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發(fā)表于 2009-4-30 19:52:44
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本帖最后由 黃牛 于 2009-4-30 19:54 編輯 6 M* B* ~& |/ y; s
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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(guó)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(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,。
4 @+ t7 }5 I* v5 m& u2 n! R0 I 國(guó)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(jiǎn)述90年代中末期國(guó)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,。% u9 H7 X' \9 U* L
1 微電子技術(shù),、信息技術(shù)的普及和應(yīng)用
q0 h9 s" B% L 1.1 計(jì)算機(jī)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)
7 T2 n& L0 v: L6 m9 M# r) Y 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)亦稱(chēng)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。
# c! Q4 Z% o" ? ^. E 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(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng),，4個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)又充當(dāng)制動(dòng)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(gè)作業(yè)過(guò)程,，在最大車(chē)速范圍內(nèi)極大化發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率,。
% X& _" G% ^2 E4 z4 o 1．2 計(jì)算機(jī)管理及故障診斷,、監(jiān)控系統(tǒng) 1 D8 I9 L' q4 ~8 x
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(tīng)覺(jué)與視覺(jué)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,。! T g* t p# v8 E
例如，卡特彼勒公司90年代開(kāi)發(fā)的F系列和G系列裝載機(jī)都安裝有電子計(jì)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(tái)上裝有條形液晶顯示屏，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)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(jí)報(bào)警,。1998年推出的 Cat 950G計(jì)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(chē)?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(shí)還能把這些信息數(shù)據(jù)作為履歷記錄下來(lái),，無(wú)線(xiàn)傳送到辦公室用計(jì)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,。 N5 h6 H; d/ D. e; u! x9 C
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(pán)組成,，用來(lái)顯示和記錄各種信息，其自動(dòng)診斷功能記錄機(jī)器故障并儲(chǔ)存所有相關(guān)信息,，通過(guò)編碼可以防盜,。5 V9 n7 S9 R$ }3 k
凱斯（Case）公司21B、C系列裝載機(jī)也采用計(jì)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。7 w& o/ V+ ]$ N3 D
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(gè)ADS系統(tǒng),，可為司機(jī)提供故障類(lèi)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(shí)機(jī),。- z0 }9 i' q. C3 _
1．3 電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)
) v+ y" k: V2 _7 y; ~$ V 90年代中末期，國(guó)外大多數(shù)裝載機(jī)上都安裝有類(lèi)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(mén)、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(chē)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,。7 t6 f7 o$ H- V. x0 j
沃爾沃公司裝載機(jī)駕駛室內(nèi)裝有一臺(tái)微型計(jì)算機(jī),，其中裝有換擋程序。計(jì)算機(jī)接受和處理從發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器及車(chē)輛轉(zhuǎn)速傳感器傳來(lái)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(shí)刻自動(dòng)換擋且永不錯(cuò)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(dòng)換擋,。
) H. u. J) m4 H( p. v 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(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)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(méi)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(guò)程中的液壓損失,，節(jié)能達(dá)10％－15％，有效地分配發(fā)動(dòng)機(jī)功率,，提高整機(jī)經(jīng)濟(jì)性,。0 D, y! {2 [3 b S) b/ A Z
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(duì)動(dòng)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(shí)轉(zhuǎn)向所需動(dòng)力只有0．.2HP,；當(dāng)裝載機(jī)工作時(shí)工作裝置液壓系統(tǒng)在最大壓力時(shí)所需動(dòng)力只有0．7HP,。' s% S8 _1 N" L* t S9 N6 W$ {
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(pán)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(kāi)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，極大地簡(jiǎn)化了操作,。
, H( n. F! p( m: [/ o/ T 卡特彼勒公司950G上配用的轉(zhuǎn)向變速集成系統(tǒng)稱(chēng)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(shí),，方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度直接與車(chē)身鉸接角度連接起來(lái),，其特點(diǎn)是方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)半圈即可轉(zhuǎn)向，可提供更快和更精確的控制,。據(jù)稱(chēng),，該系統(tǒng)在一個(gè)臺(tái)班（8h）工作時(shí)間內(nèi)可使轉(zhuǎn)向圈數(shù)從1萬(wàn)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,。
! ^9 N4 M0 K$ W' _! p6 l9 B 2 動(dòng)臂及工作裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 9 _9 Y" F4 y. {3 W6 N( z8 n
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(kāi)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(lèi)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(kāi)闊,。, e* n6 O9 `3 j# r( ^9 v6 {, S
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(zhuān)利產(chǎn)品一一扭矩平行連桿機(jī)構(gòu)（TP）,，在鏟斗的整個(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,。 % z( ~1 d2 z3 q
德國(guó)O＆K公司為其小型裝載機(jī)設(shè)計(jì)有Lear連桿,；Schaff公司于2000年3月在Intermat展覽會(huì)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(lèi)，提高其作業(yè)的多用性和適應(yīng)性,。 3 強(qiáng)化輔助操作
3 g! P4 c, I, e, J8 ?/ F 3.1 司機(jī)輔助操作系統(tǒng) 4 N/ e6 P( S$ Q5 o
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(chē)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(chē)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。* L4 i( t4 d5 q' |! H: b: y( @
凱斯公司21B,、C系列裝載機(jī)上的計(jì)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(shí)該裝置會(huì)記錄裝載機(jī)的牽引力、作業(yè)時(shí)間,、空載時(shí)間,、熄火及點(diǎn)火啟動(dòng)次數(shù)、行駛速度等有助于計(jì)算裝載機(jī)完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)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。 ( |1 j4 z9 ~& s$ S' W
前幾年僅用于飛機(jī)和少數(shù)轎車(chē)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(huì)直接投影在司機(jī)車(chē)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,。! G# V2 M5 E% W
3．2 負(fù)荷自動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng) 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(chē)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(kāi),，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(kāi),；當(dāng)車(chē)速超過(guò)4.8km／h時(shí)系統(tǒng)由一個(gè)電子速度傳感器開(kāi)關(guān)控制的電磁閥自動(dòng)開(kāi)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,、安全性和舒適性,。' ~- @3 M" J: x+ X
cat950G配用的類(lèi)似系統(tǒng)稱(chēng)為行駛平穩(wěn)性自動(dòng)控制系統(tǒng)（ARC）。該系統(tǒng)中有一只氮一液儲(chǔ)能器,，通過(guò)管道與裝載機(jī)動(dòng)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(dòng)，有效地消除裝載機(jī)高速行駛時(shí)產(chǎn)生的顛簸，使鏟斗內(nèi)物料保持性好,，特別有利于長(zhǎng)距離的裝運(yùn)作業(yè)及轉(zhuǎn)場(chǎng)行駛,。$ I+ C" i# c+ q" o$ ~
日本小松公司W(wǎng)A500－一3上配用的類(lèi)似系統(tǒng)稱(chēng)為電控懸掛系統(tǒng)（ECSS）,，由主監(jiān)控器,、ECSS開(kāi)關(guān)、高低壓儲(chǔ)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(hào),，消除因高速行駛而引起車(chē)體的擺動(dòng)；可提供工作裝置上下移動(dòng)的伸縮性,，防止鏟斗中物料顛出,，使物料保持性好；還可使類(lèi)似縱向及垂直方向的低頻振動(dòng)降低40％一50％,。( P7 t i, l2 `# l
3．3 電子稱(chēng)量裝置 電子稱(chēng)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(guò)測(cè)量提升油缸的液壓進(jìn)行稱(chēng)重，稱(chēng)重過(guò)程為動(dòng)態(tài)稱(chēng)重,，即在鏟裝物料和連續(xù)提升的過(guò)程中進(jìn)行稱(chēng)重,、采集信號(hào)，通過(guò)智能電子秤進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和處理,，并編輯,、打印。稱(chēng)重誤差可在3％以?xún)?nèi),。
5 Y0 y( | e: d$ Y, k. ~9 ] 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(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(chēng)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(méi)學(xué)過(guò)操作裝載機(jī)的人可在兩三個(gè)作業(yè)循環(huán)后學(xué)會(huì)操作。
& j. O9 X- M, ^- U0 c* X 3.5 進(jìn)一步改善駕駛室內(nèi)環(huán)境 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(chēng)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(chē)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(chē)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(huà)等，極大地提高了作業(yè)的舒適性,。 |
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