現(xiàn)代工程機(jī)械行業(yè)的八大技術(shù)進(jìn)步(1)

從20世紀(jì)80年代到本世紀(jì)初，國外工程機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)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(shù)革命，工程機(jī)械產(chǎn)品的綜合技術(shù)水平躍上了一個新的臺階。電子技術(shù)、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(jī)械產(chǎn)品，計算機(jī)輔助設(shè)計、輔助制造及輔助管理裝備了工程機(jī)械制造業(yè)，IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也裝備了工程機(jī)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(jī)械行業(yè)。新的工程機(jī)械產(chǎn)品在工作效率、作業(yè)質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、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(jìn)一步的智能化和機(jī)器人化方向邁進(jìn)。

1　作業(yè)原理創(chuàng)新：新法破土與高頻振動

　　隨著科學(xué)技術(shù)研究水平的不斷發(fā)展，工程機(jī)械的作業(yè)理論也在不斷地創(chuàng)新。工程機(jī)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(shí)等。這些作業(yè)理論原先是以仿生學(xué)與牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的，而近現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展為工程機(jī)械作業(yè)原理的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。例如機(jī)械振動、脈沖、射流、光電效應(yīng)及熱物理學(xué)的應(yīng)用，為工程機(jī)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(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)等土方工程機(jī)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(qiáng)度的巖土，在一般情況下都可以降低單位土方費(fèi)用與提高生產(chǎn)效率，并且在靠近建筑物挖土?xí)r可代替鉆孔-爆破法施工。

　　振動壓路機(jī)是利用機(jī)械振動而又要達(dá)成“振地不振人”作業(yè)效果的最有力說明。高頻振動壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用是近代動力學(xué)在工程機(jī)械上的重要科研成果，在振動壓路機(jī)上同時應(yīng)用了振動與隔振理論。20世紀(jì)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(shí)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(shí)作業(yè)原理，并且形成了相應(yīng)系列的振動壓路機(jī)。沖擊式壓路機(jī)打破了原有傳統(tǒng)的圓柱形滾輪結(jié)構(gòu)，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(shí)深度隨碾壓遍數(shù)而遞增，在5m深處的壓實(shí)度可達(dá)90%～92%。沖擊壓路機(jī)具有靜壓沖擊、振動搗實(shí)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(shí)。

　　瀝青混凝土攤鋪機(jī)熨平工作裝置更是工程機(jī)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(xué)科高新技術(shù)的應(yīng)用。這其中的找平技術(shù)也可以應(yīng)用到平地機(jī)上，作為地平或坡面的精細(xì)找平。

　　高頻率機(jī)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(yùn)用了熱物理學(xué)原理。瀝青的乳化與改性都是一些化學(xué)物理反應(yīng)的具體應(yīng)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(jì)60年代開始應(yīng)用到了壓路機(jī)上，只十多年的時間就得到了推廣和普及。現(xiàn)在壓路機(jī)的行走、振動、轉(zhuǎn)向及制動等系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了全液壓傳動。液壓傳動大大簡化了壓路機(jī)傳動與操縱系統(tǒng)的設(shè)計，液壓傳動平穩(wěn)、操縱方便省力、容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和自動控制，從總體上提高了壓路機(jī)的生產(chǎn)效率與壓實(shí)質(zhì)量。現(xiàn)在國外市場上已經(jīng)很少見到機(jī)械傳動的壓路機(jī)了。

　　靜液壓傳動技術(shù)于70年代開始應(yīng)用到了推土機(jī)上，并且很快推廣到了一些中小型推土機(jī)和裝載機(jī)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(jī)與裝載機(jī)。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(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，能利用安全閥對機(jī)械和液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，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(jī)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(jī)，但靜液壓傳動在挖掘機(jī)上大量的推廣應(yīng)用也是在70年代。自80年代初以來，挖掘機(jī)從大到小正逐步實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動行走、回轉(zhuǎn)與挖掘的全液壓化。在國際市場上的挖掘機(jī)，已全部淘汰了各種機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。

　　誕生歷史比較晚的路面機(jī)械更是以全液壓傳動為主，如攤鋪機(jī)、穩(wěn)定土拌和機(jī)、路面銑刨機(jī)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(jī)上，液壓傳動已取代了以往的氣動。現(xiàn)代輪式起重機(jī)和樁工機(jī)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(yīng)用雖然已有很長的歷史了，但在移動式機(jī)械上使用尚不多見。這首先是因?yàn)殡妱訖C(jī)的能容量小，一臺電動機(jī)與同功率的液壓馬達(dá)相比，其重量和體積要大好多倍，這給機(jī)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(shí)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(hù)。目前電傳動主要用于大型礦車、大型挖掘機(jī)和大型裝載機(jī)上，以發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)-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(jī)，該機(jī)的所有回轉(zhuǎn)系統(tǒng)都用電馬達(dá)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(jī)和裝載機(jī)，這種電力拖動使用電纜傳輸動力而不必在機(jī)器上安裝發(fā)動機(jī)。