数控机床的发展趋势
为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。
1、开放式
为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。
2、基于PC的第六代方向
基于PC所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
3、高速化、高效化
机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。90年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。
根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。
4、高精度化
精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（<10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。
随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μm。
5、高可靠性
数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率P(t)＝99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1的话（数控的可靠比主机高一个数量级）。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。
6、智能化
随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。
（1）应用自适应控制技术
数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
（2）引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
（3）引入故障诊断专家系统
（4）智能化数字伺服驱动装置
可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。
可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。
综上所述，由于数控机床不断采纳科学技术发展中的各种新技术，使得其功能日趋完善，数控技术在机械加工中的地位也显得越来越重要，数控机床的广泛应用是现代制造业发展的必然趋势。
国产数控机床现状及发展趋势分析
时间：2008-05-04 17:07 来源： 一大把机械圈 文字选择：大 中 小
20世纪80年代初，国内先后从日本、美国等国引进了一些CNC装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了批量生产，从而结束了数控机床发展徘徊不前的局面，推动了数控机床的发展。到20世纪90年代初，国内的数控机床及数控系统的生产具有了一定的规模，但前进中的数控机床产业正面临十分严峻的形势。进入WTO后，中国将进入日趋完善的国内外相统一的大市场，大量数控机床及数控系统进口，将对发展中的数控产业造成巨大的冲击。2003年开始，中国已成为全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。随着，“数字制造”这一新理念被引入中国制造业，有必要对国内数控机床产业的现状及趋势做些探讨。
数控机床的概念
数控机床就是在数字控制下，能在尺寸精度和几何精度两方面完成金属毛坯零件加工成所需要形状的工作母机的总称。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。
国产数控机床的发展现状
一、国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小
数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历了30年跌宕起伏，已经由成长期进入了成熟期，可提供市场1,500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中，五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。
它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于2台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数控机床品种日趋增多，国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴铣床.html' onmouseover=_javascript:showpos(event,this)" onmouseout=_javascript:ClearTimer()" target="_blank" style="color:#00A2CA">数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。
二、国产数控机床存在的问题
由于中国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能、水平和可*性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可*性还较差，数控产业尚未真正形成。因此加速进行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善数控机床和数控产业成为当前的主要任务。目前主要问题有：
三、核心技术严重缺乏
统计数据表明，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3 家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。数控功能部件是另外一个薄弱环节。
某种意义上说，功能部件将构筑21世纪现代数控机床。功能部件的性能和价格决定了数控机床的性能和价格。功能部件不是机床附件，它是数控机床的核心代表。国产数控机床的主要故障大多出在功能部件上，它是影响国产数控机床使用的主要根源。从国产数控机床的开发和使用来看，功能部件急需技术攻关。特别在数控刀具滞后现象反映相当强烈。国产数控刀具在寿命、可*性等方面差距明显，无论在品种、性能和质量上都远远不能满足用户要求。由于国产刀具品种少、寿命低，严重影响数控机床效率的发挥。调研企业进口的数控机床，配用大量进口数控刀具，由于价格昂贵，用户不堪负担。数控立、卧回转工作台，数控分度盘和数控电动刀架等数控功能部件市场中海外商家也稍胜一筹。
四、民族品牌与国际品牌差距明显
2004年6月一份广东机床用户的抽查情况透露，在数控机床的各个品牌之中，用户对欧洲、日本、美国、韩国和中国台湾等数控机床品牌的关注度已占全部市场的60%以上。品牌知名度上的差距，导致用户在选择加工设备时把更多的机会给了海外数控机床行业的一些“实力派”。如哈尔滨某发动机(集团)有限公司的缸体生产线是一条全自动加工线，其粗加工选用韩国大宇重工的专机自动线，精加工则选用了英国CROSS HULLE公司的专机自动线，缸盖加工线是由德国Cross. Huller公司制造的高速加工中心和专机自动线、德国产的全自动在线测量机、日本产的全自动密封检测机和清洗机组成的。曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，精加工线由日本的数控高速CBN 磨床、动平衡机、抛光机等组成。
机床数控系统的发展趋势
从1952年第一台数控机床在美国问世，至今已有40多年的历史，计算机数控（CNC）从70年代中期出现，到现在也已有20多年了，数控技术日趋成熟。特别是近几年来微型计算机、微电子工业及电力电子工业的迅速发展，微型计算机与CNC技术的紧密结合，使得开发和生产CNC系统的技术被越来越多的自动化装备生产厂所掌握。因此，就当今全世界范围来说，CNC技术已经不再被少数几个国家的几个CNC系统生产厂所垄断。到80年代末，几乎每个工业发达的国家都有了自己的数控设备生产厂，生产满足各自国家数控机床及其他机械装备所需要的数控系统。甚至很多大型的数控机床生产厂都有自己的产品，并部分出售数控系统。因此，CNC系统生产厂之间的竞争为激烈，数控技术的发展进入了新的阶段。
当代数控技术的发展具有下述特点：
1．广泛地应用微机资源
近年来被称为个人计算机（PC）的微型计算机发展很快，大规模集成电路制造技术的高速发速，使得PC的硬件结构做得很小。主CPU的运行速度越来越高。IPC386的主频是33MHz，IPC486、586的主频可达50～120MHz，新近Intel奔腾处理器（Pentium），主频已达450MHz。存储器容量也很大，体积很小，由于是大批量生产，使成本下降，可靠性提高。
在软件方面，操作系统的发展，特别是Windows的应用，使得PC的操作更为简便直观。CAD/CAM的软件大量地由小型机、工作站向PC移植，三维图显示及工艺数据库在PC上建立。再加上PC的开放性，吸引大量技术人员投入了软件的开发，使得PC的软件资源极为丰富。
因此，更好地利用PC的软、硬件资源，就成为各国数控设备生产厂发展CNC系统十分重要的一种方法。1992～1993年，首先是在美国及欧洲的一些小型的数控设备厂推出，例如美国的ANILAN公司推出的1100、1200、1400系列，意大利FIDIA公司的10/20/30系列，都采用了PC作为基板来开发自己的数控系统。现在连日本FANUC、三菱公司，德国的SIEMENS公司这些以生产专用CNC设备著称的公司，也都把采用PC资源，作为其发展的一个重要方向。他们都强调自己系统的“开放”。日本FANUC公司把采用PC的CNC系统称之为开放型CNC系统，有150、160、180及210等系列，并正发展一种将FANUC智能终端（一种与IBM PC兼容的平板式计算机）通过高速光缆与CNC装置连接的模式。
我国中国珠峰数控公司“八五”攻关成果“中华Ⅰ型（CME988）”也采用PC作为主控板，使该系统能充分利用PC的资源，跟随PC的发展而升级。
2．小型化以满足机电一体化的要求
随着微电子技术的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，体积越来越小。数控设备厂采用超大规模集成电路并采用表面安装工艺（SMT），实现了三维立体装配，将整个CNC装置做得很小，以适应机械制造业机电一体化的要求。
日本三菱电机株式会社，最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及实用型CNC MELDAS 520A系列，这两个系列都采用了32位RISC微处理器，实现超小型化的CNC装置，较原来的M310及L3、L3A，体积大为减小（H168mm×W76mm×D135mm），安装面积减小了一半，功能还有所提高。采用了超薄型显示器（9.5in的EL及10.4in的彩色LCD）。这个系统的微小线段加工能力提升至64m/min，最大快速进给速度为240m/min，其同步攻螺纹精度较M310提高了3倍，主轴定位时间缩短了30%。德国SIEMENS公司最新推出的SINUMERIK 840D主控组件选用386DX或486DX，具有1～4个通道，可实现直线及圆弧插补、螺旋线插补、5轴螺旋线插补及样条插补、圆柱插补等，共可控制32个轴，并有多种校正及补偿功能，体积仅为50mm×316mm×207mm。
3．改善人机接口，方便用户使用
为了使操作者能很容易地掌握数控机床的操作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采用对话方式，使用户使用方便，如西班牙FAGOR公司生产的FAGOR 8050系列，采用交互式编辑程序指导系统，简化程序的编辑，用简要的表格编辑程序，利用蓝图建立程序。其8050TC型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统（FAGOR800系列CNC系统），其操作面板使用了符号键，用户可以根据所需加工零件，选择加工程序，输入图形数据后，即可实现半自动或全自动加工。如果面板上的各种自动操作都没有被选上，则该CNC系统只显示坐标轴的位置值和主轴转速，操作者可以用摇柄或电子手轮对机床的各个轴进行手动操作，使用极为方便。
4．提高数控系统产品的成套性
数控系统包括CNC装置、主轴及进给伺服驱动装置，以及主轴电动机、进给电动机和与其相关的检测反馈元件。一个数控系统性能的好坏是与上述各个环节的性能密切相关的。为了满足机床用户厂的需要，数控设备生产厂都非常重视数控产品的成套性，使系统的各个环节都能很好地匹配，使用户获得最好的使用效果。
例如，日本FANUC公司开发了经济型的O-TD、O-MD CNC装置，与之相适应也开发了经济型的αC系列的效流伺服电动机及控制系统。日本大隈（OKUMA）公司，是一个传统的机床厂，现在也开发、生产并销售数控系统，作为一个机床厂生产数控系统，所以更重视机电一体化及产品成套性。该公司生产数控系统在软件上更结合机械加工的工艺要求，硬件上还自行开发了绝对位置编码器、无刷伺服电动机、交流主轴电动机、光栅尺等元件，同时还提供机床控制面板及控制柜、自动编程装置，为用户提供交钥匙工程。
5．研究开发智能型数控系统
所谓智能型的数控系统，早在80年代初期已经开始研究。当时FANUC公司推出的FS15系列，就称之为AI（人工智能）CNC系统，主要是在故障诊断方面采用了专家系统。系统利用所谓的推理软件，根据存储在系统中的知识库的经验，分析及查找故障原因。最近FANUC公司又在开展被称为面向21世纪的课题—IMS（Intelligent Manufacturing Systems），将无缝地（Seamless）把世界范围熟练工人的技术窍门（Know how）组合进行生产系统中去。
随着工业技术发展，要求制造过程更快、更容易，以适应生产需要，一种被称为智能闭环加工（Intelligent Closed-Loop Processes ICLP）技术被采用。这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力。图1就是智能闭环加工模型。
图1 智能闭环加工模型6．根据市场需要，开发适销对路的数控产品
高新技术是数控系统发展的一个方向，另一方面开发适销对路的数控产品也是适应市场发展的需要。我国是发展中国家，经济型数控系统在我国有着广阔的市场。因此，开发性能优良、价钱便宜的数控系统，满足我国市场需要是很有意义的。目前，我国的经济型数控机床每年需要量约为8000～10000台。虽然有几十个厂家在生产，价格也很便宜，但是多年来技术发展不快，性能及可靠性方面还存在一些问题，不能满足市场的需求。
德国SIEMENS公司在我国建立的合资企业—西门子数控（南京）有限公司，在1997年推出了SINUMERIK 802S。这种系统除采用G代码编程外，还有图形循环支持功能，通过软件键来进行转换。采用15.24cm（6in）彩色液晶显示，并采用两台步进电动机作为驱动单元，驱动力矩为3.5～12N.m，价格在3万元左右。这是西门子公司为占领中国市场所做的努力。
7．开发新的数控产品
随着机械加工技术的发展，对数控机床的性能要求越来越高，迫切地需要开发一些新的机电一体化数控产品来适应及满足这些要求。
例如，铝合金材料的大量采用，要求进行高速切削，以实现高的精度及低的表面粗糙度的要求，数控车床及加工中心主轴转速要求提高到10000～20000r/min，这对采用传统的机械传动是很难实现的。因此，将电动机的电枢直接与机床的主轴做成一体的“电动主轴”，就成为生产中急需的产品。目前，日本的FANUC公司、NSK公司，瑞士的IBAG公司，意大利的GANFIOR公司都在开发生产这种新产品。
同样，为了实现高速移动，要求开发“直线电动机”，用以直接带动工作台直线运动。日本FANUC公司生产的直线电动机，移动速度可以达到100m/min。日本的THK公司，德国的INDRAMAT公司、SIEMENS公司都在开发及生产这类产品。
综上所述，数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。未来的CNC系统将会使机械更好用，更便宜
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关于磨料磨具新的制造技术
前进中的磨料磨具行业
用途广泛的磨料磨具
透析吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠
之《振动清雪铲静动态强度分析》和最新除雪机械技术
王锡山
本人于2000年着重研发除雪设备，是“振动”除雪铲的发明人。研究设计除雪机械设备首先要保证除冰雪机械设备的使用性和性能的实现，现就吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠等教授之《振动清雪铲静动态强度分析》进行透析，并对除雪机械设备在设计中必须具备的结构加以简要说明，本人尽量达到语言通俗易懂，已引导研发机械设备除雪领域的思维不入误区，促进产品的发展。
吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠之《振动清雪铲静动态强度分析》（简称：《分析》），来源于2011年春天吉林大学受白山市一家企业之托，为该企业改进振动除雪铲的生产工艺的基础之上，该《分析》和实际相差很远。《分析》在【摘要】中提到的“振动”、“冰雪振碎”、“自动越障”以及【正文快照】中提到的“清雪铲可对压实的冰雪冲击破碎并予以清除”实属不切合实际。《分析》本身的概念和论述有误，其内容固然偏离实际，本人就此加以透析，以便对研发除冰雪机械起到正确引导作用，充实研发中的理论和实际依据，更好的服务于人民群众和社会。
一、除冰雪机械设备性能现状 目前在国内外没有一台真正意义上能够除掉路面上积冰的机械设备，原因之一是除雪机械相对其他机械发展的比较晚，各国没有对路面形成的冰必须清除等特别要求。原因二是冰的形成是典型的物质三态，即从液态水遇冷之后在路面上形成了固态，所以冰和路面的亲和力非常强，冰和沥青的硬度又基本相符，要想把两者硬度相符的物体剥离且不损坏路面，是机械力难以实现的，本人正在对路面冰的有效去除进行研发并有突破性进展，不久产品将会面世。
世界各国对路面积雪的清除都根据国情的不同有着不同的除雪机械设备，并有实际除雪效果。就我国冬季路面的积雪有一定的特殊性，碾压过的压实雪占70%以上，碾压过的压实雪在路面上的附着力非常强且具有一定的亲和力，目前国内外没有性能稳定的除压实雪机械设备。我国的城市路面和公路路面均有不同的凸出物体，这就迫使各种除雪机械设备必须要有很好的避让性，在这方面的性能所有的除雪机械都不是很理想，就是有避让性能的除雪机械设备其除雪效果也达不到要求。吉林捷盈研发生产的各种除雪机械设备经过市场验证，其除压实雪、冰雪混合物（雪没有完全形成冰）、自然积雪的效果非常好，当遇到路面凸出物体时能够自行越过，越过后伺服复位继续作业，这方面值得业内研究借鉴并值得重组扩大生产服务于社会。
二、透析吉林大学刘谊宾、汪秀山、马文星、吕景忠之《振动清雪铲静动态强度分析》（简称：《分析》）的概念 该《分析》在【摘要】中提到的“振动”、“冰雪振碎”、“自动越障”，的确不切合实际，除冰根本不能实现。
1、“振动”透析 除压实雪机械设备具有震动性能确实有一定效果但绝不是“振动”，震动与“振动”不是一个概念。震动是指机械设备整体有源震动，除雪铲作业执行结构部分是铲刃，铲刃具有震动频率超过5000次/min以上的功能并且和路面形成一定角度，对除冰雪能起到很好的作用，本人经过多年的研发已经完成这种震动铲并很快问世，这种震动铲能把冰雪震碎加以清除。“振动”是指机械设备有源往复运动的一种形式，“振动”对各种机械设备要有一定限制，“振动”的频率不能过高否则机械设备产生共振使设备无法作业。在除雪机械设备中，如果铲刃和路面形成的夹角适合除雪、“振动”连接部分结构的质量为300kg、“振动”往复8mm、频率600次/min、除雪机械整体不产生共振在相对平衡值的情况下，按着这组数据计算则铲刃单向“振动”线速度为4800mm/min，如果整体除雪机械设备作业速度设定50000 mm/min（3km/h），则铲刃没有实现往复“振动”，也就是“振动”在除雪作业中就没有实现 “冰雪振碎”的性能，所以【正文快照】中提到的“清雪铲可对压实的冰雪冲击破碎并予以清除”实属不切合实际。论述本身性能概念有误，其《分析》中的内容固然偏离实际。
2、“自动越障”描述不清 除雪铲除雪作业越过路面凸出物体性能很关键，这个性能决定了该除雪铲是否能够进行除雪作业。吉林大学照搬吉林白山企业生产的除雪铲结构、并申请的实用新型专利（201220271647.4），所阐述的主要结构和他人早在2010年申请的国家专利（201020162151.4）完全一样，该结构除雪铲在慢速除雪作业时可自动越过路面凸出物体，越过后不能自动复位，需要作业人员伺服复位，其“自动越障”的描述极易误导业内人士和使用者对性能的真实理解。本人设计的全自动越障复位除压实雪铲即将面向市场。
三、除雪机械设备在结构设计中的基本要求
1、除雪机械现状 我国冬季降雪的城市基本是降雪的同时车辆在道路上不间断行驶，这样城市道路上都是以压实雪为主，目前除了吉林捷盈生产的除雪铲外，没有性能稳定的除压实雪机械设备。因为铲刃和路面夹角的设计不合理、越障方面设计上的不足，导致各种除雪铲在作业时基本都对向下压力有限制，使除雪铲达不到除雪性能。整机除雪行走机械更是因为消耗件消耗太快、结构设计上有欠缺等因素导致性能不稳定。由于除雪机械的市场需求很大、又有一定的利润空间、一般的制造手段就可以实现等因素，就促使了有一定条件单位或个人有一个想法就生产并销售，使除雪机械设备市场鱼目混珠。
2、除雪机械设备在结构设计中的基本要求 越障结构设计和铲刃与路面夹角的设计直接影响除雪机械的性能。根据多年试验和对各种积雪的研究，城市道路除雪以除雪铲为最佳选择，根据路况和雪情的不同铲刃与路面的夹角30°—50°（形成的锐角）、铲刃越障结构以后翻滚式为最佳设计。压实雪的硬度和一般硬化路面的硬度差别很大，根据铁锹人工除雪的力学分析，除雪铲刃必须具备三点受力，这样铲刃就像人工除雪一样把压实雪从路面上剥离，但铲刃的材料要求很高，通过实验其硬度应在HRC52—58且要具有一定的抗冲击性，除雪铲除雪作业速度适合在5Km/h-30Km/h。
公路或高速公路除雪速度相对要求高、除净率比城市道路要相对低，因此铲刃与路面的夹角适合75°—80°（形成的锐角）、除雪作业速度适合在15Km/h-60Km/h。由于除雪设备的作业环境比较恶劣，在设计中要使设备整体能够承受各方面的承受力、材料的选择要使设备受力后具有一定的弹性变形。吉林捷盈生产的城市道路除雪铲和公路除雪铲是比较成功的设计，相关结构可以参考，但因知识产权原因不能仿制。
3、除雪滚刷 除雪机械设备中滚刷是不可或缺的设备，滚刷最大的优点是除净率高但只限于清除相对较少的降雪量的自然积雪。目前由于滚刷在结构设计上存在欠缺，在作业时滚刷对地面的压力不等，导致于转数或高或低甚至停车，刷丝的磨损也很大或从根部断裂，这是因为路面的不平整和挂载车辆轮胎气压的变化所导致，因此滚刷在结构设计上要消除或补偿这些因素带来的不利作用。
城市道路两侧是人行道，高架桥也很多，滚刷或其他除雪机械设备清除的积雪不能向两侧抛送或堆放，更不能重复作业，因此除雪机械设备要具有把清除的积雪直接抛送到运输车辆上的性能。
透析汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》
与最新除雪机械技术
王锡山
本人于2000年着重研发除雪设备，是“振动”除雪铲的发明人。研究设计除雪机械设备首先要保证除冰雪机械设备的使用性和性能的实现，现就吉林大学汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》进行透析，并对除雪机械设备在今后设计中必须具备的结构加以简要说明，本人尽量达到语言通俗易懂，已引导研发机械设备除雪领域的思维不入误区，促进产品的发展。
吉林大学汪秀山之《多功能振动清雪铲研究》（简称：《论文》）的论文，来源于2011年春天吉林大学受白山市一家企业之托，为该企业改进振动除雪铲的生产工艺的基础之上，该《论文》和实际相差很远。《论文》在【摘要】中提到的“抛扬效果”、“振动”、“越障高度”等理论，与实际设计理论相差很大，具有很大的片面性，任何机械设备只有最新的设计没有最好的设计，本人本着对技术负责、对产品负责、对社会负责的态度就此加以透析，以便对研发除冰雪机械起到正确引导作用，充实研发中的理论和实际依据，更好的服务于人民群众和社会，同时本人也把最新研发设计的产品技术及性能加以介绍。
一、除冰雪机械设备性能现状 目前在国内外没有一台真正意义上能够除掉路面上积冰的机械设备，原因之一是除雪机械相对其他机械发展的比较晚，各国没有对路面形成的冰必须清除等特别要求。原因二是冰的形成是典型的物质三态，即从液态水遇冷之后在路面上形成了固态，所以冰和路面的亲和力非常强，冰和沥青的硬度又基本相符，要想把两者硬度相符的物体剥离且不损坏路面，是机械力难以实现的，本人正在对路面冰的有效去除进行研发并有突破性进展，不久产品将会面世。
世界各国对路面积雪的清除都根据国情的不同有着不同的除雪机械设备，并有实际除雪效果。就我国冬季路面的积雪有一定的特殊性，碾压过的压实雪占70%以上，碾压过的压实雪在路面上的附着力非常强且具有一定的亲和力，目前国内外没有性能稳定的除压实雪机械设备。我国的城市路面和公路路面均有不同的凸出物体，这就迫使各种除雪机械设备必须要有很好的避让性，在这方面的性能所有的除雪机械都不是很理想，就是有避让性能的除雪机械设备其除雪效果也达不到要求。吉林捷营研发生产的各种除雪机械设备经过市场验证，其除压实雪、冰雪混合物（雪没有完全形成冰）、自然积雪的效果非常好，当遇到路面凸出物体时能够自行越过，越过后伺服复位继续作业，这方面值得业内研究借鉴并值得重组扩大生产服务于社会。
二、透析吉林大学汪秀山《多功能振动清雪铲研究》（简称：《论文》）的概念 《论文》在【摘要】中提到的“抛扬效果”、“振动”、“越障高度”等理论，与实际设计概念相差很大，具有很大的片面性。
1、“振动”透析 除压实雪机械设备具有震动性能确实有一定效果但绝不是“振动”，震动与“振动”不是一个概念。清除压实雪的铲主要在于铲刃和路面夹角的设计和越障结构的设计。震动是指机械设备整体有源震动，除雪铲作业执行结构部分是铲刃，铲刃具有震动频率超过5000次/min以上的功能并且和路面形成一定角度，对除冰雪能起到很好的作用（本人经过多年的研发已经完成这种震动铲并很快问世，这种震动铲能把冰雪震碎加以清除）。“振动”是指机械设备有源往复运动的一种形式，“振动”对各种机械设备要有一定限制，“振动”的频率不能过高否则机械设备产生共振使设备无法作业。在除雪机械设备中，如果铲刃和路面形成的夹角适合除雪、“振动”连接部分结构的质量为300kg、“振动”往复8mm、频率600次/min、除雪机械整体不产生共振在相对平衡值的情况下，按着这组数据计算则铲刃单向“振动”线速度为4800mm/min，如果整体除雪机械设备作业速度设定50000 mm/min（3km/h），则铲刃没有实现往复“振动”，也就是“振动”在除雪作业中就没有实现 “冰雪振碎”的性能，所以【摘要】中提到的“通过振动铲破冰除雪试验得出：对于不同的冰雪密度，振动铲的除净率均能达到95%，满足现代清雪的要求”实属虚构和想象。
2、“越障试验”描述片面 除雪铲除雪作业越过路面凸出物体性能很关键，这个性能决定了该除雪铲是否能够进行除雪作业。吉林大学照搬吉林白山企业生产的除雪铲结构、并申请的实用新型专利（201220271647.4）（汪秀山是参与人之一），所阐述的主要结构和他人早在2010年申请的国家专利（201020162151.4）完全一样，铲刃越障高度取决于其他相关结构件的尺寸，越障高度是以系列数据链的终端数据。随着铲刃不断在作业中的磨损，其越障高度也随之改变，除雪作业中任何时候都要随时有越障现象，所以《论文》中阐述“通过铲刃越障试验验证了清雪铲能够越过障碍物的最大高度为140mm”非常片面。能够使铲刃达到越障效果的机械结构很多种，本人设计的多种铲刃后翻滚式越障、全自动越障复位、无震动或振动除压实雪铲以及公路快速除雪越障除雪铲即将面向市场。
3、《论文》中的论述透析 除雪铲把积雪剥离路面后会随着除雪铲主板的弧度、作业行走方向的夹角斜度向一侧滑动排放。滑动排放的速度和高度和铲刃的材料、铲刃与地面的夹角、行走方向的夹角、主板弧度的大小、雪的粘度值、雪粒（块）的大小、雪粒（块）的密度、作业速度快与慢、天气温度高低等有直接关系，此类机械是以作业目的、作业效果、作业成本为终极目标的非标准机械设计，因此该《论文》中对该形式结构除雪铲的数据不符合实际。
《论文》中的“清雪铲抛扬效果良好”很片面。抛扬效果应由人行道、建筑物等不受影响而确定，更不能把积雪抛向市内公路高架桥两侧或堆积。
三、除雪机械设备在结构设计中的基本要求
1、除雪机械现状 我国冬季降雪的城市基本是降雪的同时车辆在道路上不间断行驶，这样城市道路上都是以压实雪为主，目前除了吉林捷营生产的无震动除雪铲外，没有性能稳定的除压实雪机械设备。因为铲刃和路面夹角的设计不合理、越障方面设计上的不足，导致各种除雪铲在作业时基本都对向下压力有限制，使除雪铲达不到除雪性能。整机除雪行走机械更是因为消耗件消耗太快、结构设计上有欠缺等因素导致性能不稳定。由于除雪机械的市场需求很大、又有一定的利润空间、一般的制造手段就可以实现等因素，就促使了有一定条件单位或个人有一个想法就生产并销售，使除雪机械设备市场鱼目混珠。
2、除雪机械设备在结构设计中的基本要求 越障结构设计和铲刃与路面夹角的设计直接影响除雪机械的性能。根据多年试验和对各种积雪的研究，城市道路除雪以除雪铲为最佳选择，根据路况和雪情的不同铲刃与路面的夹角30°—50°（形成的锐角）、铲刃越障结构以后翻滚式为最佳设计。压实雪的硬度和一般硬化路面的硬度差别很大，根据铁锹人工除雪的力学分析，除雪铲刃必须具备三点受力，这样铲刃就像人工除雪一样把压实雪从路面上剥离，但铲刃的材料要求很高，通过实验其硬度应在HRC52—58且要具有一定的抗冲击性，除雪铲除雪作业速度适合在5Km/h-30Km/h。
公路或高速公路除雪速度相对要求高、除净率比城市道路要相对低，因此铲刃与路面的夹角适合75°—80°（形成的锐角）、除雪作业速度适合在15Km/h-60Km/h。又于除雪设备的作业环境比较恶劣，在设计中要使设备整体能够承受各方面的承受力、材料的选择要使设备受力后具有一定的弹性变形。吉林捷营生产的城市道路除雪铲和公路除雪铲是比较成功的设计，相关结构可以参考，但因知识产权原因不能仿制。
3、除雪滚刷 除雪机械设备中滚刷是不可或缺的设备，滚刷最大的优点是除净率高但只限于清除相对较少的降雪量的自然积雪。目前由于滚刷在结构设计上存在欠缺，在作业时滚刷对地面的压力不等，导致于转数或高或低甚至停车，刷丝的磨损也很大或从根部断裂，这是因为路面的不平整和挂载车辆轮胎气压的变化所导致，因此滚刷在结构设计上要消除或补偿这些因素带来的不利作用。
城市道路两侧是人行道，高架桥也很多，滚刷或其他除雪机械设备清除的积雪不能向两侧抛送或堆放，更不能重复作业，因此除雪机械设备要具有把清除的积雪直接抛送到运输车辆上的性能。
四、本人最新设计的各种除雪机械性能 除雪机械设备的应用，使冬季清雪得到了快捷，但是由于除雪设备的使用环境特别恶劣，使用人群又得不到很好的业务技术培训，促使这个领域的产品要有很好的使用性能和性能的稳定。除雪机械设备的研制，是一个非常复杂难度很大的技术工程，经多年研究生产实验，各种路面除雪机械相继研制成功并问世并得到了市场好评，这些产品技术的问世标志着我国道路除雪机械领域跨越了一个新的发展时期，是一次质的飞跃，也标志着我国在除雪机械领域、路面清洁设备领域领先于国际水平。
根据我国道路建设的多样化的格局和我国的雪情，设计研发了全新的各种除雪机械设备，这些系列除雪机械设备能清除各种道路的积雪、压实雪并减少了清雪程序，降低了单位面积清雪成本，节约了清雪费用及降低了作业人员的劳动强度。通过各种力学分析和对各种路面雪情的分析，使各种除雪机械结构设计合理化，确保了系列除雪机械设备的使用性能和性能的稳定性。
1、抛雪滚刷 清雪滚刷是道路及时清雪的应急清雪设备，该滚刷自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是自然积雪，适合城市道路、公路、机场清雪作业，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2.4m—6m。该滚刷最大特点是路沿石以内的雪都能清除、清雪宽度大，不用人工或其他机械二次处理，节省大量人工和机械重复作业，适合各种工程车辆挂载，除净率90%以上，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后，滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷。
2、重型抛雪滚刷 清雪滚刷是道路及时清雪的应急清雪设备，该重型滚刷自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是各种自然积雪或轻度压实雪以及24小时以内的压实雪，适合城市各种道路作业，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该滚刷最大特点是能够清除轻度压实雪和清除路沿石以内的雪，不用人工或其他机械二次处理，适合各种工程车辆的拖挂，除净率90%以上，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后，滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷节省大量人工和机械重复作业。
3、公路除雪铲 公路除雪铲是道路及时清雪的应急清雪设备，能使公路的积雪快速清除，该型公路除雪铲自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪，适合城市各种道路、公路、高速公路作业，作业速度30km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除轻度压实雪以内的雪并实现快速清雪，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以把雪向道路两侧抛送，适合各种工程车辆的挂载，越障性能好、除净率90%以上。当运输车辆的雪满载后，除雪铲可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷。
4、城市道路除雪铲 城市道路除雪铲是城市及时清雪的应急清雪设备，能使城市道路的各种积雪及时清除，该型道路除雪铲自带动力，作业时挂载在各种运输车辆上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、24小时之内的重度压实雪，适合城市各种道路作业，作业速度15km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除24小时之内的重度压实雪以内的各种积雪，适合各种工程车辆的挂载，越障性能好、除净率90%以上，在清雪的同时能把清除的雪直接抛送进挂载的运输车辆，也可以向道路两侧抛送。当运输车辆的雪满载后，滚刷可挂在第二台运输车辆继续作业，更换挂载时间脱卦不超过一分钟、挂载不超过三分钟非常快捷，节省大量人工和机械重复作业。
5、压力角除雪铲 该型道路除雪铲作业时挂载在各种装载机上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪和重度压实雪，适合城市各种道路作业，作业速度15km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除重度压实雪以内的各种积雪，越障性能好、除净率90%以上。
6、刮式清雪铲 该型除雪铲适合公路、高速公路快速清除积雪，挂载在各种装载机上，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪，适合城市各种道路、公路、高速公路作业，作业速度30km/h以上，作业宽度2m—3.5m。该除雪铲最大特点是能够清除轻度压实雪以内的雪并实现快速清雪，越障性能好、除净率90%以上。
7、中置大、中型抛雪滚刷清雪机 该系列滚刷清雪机底盘为自行设计专用底盘，符合国家行走机械标准，清雪对象是各种自然积雪或轻度压实雪，适合城市各种道路、公路、机场清雪作业，非作业时速为40km/h，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2m—7m。该滚刷最大特点是能够清除轻度压实雪和清除路沿石以内的雪、清雪宽度大速度快，不用人工或其他机械二次处理，除净率90%以上，清除的雪可抛送到路基以外，抛送距离可根据要求进行调节，实现了实际意义的机械化作业。
8、中置轻型、重型除雪机 该系列除雪机底盘为自行设计专用底盘，符合国家行走机械标准，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、重度压实雪，适合城市各种道路、公路作业，非作业时速为40km/h，作业速度20km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是能够清除重度压实雪以内的雪，除净率90%以上，清除的雪可直接抛送到运输车辆上或抛送在路基两侧，实现了实际意义的机械化作业。
9、前置公路除雪机 该系列除雪机底盘是采用汽车厂生产的二类底盘，符合国家相关标准，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪，适合各种公路、高速公路快速清雪作业，非作业时速为90km/h以上，作业速度30km/h以上，作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是能够快速清除公路、高速公路上的积雪，除净率90%以上，清除的雪可直接抛送到路基以外区域。
10、双向驾驶道路联合除雪机 该系列除雪机为前后双向驾驶，不用更换作业单元总成操作方便，底盘为自行设计专用底盘，符合国家行走机械标准，清雪对象是各种自然积雪、轻度压实雪、重度压实雪，适合城市各种道路、公路、高速公路作业，非作业时速为40km/h以上，作业速度30km/h左右及以下，作业宽度2m—3.5m。该除雪机最大特点是前后双向驾驶易操作，转弯半径小，携带清雪滚刷、重型除雪铲以及抛雪机，根据路面雪情不同可选择作业单元进行作业，也可联合作业，能够清除重度压实雪以内的雪，除净率90%以上，清除的雪可直接抛送在道路路基以外，也可把雪装载在运输车辆上，实现了实际意义的机械化作业并一机多用。
五、道路清洁车
1、无刷无污染清扫车 全新设计无刷无污染夏季道路清扫车，在设计方面采用了独特而高端的结构设计，使道路污染物随着空气的流动被清除。由于结构方面创新，使路面重物体轻松的被收集到垃圾储存仓里。由于是无刷清扫清洁路面，所以给环卫部门减少了很多成本，也给国家节约了大量资金。
2、滚刷无污染通用清扫车 该滚刷是采用全新设计无污染一年四季通用道路清扫车，在设计方面采用了独特而高端的结构设计，使道路各种污染物及积雪一次性被清除。由于结构方面创新，使路面重物体及积雪轻松的被收集到储存仓里或道路两侧，实现一机多用给环卫部门减少了成本，也给国家节约了大量资金。
3、回收污水道路路面清洗车 目前路面清洗车在清洗路面时不能实际回收污水，路面的污染物最终还存在路面上。该技术生产的路面清洗车，采用合理的特殊结构根据流体力学原理，能够把清洗路面的污水回收到污水箱里，使污染路面的污染物能够彻底从路面上清除，达到实际清洗路面的目的。
环卫机械技术是一个广阔的技术领域，本人愿意探讨这方面的技术交流以便共同提高技术水平，制造出符合市场需求、价格低、性能稳定的产品，可通过邮箱和本人联系探讨。
