現(xiàn)代工程機械行業(yè)的八大技術進步(1)

從20世紀80年代到本世紀初，國外工程機械產(chǎn)品技術已從一個成熟期走到了現(xiàn)代化時期。伴隨著一場新的技術革命，工程機械產(chǎn)品的綜合技術水平躍上了一個新的臺階。電子技術、微電腦、傳感器、電液伺服與控制系統(tǒng)集成化改造了傳統(tǒng)的工程機械產(chǎn)品，計算機輔助設計、輔助制造及輔助管理裝備了工程機械制造業(yè)，IT網(wǎng)絡技術也裝備了工程機械的銷售與信息傳遞系統(tǒng)，從而讓人們看到了一個全新的工程機械行業(yè)。新的工程機械產(chǎn)品在工作效率、作業(yè)質(zhì)量、環(huán)境保護、操作性能及自動化程度諸方面都是以往所不可比擬的，并且在向著進一步的智能化和機器人化方向邁進。

1　作業(yè)原理創(chuàng)新：新法破土與高頻振動

　　隨著科學技術研究水平的不斷發(fā)展，工程機械的作業(yè)理論也在不斷地創(chuàng)新。工程機械的作業(yè)原理包括對土石方的切割、破碎、回填，對土工材料的篩分、混合與加熱，對混合料的攤鋪、找平與壓實等。這些作業(yè)理論原先是以仿生學與牛頓力學為基礎的，而近現(xiàn)代科學的發(fā)展為工程機械作業(yè)原理的創(chuàng)新奠定了基礎。例如機械振動、脈沖、射流、光電效應及熱物理學的應用，為工程機械節(jié)省資源、改善施工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、工作可靠性、駕駛舒適性與自動化程度創(chuàng)造了條件。

　　挖掘機、推土機、裝載機等土方工程機械切割破土，現(xiàn)在有了無斗銑切法、高頻振動法、液氣射流法及微孔破土法。使用新的破土作業(yè)原理改造的鏟斗、松土器可以開挖高強度的巖土，在一般情況下都可以降低單位土方費用與提高生產(chǎn)效率，并且在靠近建筑物挖土時可代替鉆孔-爆破法施工。

　　振動壓路機是利用機械振動而又要達成“振地不振人”作業(yè)效果的最有力說明。高頻振動壓實技術的應用是近代動力學在工程機械上的重要科研成果，在振動壓路機上同時應用了振動與隔振理論。20世紀90年代以來，出現(xiàn)了水平振動（振蕩）與垂直振動的定向振動壓實方法，以及無級調(diào)幅振動和不同于簡諧振動的混沌振動等振動壓實作業(yè)原理，并且形成了相應系列的振動壓路機。沖擊式壓路機打破了原有傳統(tǒng)的圓柱形滾輪結構，使用具有3～5個邊的多邊形壓滾由牽引車拖行，以每秒2～3次順序地沖擊地面。這種劇烈沖擊具有地震波的傳播特性，其壓實深度隨碾壓遍數(shù)而遞增，在5m深處的壓實度可達90%～92%。沖擊壓路機具有靜壓沖擊、振動搗實與揉搓的綜合作用，適合大型填方、塌陷性土壤和干砂填筑工程的壓實。

　　瀝青混凝土攤鋪機熨平工作裝置更是工程機械作業(yè)原理創(chuàng)新的典型例子。熨平板使用柴油、液化氣或電加熱和72Hz的高頻振動，并采用紅外線、激光或超聲波找平，是多學科高新技術的應用。這其中的找平技術也可以應用到平地機上，作為地平或坡面的精細找平。

　　高頻率機械振動還通常用于鑿巖、石料破碎與篩分及沉拔樁等工程施工。石料的烘干可以使用柴油、重油和煤粉多種燃料的燃燒器，瀝青的脫桶、加熱及瀝青混合料的攪拌與保溫過程中都充分運用了熱物理學原理。瀝青的乳化與改性都是一些化學物理反應的具體應用。

2　傳動方式創(chuàng)新：普及液壓與電氣傳動

　　液壓傳動在20世紀60年代開始應用到了壓路機上，只十多年的時間就得到了推廣和普及。現(xiàn)在壓路機的行走、振動、轉向及制動等系統(tǒng)已實現(xiàn)了全液壓傳動。液壓傳動大大簡化了壓路機傳動與操縱系統(tǒng)的設計，液壓傳動平穩(wěn)、操縱方便省力、容易實現(xiàn)無級調(diào)速和自動控制，從總體上提高了壓路機的生產(chǎn)效率與壓實質(zhì)量。現(xiàn)在國外市場上已經(jīng)很少見到機械傳動的壓路機了。

　　靜液壓傳動技術于70年代開始應用到了推土機上，并且很快推廣到了一些中小型推土機和裝載機上，美國約翰·迪爾公司、卡特彼勒公司、德國利渤海爾公司及日本小松制作所都生產(chǎn)和銷售全液壓推土機與裝載機。靜液壓傳動不使用液力變矩器，還省去了離合器與行車制動器及部分機械傳動機構，能利用安全閥對機械和液壓系統(tǒng)實現(xiàn)過載保護，并以較小的牽引功率發(fā)揮最大的牽引力，其剩余的功率可用在機器的輔助操作上。

　　德國的德馬克公司和利渤海爾公司分別于1954年和1955年率先開發(fā)了全液壓挖掘機，但靜液壓傳動在挖掘機上大量的推廣應用也是在70年代。自80年代初以來，挖掘機從大到小正逐步實現(xiàn)了驅動行走、回轉與挖掘的全液壓化。在國際市場上的挖掘機，已全部淘汰了各種機械傳動機構。

　　誕生歷史比較晚的路面機械更是以全液壓傳動為主，如攤鋪機、穩(wěn)定土拌和機、路面銑刨機等，液壓傳動的平穩(wěn)性有助于提高路面的鋪筑質(zhì)量。在鑿巖臺車和鑿巖鉆機上，液壓傳動已取代了以往的氣動。現(xiàn)代輪式起重機和樁工機械也在向全液壓化的方向發(fā)展。

　　電力在工業(yè)生產(chǎn)中的應用雖然已有很長的歷史了，但在移動式機械上使用尚不多見。這首先是因為電動機的能容量小，一臺電動機與同功率的液壓馬達相比，其重量和體積要大好多倍，這給機器的空間布置帶來了很大困難。另外，電氣傳動的效率比較低，而消耗有色金屬量大。但電氣傳動能很好地實現(xiàn)無級調(diào)速、電氣制動和功率分流，電傳動更方便和易于自動化，并且有利于環(huán)境保護。目前電傳動主要用于大型礦車、大型挖掘機和大型裝載機上，以發(fā)動機-發(fā)電機-電動車輪傳遞行駛動力。德國福格勒公司還試制了電傳動的瀝青攤鋪機，該機的所有回轉系統(tǒng)都用電馬達帶動，只有料斗開合與熨平板找平油缸仍使用液壓傳動。另外就是在作業(yè)區(qū)域移動較小的采礦工地上，使用了電力拖動的大型挖掘機和裝載機，這種電力拖動使用電纜傳輸動力而不必在機器上安裝發(fā)動機。