电子控制装置．使发动机处于最佳功率和耗油状态．以大大降低能耗。通过有效利用液压传动和电子控制，实现输出功率和能耗的最佳匹配。改进结构和提高性能指标也是措施之一。如机器上安装电子监控系统、紧急制动系统等，增加机器使用寿命。在制造质量方面追求高可靠性，大型工程机械第一次大修间隔期提高到了1.5～2.0万h。
【例】液压静力压桩机
* E/ s$ F9 E* n* Q/ C' \5 l# w在负载传感系统(Load Sensing)中，与负载压力无关性是通过设在测量阻尼孔前的压力补偿阀来实现的。但当通过多个测量阻尼孔操纵多个执行器时所需的流量大于泵所能提供的流量时，压力补偿阀的压差调节将失效，结果是流量流向具有最低负载压力的执行器，而具有高负载压力的执行器降低其速度直至停止运行。
9 a! P9 h& e. k/ e5 {* D- K( BLUDV系统，即负载独立流量分配(Load Independent Flow Distribution)系统，是以执行器最高负载压力控制泵和压力补偿的负载独立流量分配系统，当执行器所需流量大于泵的流量时，系统会按比例将流量分配给各执行器，而不是流向轻负载的执行器。近几年在建筑机械领域中展示了LUDV系统的应用
负载独立流量分配系统（LUDV）是一种广泛应用于各类挖掘机的液压系统，系统只采用一个变量泵，省掉了复杂的合流控制系统，减小了系统的安装尺寸，使系统的结构变得更简单。它既具有传统负荷传感控制系统节能增效的优点，又通过后置压力补偿阀解决了在工作系统要求的流量大于泵的极限流量时的各工作装置实现复合动作的问题。机电液一体化技术的广泛应用，使工程机械向智能化方向发展。
# ?4 F: }9 Q' t  n2 ]0 f液压挖掘机的动作复杂，要求液压系统既能保证液压挖掘机动臂、斗杆和铲斗各自的单独动作，又要使它们相互配合实现复合动作；工作装置动作和转台回转既能单独进行，又能实现复合动作以提高挖掘机的工作效率。传统的液压系统无论是定量泵还是变量泵，总有一部分液压油经溢流阀溢流，不仅浪费了能量，还会造成系统发热。同时由于液压挖掘机的作业对象及工况千变万化，各工作装置所受的负载和工作油压也各不相同，因此，经常出现轻载荷的工作装置“抢占”重载荷工作装置的液压油流量的现象，致使复合动作难于实现，譬如挖掘机行走时由于左右履带载荷不同而导致的拐弯打滑现象，不能实现直线行走，LUDV就是为解决这一难题而设计的液压系统。
! i5 Z8 w" ~6 y/ b/ {2 `        向智能化方向发展
# Z  F. M# r0 E8 d  T( n★        自动作业技术
3 S7 ~/ U# `( I) }8 b0 h【例】挖掘机的机电一体化及制造信息化，隧道凿岩机器人。
★        故障诊断技术  采用机电液一体化技术的新型工程机械，具有噪声低，燃料费用低，操纵人员疲劳度小，生产率高等优点。但机器发生故障是难以预料的，而且机器结构越复杂，电气、液压控制部分越多，则由人工查明故障的过程也就越困难。因此，解决机电液一体化系统的另一关键问题，是研制具有自我诊断功能的装置。
( A) }6 L5 J, V8 e1 L" u【例】目前，电子故障诊断装置可用于诊断工程机械在工作现场是否有故障，性能是否降低等方面的数据，其中包括对发动机及液压传动系统的油液自动进行金属微粒含量分析，检测油液中添加剂的状况以及油液污染变质的程度，判断零部件磨损状态及发展趋势，探求故障和金属磨耗产生原因。常用的检测方法有光谱分析（原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪、X射线荧光光谱仪）和铁谱分析（分析式、旋转式、直读式、在线是铁谱仪）；用于检测润滑油与液压油品质，从而确定油品更换期的红外线分光光度仪；按规定的工作时间间隔或在异常状态时自动采集油品性能的仪器；预先在计算机中贮存发动机、液压泵或变速箱正常工作的振动波形，对实测信号进行比较并自动判断是否产生异常波形的振动分析仪，还有对机器结构件进行超声波探伤的仪器等。
% }: P& r$ e8 L- N这里要注意一点，就是机器自动故障诊断系统越复杂，其造价也就越高，因此不能盲目追求这一功能。从我国国情出发，目前亦强调低成本自动化(不一定每个功能全备)，但要用于出口，这些功能还是应尽量具备,以提高产品在国际市场的竞争力。
        向大型化和微型化发展
挖掘机的发展引人注目,而超大型挖掘机的发展更是惊人。大约在1974年,世界上首次出现工作重量超过150ｔ的超大型挖掘机。经过20多年的发展,超大型液压挖掘机的工作重量最大现已达800ｔ以上,铲斗斗容量突破50ｍ3。超大型挖掘机主要用于各种大规模露天矿山的开采及大型基础建设,同时还被用于填海造地工程及港湾河道疏通工程,其中正铲式挖掘机占大部分。目前生产超大型挖掘机的厂商较多,主要分布在美国、日本、德国,如卡特彼勒、小松、日立、德马克、Ｏ＆Ｋ等公司。
! o, K! p9 U. V, d. x. y最小的单斗挖掘机整机质量不到1t，斗容量仅0.05m3。日本的小型挖掘机可更换100多种工作装置。
        先进的配套动力技术
' C* \' f( x! V0 T! s9 b先进的冷却技术在柴油机上的广泛应用。
        虚拟现实技术的研究与应用
* B- x6 r4 y; b, G/ v* A% E虚拟现实（VR-Virtual reality）研究如何实现人与机器之间理想交互方式的技术。利用虚拟现实技术，计算机可以产生一个三维的、基于感知信息的临场反应，并为用户的行为所控制。用户可以进入到计算机生成的环境中与机器进行直观的交流，实现逼真的遥控现场效果，达到复杂环境下的可视控制与操作。