家的产品不断更新发展的同时,经过对现场产品细致的参观与分析,发觉一种技术——机电一体化,在挖掘机上也逐步显示了其地位。
广泛应用微电子技术与信息技术,完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统;消除或降低机器噪声;通过不断改进电喷装置,进一步降低柴油发动机的尾气排放量;研制无污染、经济型、环保型的动力装置;提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性,提高整机的机电一体化水平。
各种传感器、控制器遍布挖掘机每个角落,电子技术的发展使控制芯片的体积更小,功能更强,在挖掘机上几乎不占任何空间,能完全嵌入到各种部件内部,这也是将来挖掘机控制系统的发展方向。
我国工业装备自动化系统自主创新能力低下,自主知识产权匮乏。
具体表现在国产高端自动化产品奇缺,市场竞争力不强。
目前,我国国产高端成套专用控制系统或优化系统几乎为零。
我国大部分控制系统由于在高可靠性、高稳定性、高环境适应性,以及数字化、智能化、集成化等方面,与国外先进产品存在较大差距。
国产控制系统进入我国重大工程的关键装备、核心装备、主体装备十分困难,绝大部分被国外控制系统所垄断,国内外工程机械发展的总体趋势是发展快、水平高、产品更新换代频繁。
长期以来,资金投入不足,研发力量薄弱,缺乏现代控制理论、方法、技术的融入。
我国自行设计制造的大型挖掘机控制系统绝大部分由国外提供。
国内市场提出的要求是构建高端工业自动化硬件平台,提高新2 第1罩绪论一代主控系统产品质量。
面向大型工业过程瓶颈制约的关键装置关键性控制与优化系统。
紧密结合生产工艺,解决长期以来困扰相关工业生产的关键性检测技术、控制技术和优化技术,是高端工业自动化技术产业化的重要实施内容,许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,不取得了一定成果,但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
为了方便操作手查看机器的重要参数,实时的了解整机的状态,仪表技术已经广泛的应用到液压挖掘机中,只是出于成本的考虑,不同吨位的挖掘机采用不同层次的仪表。
一般说来,10吨以下的小型履带式挖掘机多采用机械式仪表或者黑白液晶显示屏。
仪表整体效果好,显示/监控系统界面直观,简洁,标识准确,易懂,便于进行操作。
在仪表方面,国内厂家都均已采用;但国外产品仪表的高品质性,值得国内的挖掘机生产厂家学习。
应开发对挖掘机各种工况可进行监测、控制并改善操作人员劳动条件的挖掘机。
虽然国内外平地机的基本结构和功能没有根本性的差异,但由于中国挖掘机行业起步较晚,技术发展缓慢,其技术水平落后于国外发达国家。
目前我国挖掘机产品的技术主要来自国外,多数制造企业没有自己的核心技术和专有技术,对引进国外技术的消化吸收也仅仅是实现部分国产化这样一个较低的层次上。
近年的发展,也是通过综合集成、类比设计或移植国外一般成熟技术,通过二次开发设计出的产品,多数企业的技术创新能力不足【2J。
以现代微电子技术为代表的高科技正越来越普遍地用来改造工程机械产品的传统结构。
成熟技术的移植应用已大大促进了挖掘机综合技术水平的进一步提高。
在满足新的技术要求前提下选择合理的价位,适应不同档次的用户需求是目前挖掘机的发展方面。
中国市场与国外市场不同,中国是发展中国家,经济实力等远远落后于发达国家,多种因素决定了现阶段的中国市场对挖掘机不需要很高的技术含量和高的配置,只要具有同样的作业功能和较好的可靠性,具有性能价格比的优势,就会有高的市场份额。
随着微电子技术向工程机械的渗透,现代挖掘机日益向智能化和机电一体化方向发展。
自20世纪90年代以来,国外工程机械进入了一个新的发展时期,在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品。
继完成提高整机可靠性任务之后,技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度,努力 山东大学硕十学何论文完善产品的标准化、系列化和通用化,改善驾驶人员的工作条件,向节能、环保方向发展。
总而言之,细节决定品质,智能化独领风骚,有特色才有品牌。
1.2.2发展趋势 机电一体化是液压挖掘机发展的必然趋势。
具体的来讲,液压挖掘机的机电一体化的应用包括很多内容,例如电子监控系统、节能、遥控以及故障智能分析,其中电子监控系统是其它技术的基础,只有掌握了设备实时工况参数,才能根据数据来调节挖掘机的运行状态,达到节能高效的目的。
国外的挖掘机如日本小松、美国卡特等都有各自风格的监控装置,不仅具有显示功能,还具有提高发动机功率利用以及故障自诊断功能,而国内生产的挖掘机多处于起步阶段,工作参数采用仪表显示,智能化程度不高。
比如徐州矿山机械厂生产的挖掘机配套的状态监测装置,是以美国卡特320B挖掘机为蓝本,经过改进而综合设计的一套适合国产挖掘机的监控装置。
为了改变国内挖掘机行业的现状,各大公司以及研究机构正在努力开发具有自主产权的电子监控系统,从国内外发展状况来看,液压挖掘机有以下发展趋势【31。
1)智能化控制在挖掘机上应用计算机控制技术,计算机自动监测液压系统和柴油机的运行参数,如压力、柴油机转速等,并根据这些参数自动控制整个挖掘机动力系统运行在高效节能状态,。
例如,凯斯挖掘机的发动机采用了FADEC全权数字控制电喷技术,这种智能发动机与PCS精确液压系统联合控制,根据工况 自动调整动力输出,伎作业效率与燃油消耗最佳匹配。
6缸24气门FADEC数字式电控直喷发动机,可以做到节油30%以上。
FDAEC发动机具有信息全面监控系统,能对发动机全面监控,譬如:当进气含氧量不足,柴油水含量超标、机油压力低、进气管温度偏高等情况会提前报警并且自动降速,全面保护发动机,降低故障发生率,大大延长发动机的使用寿命。
2)配备先进的监测系统利用电子技术、传感器技术开发的监测系统,对液压挖掘机的工作状态、工作参数进行监测,随时掌握挖掘机的各个状态参数,为发动机控制与执行机构提供所需的基础数据,在操作者与挖掘机之间建立信息交流的通道,它能及时给司机提供各种信息,实时监控作业工况,预报故障苗头并及4 第1章绪论时排除,还可以改善作业条件,提高司机的舒适程度,提高作业效率,还能够提高维修准确性和减少维修时间。
3)能够完成一些半自动操作如平地、斜坡的修整,虽然对驾驶员的要求降低,但是工作质量和效率将大幅度提高,如专门为挖掘机配套的挖掘机坡度控制系统Trimble GCS600,可以轻松实现工程施工中的土方挖掘、沟渠挖掘、坡度和造型,自动精确控制挖掘坡度和高度,即使新手驾驶员也能从容操作。
该控制系统具有四种模式:深度控制、斜破、造型控制、激光控制模式。
机电一体化技术融合了电子器件的信息处理和控制功能,为液压挖掘机行业提供了新的技术思路,是挖掘机技术的又一次飞跃。
电子监控是利用电子技术、传感器技术对挖掘机的工作状态进行监测,以便能够随时掌握系统的工作状态。
电控节能是机电一体化技术在挖掘机上的进一步应用,对监测到的数据进行计算、分析,然后控制挖掘机的状态,使之运作在节能高效的状态下。
轨迹控制是使挖掘机的挖掘轨迹按照预计要求进行,是液压挖掘机的深层次要求。
智能机器人是机电一体化在液压挖掘机应用的最终目的,在控制过程中实现体力和脑力劳动自动化,实现无人驾驶和遥控,以
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