本帖最后由 黃牛 于 2009-4-30 19:54 編輯
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在經(jīng)歷了五六十年的發(fā)展后，到20世紀(jì)90年代中末期國外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平。信息技術(shù)的飛速發(fā)展又給裝載機(jī)技術(shù)的發(fā)展插上了飛躍的翅膀，基于微電子技術(shù)和信息技術(shù)的計算機(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、電子計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電子自動換擋變速控制系統(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、計算操作控制、檢測監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營和維修服務(wù)等各個方面，使國外裝載機(jī)在原來的基礎(chǔ)上更加“精制”；其自動化程度也得以提高，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、振動和排污量，保護(hù)自然環(huán)境；最大限度地簡化維修、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。
; J. ?& [4 M: H* G3 Q h 國外大型（斗容大于3．8m3）裝載機(jī)的整機(jī)使朋壽命已達(dá)20 9900h、司機(jī)耳旁噪聲只有 80dB（A），中型機(jī)（斗容為2．0－3．8m3） 的整機(jī)使用壽命已達(dá)17 700，而斗容小于 2m3的中小型機(jī)也已達(dá) 14 400。下面簡述90年代中末期國外裝載機(jī)采用的一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)及其發(fā)展?fàn)顩r。' i. U8 P' _& A4 G5 P
1 微電子技術(shù)、信息技術(shù)的普及和應(yīng)用
V' Y0 b7 R; [5 u7 r9 t 1.1 計算機(jī)控制的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)
& q: }0 o' x# I3 l6 e 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)亦稱自動控制系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)等，是電子計算機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用之一。它能及時地根據(jù)裝載機(jī)的工作負(fù)荷要求調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的輸出功率，使裝載機(jī)更有效地利用發(fā)動機(jī)的動力，減少動力損失，節(jié)約燃料，減少廢氣排量和噪聲；同時可使發(fā)動機(jī)長期在額定點工作，增加發(fā)動機(jī)的使用壽命。7 q0 U. w6 R4 k% z- @- } a4 K
例如，卡特被勒公司994D裝載機(jī)采用的新一代Cat3516柴油發(fā)動機(jī)就安裝有HEUI（電液控制的燃油噴射）裝置以及ADEM（先進(jìn)的柴油機(jī)管理）系統(tǒng)，可根據(jù)外載荷的大小有效地控制發(fā)動機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速，從而降低燃油消耗及尾氣排放，減少噪聲。馬拉松雷圖爾諾公司的L系列大型裝載機(jī)則采用電腦控制的柴油機(jī)一電子驅(qū)動系統(tǒng)，4個驅(qū)動輪同時又充當(dāng)制動器，其輸出功率可反饋到交流電機(jī)和柴油機(jī)，使轉(zhuǎn)速增加，從而提高工作總效率，使?fàn)恳矢哌_(dá)77％（普通裝載機(jī)為60％左右），此電腦控制系統(tǒng)能監(jiān)控裝載機(jī)的整個作業(yè)過程，在最大車速范圍內(nèi)極大化發(fā)動機(jī)的輸出功率。
4 d' O3 ~2 s, c 1．2 計算機(jī)管理及故障診斷、監(jiān)控系統(tǒng)
- p, U! W; B9 B0 v/ o: n4 J 計算機(jī)管理和監(jiān)控是90年代國外裝載機(jī)發(fā)展的一個重要標(biāo)志。計算機(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)十項參數(shù)，具有故障診斷和報警功能，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態(tài)，尤其在遇到突發(fā)或緊急情況時很容易顯示，并以聽覺與視覺相結(jié)合的報警信號提醒司機(jī)注意，有的還能提示故障排除的方法和程序。/ N2 `7 Y8 l) ^) p$ e
例如，卡特彼勒公司90年代開發(fā)的F系列和G系列裝載機(jī)都安裝有電子計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（CMS），用以取代E系列裝載機(jī)上安裝的電子監(jiān)控系統(tǒng)（EMS）。其司機(jī)臺上裝有條形液晶顯示屏，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能同時監(jiān)控發(fā)動機(jī)燃油液面高度、冷卻水溫、變速箱油溫和液壓油溫等11種功能。該監(jiān)控系統(tǒng)還具有故障診斷能力，并可向司機(jī)提供三級報警。1998年推出的 Cat 950G計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還配備有Cat指導(dǎo)診斷系統(tǒng)和以維修工具為基礎(chǔ)的Cat軟件包，使維修人員坐在汽車?yán)镉霉P記本電腦就能迅速而容易地診斷和排除故障。Cat992G在監(jiān)控裝載機(jī)各功能狀況并作出診斷的同時還能把這些信息數(shù)據(jù)作為履歷記錄下來，無線傳送到辦公室用計算機(jī)進(jìn)行分析，從而將電氣、機(jī)械故障防患于未然。Cat994D安裝有關(guān)鍵信息管理系統(tǒng)（VIMS），可密切監(jiān)視機(jī)器的健康狀態(tài)并診斷故障。% j" H l8 y R
沃爾沃（Volvo）公司的L系列裝載機(jī)上也安裝有Matris軟件包，用以監(jiān)控和分析裝載機(jī)的工作狀態(tài)；其小型裝載機(jī)上配有電子伺服控制及信息系統(tǒng)（ESIS），由液晶顯示屏和鍵盤組成，用來顯示和記錄各種信息，其自動診斷功能記錄機(jī)器故障并儲存所有相關(guān)信息，通過編碼可以防盜。. x4 O, L8 g! h7 Q6 Q
凱斯（Case）公司21B、C系列裝載機(jī)也采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其微處理器安裝在司機(jī)座椅的右側(cè)，也具有故障診斷和工作狀態(tài)液晶顯示功能。
( K% k `" {9 f' y: Y/ r 阿特拉斯（Atilas）公司于1999年推出的55、65、70和80型裝載機(jī)配有一個ADS系統(tǒng)，可為司機(jī)提供故障類型、原因等重要技術(shù)信息，并提示需要進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的時機(jī)。5 j; R6 t8 L8 |# d% v- y
1．3 電子自動換擋變速控制系統(tǒng)
9 s" L4 o/ h' c3 Y 90年代中末期，國外大多數(shù)裝載機(jī)上都安裝有類似卡特彼勒公司的電子自動換擋變速控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中有一個微處理器（CPU），能把從發(fā)動機(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，使變速箱在適當(dāng)?shù)臅r候自動換擋，可進(jìn)一步減少停車時間，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。同時能減少因行駛方向改變或因發(fā)動機(jī)處于高轉(zhuǎn)速時換擋所造成的換擋沖擊，減輕司機(jī)的工作疲勞。1 [5 g( _0 l5 S5 R6 r
沃爾沃公司裝載機(jī)駕駛室內(nèi)裝有一臺微型計算機(jī)，其中裝有換擋程序。計算機(jī)接受和處理從發(fā)動機(jī)傳感器及車輛轉(zhuǎn)速傳感器傳來的信息，并與變速箱殼體上的換擋電磁間接通，可使裝載機(jī)在最佳時刻自動換擋且永不錯位。利勃海爾公司的裝載機(jī)也能按預(yù)置的速度范圍（0－35km／h）自動換擋。
* M* X9 l$ k" Q! s 1．4 負(fù)載感應(yīng)變速控制系統(tǒng) 負(fù)載感應(yīng)變速控制系統(tǒng)能根據(jù)負(fù)載狀態(tài)自動調(diào)節(jié)車速及發(fā)動機(jī)飛輪扭矩，實現(xiàn)高速小扭矩或低速大扭矩的動力輸出，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)時負(fù)荷對動力的需求情況轉(zhuǎn)換全部或部分動力，而在沒有負(fù)荷時能把信號反饋到供油系統(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)10％－15％，有效地分配發(fā)動機(jī)功率，提高整機(jī)經(jīng)濟(jì)性。
/ m1 @3 H* y+ N9 K0 x Coyote公司的210HP裝載機(jī)上也裝有負(fù)荷傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)可把裝載機(jī)對動力的需求減少到驚人的程度，例如，當(dāng)裝載機(jī)行駛在道路上時轉(zhuǎn)向所需動力只有0．.2HP；當(dāng)裝載機(jī)工作時工作裝置液壓系統(tǒng)在最大壓力時所需動力只有0．7HP。
0 w- n7 {5 N# {2 Z3 o4 K9 |5 s 1．5轉(zhuǎn)向變速集成控制系統(tǒng)和命令控制系統(tǒng) 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操作手柄上，并采用簡單的觸發(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)的自然動作左右搬動操縱手柄來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，利用大拇指選擇換擋按鈕以實現(xiàn)前進(jìn)與后退、加速與減速行駛，極大地簡化了操作。
$ s2 e' v) B! T j$ g 卡特彼勒公司950G上配用的轉(zhuǎn)向變速集成系統(tǒng)稱為命令控制系統(tǒng)（CCS），由液壓回路與機(jī)械反饋系統(tǒng)構(gòu)成。轉(zhuǎn)向時，方向盤轉(zhuǎn)動的角度直接與車身鉸接角度連接起來，其特點是方向盤轉(zhuǎn)動半圈即可轉(zhuǎn)向，可提供更快和更精確的控制。據(jù)稱，該系統(tǒng)在一個臺班（8h）工作時間內(nèi)可使轉(zhuǎn)向圈數(shù)從1萬轉(zhuǎn)減少到1千轉(zhuǎn)，極大地減輕司機(jī)的操作疲勞，增加舒適性。( H9 V! P$ T2 z/ ^) g
2 動臂及工作裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
5 K! |' w( c% M% ]7 G 90年代中末期以來裝載機(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鏟斗傾斜角的調(diào)整，前方視野更加開闊。$ {' X. Y+ }) n& k
沃爾沃公司在其L500－L220D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），在鏟斗的整個舉升循環(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，而且在配用叉、吊等其它工作裝置時都具有優(yōu)良的作業(yè)性能。 + [0 U: Z s; m/ Q- J9 Y5 R2 }
德國O＆K公司為其小型裝載機(jī)設(shè)計有Lear連桿；Schaff公司于2000年3月在Intermat展覽會上推出了具有可折疊式新型連桿機(jī)構(gòu)的高卸位式SKL873型輪式裝載機(jī)等，進(jìn)一步增加了裝載機(jī)工作裝置的種類，提高其作業(yè)的多用性和適應(yīng)性。 3 強(qiáng)化輔助操作( o! d6 T& T/ g# M; L! e
3.1 司機(jī)輔助操作系統(tǒng) + F8 y$ C9 H/ ?0 k( L
近年來，國外裝載機(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)上安裝的電子計算機(jī)可編制作業(yè)循環(huán)程序，鏟裝作業(yè)自動化或部分自動化。例如從一個碎石料堆向卡車鏟裝碎石作業(yè)的一個循環(huán)為：放下動臂—-駛向料堆—鏟入料堆—提升動管并收斗一轉(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化，從而大大減少司機(jī)的操作。
) S3 r. T, t0 ]! N; ]" ] 凱斯公司21B、C系列裝載機(jī)上的計算機(jī)監(jiān)控系 統(tǒng)中有一信息記錄裝置，裝載機(jī)作業(yè)時該裝置會記錄裝載機(jī)的牽引力、作業(yè)時間、空載時間、熄火及點火啟動次數(shù)、行駛速度等有助于計算裝載機(jī)完成某項任務(wù)時作業(yè)效率的有關(guān)信息，為司機(jī)提供一些有助于操作、提高作業(yè)效率的信息。 + E5 K$ H7 E' g( ~! Y+ ?7 X6 i
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)的同時又能隨時對機(jī)器進(jìn)行監(jiān)控。
& U/ K9 e+ o8 z 3．2 負(fù)荷自動穩(wěn)定系統(tǒng) 德國漢諾馬格公司的大中型裝載機(jī)上安裝有負(fù)荷自動穩(wěn)定系統(tǒng)（ALS），用一對鋼膜氮氣儲能器安裝在前車架上，與裝載機(jī)動臂油缸相通。該系統(tǒng)可在幾秒鐘內(nèi)自動接通或斷開，視裝載機(jī)的工作狀況而定。當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行作業(yè)或低速行駛時系統(tǒng)自動斷開；當(dāng)車速超過4.8km／h時系統(tǒng)由一個電子速度傳感器開關(guān)控制的電磁閥自動開啟，使動臂油缸提升四路與壓力儲能器接通，儲能器吸收進(jìn)入工作裝置液壓系統(tǒng)的振動與沖擊負(fù)荷，減少振動和顛簸，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、安全性和舒適性。1 v. c' B0 x3 O+ ^. j) J
cat950G配用的類似系統(tǒng)稱為行駛平穩(wěn)性自動控制系統(tǒng)（ARC）。該系統(tǒng)中有一只氮一液儲能器，通過管道與裝載機(jī)動臂提升油缸的大腔相連，以吸收進(jìn)入鏟斗等工作裝置液壓回路的沖擊振動，有效地消除裝載機(jī)高速行駛時產(chǎn)生的顛簸，使鏟斗內(nèi)物料保持性好，特別有利于長距離的裝運作業(yè)及轉(zhuǎn)場行駛。# }, [" F3 ?% D0 ~
日本小松公司W(wǎng)A500－一3上配用的類似系統(tǒng)稱為電控懸掛系統(tǒng)（ECSS），由主監(jiān)控器、ECSS開關(guān)、高低壓儲能器及壓力速度傳感器組成，可根據(jù)裝載機(jī)的行駛情況發(fā)出控制信號，消除因高速行駛而引起車體的擺動；可提供工作裝置上下移動的伸縮性，防止鏟斗中物料顛出，使物料保持性好；還可使類似縱向及垂直方向的低頻振動降低40％一50％。, q/ i/ ?9 C" D; Y8 e
3．3 電子稱量裝置 電子稱量裝置已運用于鏟裝需測量計費物料的作業(yè)，由一個帶電子顯示屏的微處理器和安裝在動臂油缸回路中的負(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量提升油缸的液壓進(jìn)行稱重，稱重過程為動態(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，通過智能電子秤進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和處理，并編輯、打印。稱重誤差可在3％以內(nèi)。
/ \, c& d2 g7 {& E) h 3．4 直觀控制系統(tǒng) 人機(jī)工程學(xué)的研究與應(yīng)用已進(jìn)一步改進(jìn)和簡化了司機(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)的期望對機(jī)器進(jìn)行直觀控制，例如，當(dāng)轉(zhuǎn)動控制柄時鏟斗就翻斗，當(dāng)將手拉向操作者身邊時動臂便會向操作者身邊移動。安裝這種系統(tǒng)后從來沒學(xué)過操作裝載機(jī)的人可在兩三個作業(yè)循環(huán)后學(xué)會操作。% e* ^: {. E+ e+ }; R6 I/ l
3.5 進(jìn)一步改善駕駛室內(nèi)環(huán)境 近幾年來國外裝載機(jī)的設(shè)計和制造進(jìn)一步體現(xiàn)了以人為本的理念，要為司機(jī)提供一個更加舒適的環(huán)境，以達(dá)到他們稱之為全自動化型的境地。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)計有擺放飯盒、水瓶及其它物品的地方，司機(jī)臺上安裝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。 |
發(fā)表于 2009-4-25 13:45:50
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