機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新論文

1、國(guó)外輪式裝載機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用摘要裝載機(jī)是工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一，其作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便。但是，在當(dāng)今發(fā)展變化迅速的時(shí)代，傳統(tǒng)的裝載機(jī)工作效率低、工作環(huán)境差、可操作性的差、系統(tǒng)穩(wěn)定性低等一系列缺點(diǎn)日益突出，已越來(lái)越不能滿足工程建設(shè)中的需要。因此，對(duì)傳統(tǒng)裝載機(jī)的改進(jìn)就顯得尤其重要。目前，在機(jī)械創(chuàng)新技術(shù)較為先進(jìn)的國(guó)外通過將新技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的裝載機(jī)上，開發(fā)出具有新技術(shù)的新型輪式裝載機(jī)，改進(jìn)了傳統(tǒng)裝載機(jī)的不足，提高了工作效率，改善了經(jīng)濟(jì)效益，并促進(jìn)了新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，為世界國(guó)民建設(shè)和各國(guó)國(guó)家發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。 關(guān)鍵詞 裝載機(jī)；新技術(shù)；工作效率；經(jīng)濟(jì)效益前言20世紀(jì)90年代中末

2、期國(guó)外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平。繼完成提高整機(jī)可靠性任務(wù)之后，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量，微電子技術(shù)和信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、司機(jī)輔助操作系統(tǒng)、柴油機(jī)電腦控制裝置、電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)、計(jì)算操作控制、檢測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和維修服務(wù)等各個(gè)方面。使國(guó)外裝載機(jī)在原來(lái)的基礎(chǔ)上更加“精制”；其自動(dòng)化程度也得以提高，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率；改善了司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性；降低了噪聲、振動(dòng)和排污量，保護(hù)自然環(huán)境；最大限度地簡(jiǎn)化維修、降低作以成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都更上了一層樓

3、。正文1裝載機(jī)的功能 裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級(jí)公路施工中，裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場(chǎng)的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一。2裝載機(jī)的應(yīng)用前景2.1裝載機(jī)在國(guó)際市場(chǎng)的應(yīng)用前景 世界交通、能源和其他基礎(chǔ)建設(shè)事

4、業(yè)發(fā)展迅速，每年投資額都在數(shù)千億美元。目前世界各國(guó)裝載機(jī)年總產(chǎn)量已達(dá)到15萬(wàn)臺(tái)，美國(guó)、日本和西歐是裝載機(jī)主要生產(chǎn)國(guó)家和地區(qū)，年產(chǎn)量均在萬(wàn)臺(tái)以上，其中美國(guó)4.6萬(wàn)臺(tái)，日本2.9萬(wàn)臺(tái)。世界工程建設(shè)機(jī)械銷售額已達(dá)到450億美元，預(yù)計(jì)到2000年將達(dá)到500億美元。其中美國(guó)占40%，日本占35%，其余為歐盟及其他國(guó)家。2.2裝載機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的應(yīng)用前景從地區(qū)看，安徽、河南、江西等市場(chǎng)需求在上升，國(guó)家向中西部投資的政策也使該地區(qū)的市場(chǎng)具有廣闊前景。從用戶看，國(guó)家鼓勵(lì)多種經(jīng)濟(jì)形式并存，私營(yíng)經(jīng)濟(jì)和個(gè)體用戶市場(chǎng)需求仍然上升；國(guó)家大型工程建設(shè)對(duì)大噸位裝載機(jī)等工程建設(shè)機(jī)械需求量增加。2.3裝載機(jī)應(yīng)用的制約因素 挖掘

5、機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展，土石方工程中對(duì)裝載機(jī)的需求部分被挖掘機(jī)所替代；國(guó)家加強(qiáng)資源及環(huán)境保護(hù)，整頓煤炭工業(yè)結(jié)構(gòu)，限制小煤礦開采，影響煤礦系統(tǒng)對(duì)裝載機(jī)的需求；各貨站、港口散裝物料的周轉(zhuǎn)、裝卸作業(yè)更趨于向大型、自動(dòng)化發(fā)展，制約了對(duì)裝載機(jī)的需求。無(wú)論如何，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，輪式裝載機(jī)仍將是工程建設(shè)機(jī)械中最重要的機(jī)種之一，國(guó)內(nèi)年需求量持續(xù)穩(wěn)定地保持在2萬(wàn)臺(tái)左右，但國(guó)內(nèi)裝載機(jī)生產(chǎn)廠家在急劇膨脹，競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，各生產(chǎn)廠家紛紛開發(fā)新產(chǎn)品，來(lái)迎接市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。特別是隨著國(guó)家的不斷發(fā)展富強(qiáng)，人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)具備新技術(shù)的裝載機(jī)的要求越來(lái)越高，需求量也越來(lái)越大。另外，工程機(jī)械領(lǐng)域的推土機(jī)行業(yè)、叉車行業(yè)、建

6、筑機(jī)械行業(yè)、挖掘機(jī)行業(yè)等部分企業(yè)也進(jìn)裝載機(jī)行業(yè)，使裝載機(jī)的產(chǎn)能迅速增加。 3裝載機(jī)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用3.1微電子技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)亦稱自動(dòng)控制系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)等，是電子計(jì)算機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用之一。它能及時(shí)地根據(jù)裝載機(jī)的工作負(fù)荷要求調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，使裝載機(jī)更有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，減少動(dòng)力損失，節(jié)約燃料，減少?gòu)U氣排量和噪聲；同時(shí)可使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在額定點(diǎn)工作，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。計(jì)算機(jī)管理和監(jiān)控是90年代國(guó)外裝載機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。計(jì)算機(jī)管理監(jiān)控系統(tǒng)能連續(xù)管理/監(jiān)控裝載機(jī)的數(shù)十項(xiàng)參數(shù)，具有故障診斷和報(bào)警功能，能記錄、處理裝載機(jī)作業(yè)的各種信息，并能用液晶顯示器顯示部件的工作狀

7、態(tài)，尤其在遇到突發(fā)或緊急情況時(shí)很容易顯示，并以聽覺與視覺相結(jié)合的報(bào)警信號(hào)提醒司機(jī)注意，有的還能提示故障排除的方法和程序。國(guó)外大多數(shù)裝載機(jī)上都安裝有類似卡特彼勒公司的電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中有一個(gè)微處理器（CPU ），能把從發(fā)動(dòng)機(jī)油門、變矩器、變速箱收集的各種數(shù)據(jù)加以處理，然后產(chǎn)生一種電信號(hào)，使變速箱在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候自動(dòng)換擋，可進(jìn)一步減少停車時(shí)間，縮短作業(yè)循環(huán)，降低燃油消耗率達(dá)15，提高作業(yè)效率和作業(yè)經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)能減少因行駛方向改變或因發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速時(shí)換擋所造成的換擋沖擊，減輕司機(jī)的工作疲勞。負(fù)載感應(yīng)變速控制系統(tǒng)能根據(jù)負(fù)載狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)車速及發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪扭矩，實(shí)現(xiàn)高速小扭矩或低速大扭矩的動(dòng)力輸

8、出，西德蔡特曼公司的ZL1801和ZL2002型裝載機(jī)就配用了這樣的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的負(fù)荷傳感器能根據(jù)作業(yè)時(shí)負(fù)荷對(duì)動(dòng)力的需求情況轉(zhuǎn)換全部或部分動(dòng)力，而在沒有負(fù)荷時(shí)能把信號(hào)反饋到供油系統(tǒng)，使供油量減到最小，從而減少燃油消耗量和作業(yè)過程中的液壓損失，節(jié)能達(dá)1015，有效地分配發(fā)動(dòng)機(jī)功率，提高整機(jī)經(jīng)濟(jì)性。90年代中末期，部分裝載機(jī)上安裝有轉(zhuǎn)速變速集成控制系統(tǒng)（STIC ），它取消了傳統(tǒng)的方向盤和變速操作桿，將轉(zhuǎn)向和變速操縱集成在一個(gè)操作手柄上，并采用簡(jiǎn)單的觸發(fā)方式控制開關(guān)和換擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節(jié)的自然動(dòng)作左右搬動(dòng)操縱手柄來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，利用大拇指選擇換擋按鈕以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)與后退、加速與減速行駛，

9、極大地簡(jiǎn)化了操作。3.2動(dòng)臂及工作裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)90年代中末期以來(lái)裝載機(jī)的工作裝置已不再采用單一的Z 形連桿結(jié)構(gòu)，卡特彼勒公司在繼IT 綜合多用機(jī)上開發(fā)出八桿平行舉升連桿機(jī)構(gòu)之后。又在其992G 、924G 等輪式裝載機(jī)上采用了單鑄鋼動(dòng)臂的所謂Versa 連桿機(jī)構(gòu)，可承受極大的扭矩載荷，具有卓越的可靠性、耐用性和平行舉升機(jī)構(gòu)相類似的作業(yè)性能。工作裝置能以水平位置提升或降下放在托板上的物料，可配用多種作業(yè)裝置，最大限度地減少司機(jī)由地面到最大高度對(duì)鏟斗傾斜角的調(diào)整，前方視野更加開闊。沃爾沃公司在其L500L220D 等D 系列裝載機(jī)上推出了該公司的專利產(chǎn)品一一扭矩平行連桿機(jī)構(gòu)（TP ），在鏟斗的整

10、個(gè)舉升循環(huán)中可提供更大的傾翻力矩以及舉升能力，這保證裝載機(jī)不僅在配用。鏟斗時(shí)，而且在配用叉、吊等其它工作裝置時(shí)都具有優(yōu)良的作業(yè)性能。3.3強(qiáng)化輔助操作近年來(lái)，國(guó)外裝載機(jī)公司已經(jīng)或者正在研制一些能夠幫助司機(jī)更有效地進(jìn)行操作的輔助操作系，用計(jì)算機(jī)編制作業(yè)循環(huán)就是其中的一種。輪式機(jī)上安裝的電子計(jì)算機(jī)可編制作業(yè)循環(huán)程序，鏟裝作業(yè)自動(dòng)化或部分自動(dòng)化。例如從一個(gè)碎石料堆向卡車鏟裝碎石作業(yè)的一個(gè)循環(huán)為：放下動(dòng)臂-駛向料堆-鏟入料堆-提升動(dòng)管并收斗一轉(zhuǎn)向后駛向卡車一卸料，司機(jī)將此循環(huán)全部或部分編程后區(qū)裝載機(jī)的作業(yè)即可全部或部分自動(dòng)化，從而大大減少司機(jī)的操作。前幾年僅用于飛機(jī)和少數(shù)轎車的司機(jī)頭頂電子顯示裝置也將

11、逐漸用于裝載機(jī)，其行駛速度、距離以及任何需要監(jiān)控的參數(shù)都會(huì)直接投影在司機(jī)車窗玻璃上并直接進(jìn)人視野，司機(jī)在作業(yè)的同時(shí)又能隨時(shí)對(duì)機(jī)器進(jìn)行監(jiān)控。德國(guó)漢諾馬格公司的大中型裝載機(jī)上安裝有負(fù)荷自動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)（ALS ），用一對(duì)鋼膜氮?dú)鈨?chǔ)能器安裝在前車架上，與裝載機(jī)動(dòng)臂油缸相通。該系統(tǒng)可在幾秒鐘內(nèi)自動(dòng)接通或斷開，視裝載機(jī)的工作狀況而定。當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行作業(yè)或低速行駛時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)斷開；當(dāng)車速超過4.8km h 時(shí)系統(tǒng)由一個(gè)電子速度傳感器開關(guān)控制的電磁閥自動(dòng)開啟，使動(dòng)臂油缸提升四路與壓力儲(chǔ)能器接通，儲(chǔ)能器吸收進(jìn)入工作裝置液壓系統(tǒng)的振動(dòng)與沖擊負(fù)荷，減少振動(dòng)和顛簸，鏟斗內(nèi)物料的保持性也比較好，增加裝載機(jī)作業(yè)的穩(wěn)定性、安全性

12、和舒適性。電子稱量裝置已運(yùn)用于鏟裝需測(cè)量計(jì)費(fèi)物料的作業(yè)，由一個(gè)帶電子顯示屏的微處理器和安裝在動(dòng)臂油缸回路中的負(fù)荷傳感器、位置傳感器、打印機(jī)等組成。其工作原理是通過測(cè)量提升油缸的液壓進(jìn)行稱重，稱重過程為動(dòng)態(tài)稱重，即在鏟裝物料和連續(xù)提升的過程中進(jìn)行稱重、采集信號(hào)，通過智能電子秤進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，并編輯、打印。稱重誤差可在3以內(nèi)。人機(jī)工程學(xué)的研究與應(yīng)用已進(jìn)一步改進(jìn)和簡(jiǎn)化了司機(jī)的操作，卡特彼勒公司研制了一種用于工程機(jī)械操作的選擇控制系統(tǒng)，稱為直觀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可按司機(jī)的期望對(duì)機(jī)器進(jìn)行直觀控制，例如，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)控制柄時(shí)鏟斗就翻斗，當(dāng)將手拉向操作者身邊時(shí)動(dòng)臂便會(huì)向操作者身邊移動(dòng)。安裝這種系統(tǒng)后從來(lái)沒學(xué)過操

13、作裝載機(jī)的人可在兩三個(gè)作業(yè)循環(huán)后學(xué)會(huì)操作。近幾年來(lái)國(guó)外裝載機(jī)的設(shè)計(jì)和制造進(jìn)一步體現(xiàn)了以人為本的理念，要為司機(jī)提供一個(gè)更加舒適的環(huán)境，以達(dá)到他們稱之為全自動(dòng)化型的境地。大中型裝載機(jī)駕駛室普 遍采用翻車保護(hù)機(jī)構(gòu)(ROPS和落物撞擊保護(hù)機(jī)構(gòu)(FOPS，室內(nèi)安裝空調(diào)裝置；采用防 塵、減震和隔離材料；按人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的司機(jī)座椅可全方位調(diào)節(jié)，有的已達(dá)轎車座 椅的舒適程度，座椅右側(cè)還設(shè)計(jì)有擺放飯盒、水瓶及其它物品的地方，司機(jī)臺(tái)上安裝 AM/FM 立體聲盒式磁帶收錄機(jī)，有的還安裝網(wǎng)絡(luò)電話等，極大地提高了作業(yè)的舒適性。 結(jié)論 國(guó)外的新型裝載機(jī)通過將傳統(tǒng)的裝載機(jī)與新材料、新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備相結(jié) 合，制造出與時(shí)代發(fā)展相適應(yīng)的新型裝載機(jī)，提高了其的輸出功率，增強(qiáng)了自動(dòng)化程 度，減小了操作的復(fù)雜性，提升了可操作性、穩(wěn)定性及舒適性?？傊录夹g(shù)的應(yīng)用 增加了裝載機(jī)的系統(tǒng)優(yōu)越性，方便了操控員操作，使生產(chǎn)效率大大提高，增加了經(jīng)濟(jì) 效益， 充分合理利用資源， 盡量使效益最大化。