电动工程机械发展趋势研究论文

随着工程机械品种和数量的不断增加，大量工程机械所消耗的资源、排放的污染物对环境产生了难以估计的负荷。为保护人类十分宝贵且有限的地球资源，实现全球可持续发展，提高操作人员的安全性及工作舒适性，努力达到人、机和环境的亲和，很有必要按照汽车行业的环保标准来设计工程机械产品。尽管目前工程机械尚未归并入限制排放的机动车行列，但随着国内外各大中城市对城市环境保护的日益重视，对机动车辆尾气排放用烟度、噪声等指标的限制愈来愈严格；特别是随着装载机等数量大的工程机械产品在市政建设中的使用量不断加大以及人们日益增强的环保意识，可以预见开发研制环保节能型产品是今后工程机械发展的趋势。鉴于此，徐工科技在装载机行业中率先推出了ZL40G环保型轮式装载机。 随着国家经济建设的飞速发展和国家大型工程项目的逐步开工，工程施工机械的品种和数 量已经达到了相当可观的程度，而且全球各地还在不断增加。但是大量工程机械所消耗的资 源、产生的排放污染物对环境产生了难以估计的负荷。为实现大量工程机械对环境的污染最小 化，保护人类十分有限和宝贵的地球资源，实现全球可持续发展的目标，提高操作人员的安全 性及工作舒适性，努力达到人、机和环境的亲和，很有必要按照汽车行业的环保标准来设计工 程机械产品，尽管目前工程机械尚未归并入限制排放的机动车行列。但随着国内外各大中城市 对城市环境保护的日益重视，对机动车辆的尾气排放及烟度噪声等指标的限制愈来愈严格；特 别是随着装载机等数量大的工程机械产品在市政建设中的使用量不断加大以及人们日益增强的 环保意识，可以预见开发研制环保节能型产品是今后工程机械发展趋势的潮流。鉴于此，徐工 科技铲运机械分公司在北京申奥成功后先行一步在装载机行业中率先推出了ＺＬ４０Ｇ环保型 轮式装载机。 可以说工程机械环境性能及对环境的负荷很大程度上是由设计阶段所确定的，因此开发研 制环保节能型工程机械从设计阶段开始就显得十分重要。下面笔者以在ＺＬ４０Ｇ环保型轮式 装载机开发设计及改进过程中就机械材料的选用与设计、所要遵循的要点和所需考虑问题作不 成熟的建议和设想。 工程机械产品所用制造材料的再循环利用与设计 尽量采用能再生利用的材料和资源。在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回 收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计尽可能 采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料再生的可能率。 在产品零部件设计中遵循长寿命、低能耗及减轻重量设计的原则。通常来说，延长产品 寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少能源消费和废气排放， 减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽 可能考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此工程设计人员应在保持主机各项性能 参数前提下尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强 度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率，从而降低对环境的负荷和影响。 尽量采用低环境负荷材料。一般在工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空 调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰件上使用难以自然分解且对 环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染。在仪表、散热器及 蓄电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选 用新型环保型材料很重要。 废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化。工程机械产品在设计初始阶段就要考 虑报废件处理简单；尽量降低处理的费用和污染度，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处 理或可作为燃料回收能量。 低公害、减振降噪、防渗漏、节能高效的工程机械产品设计 选用低公害发动机。发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油 耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷；目前欧美发 达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步提高排放、噪 声等环保性能指标，努力适应第三次排放法规要求。因此开发环保型工程机械首先必须选择长 寿命、高性能、低公害的发动机制造商供货。 降低整机振动与噪声的设计。减振与降噪应该是设计环保型工程机械产品最需关注的焦 点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与 车架之间的共振、噪声及动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与 动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎 岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪音。降噪除了选择低噪声的发动机外，主机的结 构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱 动，而可单独由液压马达带动，这样便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而 使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；另外可通过优化液压管路排列 来降低液压系统油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等有噪音源的覆盖件处设 计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为 本”的设计宗旨；还可通过合理设计主机各运动连杆机构铰接处销轴的公差配合来减少磨损的 噪声等等。 液压系统的清洁和防渗漏设计。保持传动液压油的清洁度对采用液压传动的工程机械产 品非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样 就可持续不断地除出油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常 用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过 高过快，大大延长工作油液的换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。另外通过采用增压 液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入 油箱，提高整个液压系统的清洁度。机械产品液压系统的渗漏对周围环境的污染是最严重最有 危害性的，也是目前机械设计中最难以解决的，因此整机所有液压管路采用耐腐蚀、防老化、 具备优良密封性能的进口优质胶管是很必要的；另外在某些局部软管易破裂的位置，为了减少 损坏软管的废弃量，设计时应在可能的条件下尽量使用硬管；对设计过程中只能采用软管的部 位并且容易破裂的位置，可考虑在油路安装锁止阀以阻止软管破裂时油液流出而污染环境。 系统高效节能的设计。能源的开发往往造成环境的破坏，改变地球的生态环境，加重对 环境的负荷，而能源的使用则会排出废水、废气、废热等直接破坏环境，危害生命，因此工程 机械的高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。故选用 电控高性能长寿命节能型发动机是研制环保型机械最基本的一环；另外在设计时采用双泵分合 流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术等都可达到节能降耗的目标。 工程机械产品人性化的设计 环保安全关怀型驾驶室的设计。如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、并经减震降 噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置具有室内外新鲜空气交换功能的无氟冷暖环保型空 调，并设计ＦＯＰＳ及ＰＯＰＳ驾驶室以确保驾驶员的可靠安全；室内布置应充分运用人机工 程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自 动换档装置、电子监控与故障自诊断系统，若再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机工 作环境，缓解疲劳，提高作业效率。 自动加脂装置设计或集中润滑系统的配置。机器在使用过程中，传统的人工手动往各铰 销加注润滑脂时，很费时费力，而且通常有多余的油液溢出来污染周边环境。因此研制环保型 工程机械必须设计自动加注润滑脂的设备，如集中润滑系统就能自动定时给各铰销加注黄油， 其加油量经过仔细计算后设定，可很好地保证各销轴得到足够的润滑而又没有多余的油溢出， 既环保又方便。另外对于小型机械，鉴于降低设计成本，可采用密封的销轴或使用新型材料的 特殊轴套、或设计二级防尘结构等防止外部异物的进入和内部油脂的排出，从而延长加注润滑 油的间隔，减少对环境的污染。 外观的美学设计。传统的工程机械产品一直是外形粗放、笨重的形象，开发环保型产品 更应注重外观美学设计，车身的流线型设计，达到机器和环境的谐和，给人以视觉上的美感。 如发动机机罩就可进行造型别致美观的流线型设计，整机的标识标牌应精心布置、设计，良好 的体现环保特色。 环保型机械是未来工业的必然发展一种载体，出现环保节能机械是一个国家的社会形态，只有从国家社会发展趋势出发，才是未来工业领域中的佼佼者，未来几十年是环保型机械的发展迅速时期，如今社会需要环保，然而一个国家的污染绝大部分来自于工业生产，环保型机械的出现符合了社会发展，所以说环保型机械的设计发展是社会各种因素的产物是国家最需要的，环保节能型工程机械的设计是工业中的灵魂。

首先应该描述一下 环保的重要性

加强工程机械的管理,提高工程机械的维修水平和管理技术,已成为增强企业竞争力,提高工作效率和经济效益的一个重要方法。下面是我为大家整理的关于机械方面的论文，供大家参考。

摘要：首先要加强自检，在上班的前、中、后期都要开展设备的安全检查工作，并且要定期组织检查。其次，对车辆安全检查也要提高警惕，在施工现场，机动性较强的车辆发生事故的可能性较大，必须对其进行强制检查。

关键词：工程机械;安全管理

1易出现的安全事故及原因分析

比较常见的安全事故有：设备损害、人身伤亡、引发火灾等，要从根本上防治这些事故，就要分析原因，从根本抓起。

(1)设备原因

设备方面的原因有很多，如：机械设备本身存在不安全因素，没有采用安全设计或忽视设备质量;零件有缺陷，又因检查不到位而使其蒙混过关，最终安装到机器上成为安全隐患;安全设施性能老化或不良;使用的相关材料不合格，如油料不合格就会损坏机器。很多企业在机械设备出了故障之后，只求“恢复原样”、“能将就用”就行，对落后设备、故障设备进行反复维修，而不进行必要的技术改造，致使工程机械严重落后。不仅耗油多、效率低，而且极易出现故障，最终增加维修费用、耽误工期，即使修理好了也很难恢复性能和精度，无法满足机场建设施工的要求，给施工带来不必要的麻烦。

(2)人为原因

人为原因主要如下：操作人员抱有侥幸心理，认为事故发生的概率低，故而对旧的设备不淘汰，对该检修的设备不检修;缺乏安全技术知识，不熟悉设备的操作规程，不能应付紧急情况，对有可能发生的安全事故缺乏预见能力;工作精神状况不佳，导致操作出现疏漏。事实证明，人的注意力不能长时间内保持高度集中，尤其是在机场建设这样快节奏、高压力的工作中，稍有疏忽，便容易导致安全事故;对队伍的管理纪律松弛，缺乏责任心，不认真检查，导致队伍间缺乏协调合作的能力。

(3)环境原因

在机场施工中，设备大多不是固定安装，因此为其保持一个好的作业环境几乎是不可能的。在噪音过大、照明不足、温度不适宜、地面松软、坡度过高等环境下，容易发生安全事故。例如在夜间工作时，由于光线不好，很容易使操作人员误判。此外，一些不可抗因素，如自然灾害等也会引发安全事故。

2机场机械设备安全管理措施分析

(1)严格挑选机械设备，完善机械设备进场质量检测

。部分企业为节省投资，不重视先进设备的引进与更换，对于旧设备也是抱着凑合用的态度，使得大量报废机械、落后机械充斥在施工现场，造成施工现场隐患重重。机场建设关乎人民群众生命财产安全，必须予以重视。首先，对机械设备应进行严格的进场检测和认真挑选，对于旧设备、已经淘汰的设备、状况差的设备一律禁止入场。其次，所有的设备都要进行登记，建好台账，退场时也要按照进场时的登记严格排查，以防设备遗漏在现场。最后，机场机械设备具有严格的技术使用要求，因此必须严格选择型号，并合理调配，按照规定使用设备，以减少磨损，延长设备寿命。机械设备必须严格放在指定的区域，每台机器都要配备专门的安全工作人员。对机械设备的使用，要采用安全防护装备，如自动显示、自动报警、自动停车等。

(2)加强操作人员培训，制定安全管理制度

对操作人员进行培训，包括技术培训和安全培训，并要求其持证上岗。培训工作要有计划、有针对性地开展，严把人员准入关。相关人员对设备要勤检查、多注意。操作过程中，工作人员除非有必要情况，否则不能离开驾驶室，还要严禁酒后施工，对乱扔杂物等现象也要严肃处理。在施工过程中，重施工、轻管理的问题尤为明显，这是因为在建设过程中，大多数企业只关注项目能否在规定时间内完工。而管理工作从表面看来并不能给施工进度带来明显的作用，也不能给企业带来直接的经济效益，这使得部分企业认为在工程机械管理上投入过多精力是一种浪费。为此，要制定机械的安全操作规程，同时制定合理、有针对性的安全管理制度，这是对操作人员进行安全教育的基础，也是分析事故起因的根据。此外，应制定科学的紧急预案并进行演练，发现问题要及时处理并总结经验。

(3)加强设备的安全检测

首先要加强自检，在上班的前、中、后期都要开展设备的安全检查工作，并且要定期组织检查。其次，对车辆安全检查也要提高警惕，在施工现场，机动性较强的车辆发生事故的可能性较大，必须对其进行强制检查。

参考文献

1产业集聚、集群与工程机械工业发展战略刘友金求索2004-08-3034

2磁流变技术及其在机械工程中的应用黄豪彩,黄宜坚制造技术与机床2003-04-1534

3GMM在机械电子工程中的应用研究现状王传礼,方平,丁凡电子机械工程2002-09-2534

4面向21世纪机械工程教学改革杨叔子,周济,吴昌林,张福润,戴同高等工程教育研究2002-01-30

摘要：工程机械智能化发展趋势不仅意味着工程机械需改变传统的运营模式，还需改变机械的运转操作流程，将其以集成化与智能化形式融入工程机械工作流程中，从而提高工程机械的工作效率，降低资源损耗，使工程机械能够高效率完成施工项目要求。本文针对工程机械的智能化发展趋势及发展展开探讨。

关键词：工程机械;智能化;发展对策

现代工程技术不仅需要具备集成化条件，还需具备一定的智能条件。伴随现代施工规模的不断扩大，传统的工程机械技术已难以适应施工项目的规模要求。为了使工程机械能够适应当前施工项目的发展趋势，工程机械需改变发展方向，融合目前的科学技术，纳入智能化技术，使工程机械的监控系统、检测系统、预报系统、维护系统等能够实现智能化管理，从而为现代施工项目提供更加高效的施工技术。

1工程机械智能化发展趋势现状

(1)工程机械智能化控制技术与单机集成化的发展趋势。工程机械智能化控制技术与单机集成化技术主要包括电液控制自动换挡变速器、编程控制、无人操作等技术。就我国目前的工程机械智能化发展趋势来看，其自动换挡技术在当前的应用更为广泛。该技术能够有效提高质量，为工程机械操作技术带来更多效益，并在技术应用上能够有效提高技术性能，减少传统工程机械的工作强度及工作量，对工作人员的工作负担也有一定的减轻作用。其中，自动换挡设备主要包含了液压式及电液式两种。液压式的应用模式主要是在汽车行驶过程中，将车辆的行驶速度、油门启动程度等参数转换为油压信号，从而利用油压信号来控制汽车的换挡阀，使汽车的换挡阀能够形成自动化换挡模式。电液式的应用模式能够把汽车行驶的速度、油门开度等车辆在行驶过程中产生的参数转换为信号模式，再将信号输入电子换挡控制器中，使电子换挡控制器来控制换挡阀，进而形成自动换挡模式，从而保障车辆行驶的安全性。电液式自动换挡技术能够与工程机械实现相互兼容，是目前工程机械实现电液一体化的重要趋势，也是创新智能条件的重要渠道[1]。

(2)工程机械智能化监控、维护、检测技术的发展趋势。工程机械的智能监控基本上以电子智能化为核心。该技术的主要应用是在线监控现场施工遇到的复杂情况，对工程机械执行一系列自动化监控，并对工程机械运转环节中的故障现象执行远程诊断及维修。该智能化工程技术的主要目的是为了针对机械故障现象及现场监控工作进行数字化、智能化和管理化维护。进入20世纪后，微型计算机开始在全国普及应用。许多国外工程机械企业开始尝试应用微型计算机，并在多个领域及设备中开启实验环节。经过多年实验取得一定成果后，工程机械智能化运营模式开始受到工程机械行业的一致认可，并逐步应用于工程机械的各个领域，取得了十分可观的效果。近几年，许多国外厂家开始在故障数据源输出部位及存储部位上安装电子监控设备，以便维修人员能够在查找故障因素时，利用故障代码的输出与输入进行故障分析，从而更准确地找出故障因素及故障类型。与其他国家相比，我国当前在工程机械领域中的智能化监控应用还比较薄弱，其故障诊断技术及监控技术还处于初级发展阶段，且其智能化监控系统也未在国内得到广泛应用，一定程度上阻碍了我国工程机械设备的发展及完善[2]。

(3)基于网络机群的智能化管理。工程机械的应用范围十分广泛，在当前不同建设项目中都有着非常重要的应用。以公路施工来说，级别较高的公路路面在施工时，往往需要借助不同类别的施工机械设备。同时，很多机械设备施工过程中具有随机特征，使工程项目在实际施工过程中，无法针对施工项目形成专门的机械配置，致使施工单位在针对项目投入大量的设备资金时，该机械设备并未得到有效应用，成为当前我国工程机械应用常常遇到的难题。在面对需要高性能、多类型的施工项目时，该项目在施工设备上往往需要投入更多的资金。同时，机群在施工协调上，其由于机械设备较多，协调能力十分有限，对施工项目的施工质量、进度都有着直接的影响。因此，在施工项目的工程机械机群配置及优化上，需将机群的协同工作进行效益发挥，以此降低施工成本。近几年，在我国工程施工频繁出现问题后，已有专门的研究人士开始进行大量研究。虽然在工程机械上取得了许多理论成果，但至今还未有科学的完善手段。因此，在工程施工过程中，其理论成果还未得到有效应用。当前，以网络机群作为工程智能管理及集成控制是当前工程项目建设继续完善的问题。这项设备部件能够有效优化机群的配置模式，还能对施工进度进行智能化管理，对施工项目的施工进度及质量都有保障作用[3]。

2工程机械智能化发展对策

(1)技术综合利用。面对当下施工项目多元化的发展趋势，其单一的机械设备配置已无法满足当前项目的建设需要。为了使现代工程机械能够满足多元化的施工项目需求，我国工程机械需扩大应用范围，并针对数字化技术、智能技术、网络技术等技术进行协调设置，将其进行综合利用，以此改变传统工程机械的应用模式及范围，使工程机械向综合方向发展。在工程机械智能化技术的综合利用方面，工程机械需将控制系统与集成系统技术进行双向控制，以使该技术在智能化发展中形成核心技术及单元技术。综合利用各项技术不仅能够有效提高工程机械的性能系统，还能充分结合我国国情，将工程机械技术实现自主创新应用，促进工程机械新型主导产品的开发，使我国工程机械产品在实现智能化发展。同时，也有助于在短时间内形成跨越式发展，提高我国工程机械的竞争力，从而形成产业化形式的运营模式，为工程机械的未来发展市场打下良好的基础。

(2)工程机械故障诊断技术的开发与应用。故障是工程机械在运行过程中时常出现的技术问题。该问题不仅影响工程机械设备的正常运转，也给工程机械设备带来较大损耗。为了提高工程机械设备的稳定性，我国在工程机械设备中的重点零件部位装置相关的故障诊断传感器系统，以利用传感器对工程机械以往的运行状态进行收集。例如，检测发动机设备的油温、油压等，并对发动机关键系统中的液压系统、燃油量、制动系统等参数进行准确检测。同时，结合机械设备的不同故障类型，采用不同等级的报警装置，使工程机械在运转过程中能够得到有效监视。一旦发现故障现象，立即发出警报提醒，促使工程机械故障能够第一时间采取完善措施，并记录该故障因素，做好预防措施，减少机械设备的故障机率。

(3)应用人工智能、网络通信等科技技术。工程机械智能化发展与科技技术的支持及创新有关。工程机械的智能维护系统与远程监控技术必然需要得到科技技术的融入及支持，从而促使工程机械智能技术得到有效开发。在工程机械故障因素上，利用远程监视技术及传感器，能够有效发觉机械设备的故障因素。对此，工程机械设备科将收集设备故障因素，针对机械的故障因素、预防方式进行整体分析，对机械设备最常出现的故障现象及故障部位进行故障诊断。同时，根据故障机理进行研究，主要包括液压系统、设备零件、散热器、制动器等多个系统部位。再针对典型部件的故障现象建立完善的故障模式系统及数据库系统，为机械设备的故障因素建立完善的故障数据系统，促使机械设备在今后遭遇该故障现象时，能够有效利用智能化技术进行维护，有效避免盲目的维护方式。

(4)开发工程机械智能管理系统——机群控制系统。项目正式施工前，调度员需对该机械设备系统进行详细了解，详细掌握其中施工车辆的车载控制系统。结合当前的实际状况优化机群配置，合理规划机械设备及车辆配置，并定期进行科学调度，科学安排施工车辆及机械设备的运行轨道、操作方式。同时，要对现场施工项目所应用的工程机械设备开展定期维护及保养工作，加强对机械设备的管理工作，精准了解每台机械设备的故障因素，以提高工程机械的维修能力。此外，工程机械设备的智能管理系统，还可以在一定程度上对施工现场的施工数据进行有效采集，对其中的工作机群进行合理配置及调度，以做好协同控制，使机群之间形成良好的网络通信，从而形成智能化控制与操作。

(5)开发机群控制智能机系统。对于当前的智能化施工机群系统来说，机群控制智能系统除了需涵盖基本的工程机械工程外，还需要具备一定的智能机配置，如机群远程故障诊断系统、机群远程故障维护系统、机载智能化系统等装置。这些智能化装置能够使施工机群实现远程控制，并同时实现智能化控制，增强各个机群信号的接受强度及效率，也使机群在面对远距离控制时能够自动做好系统工作，自动执行维护保养工作，有效提升机群的工作效率。

3结束语

综上所述，与西方国家相比，我国工程机械智能化的发展起点较晚，且应用范围上还十分狭隘，在多个领域中都还尚未得到有效应用。面对当前我国建设规模不断扩大，工程机械走向智能化方向发展已成为必然的发展之路。这不仅是施工建设所需，也是社会进步所需。从我国当前工程机械智能化的应用趋势来看，我国当前应用较为广泛的为单机集成化、网络机群的智能化管理、工程机械智能化监控、维护、检测等技术，极大提高了施工项目的施工效率及质量。发展对策上，我国需实现综合技术的应用，开发工程机械故障诊断技术，将智能化工程机械应用人工智能、网络通信等，加大智能技术的应用领域及范围，加快工程机械的发展速度。

参考文献

[1]胡春毅，郭凯.工程机械的智能化发展趋势探究[J].科技致富向导，2013，(11)：112-114.

[2]刘利槟.工程机械的智能化趋势与发展对策研究探析[J].信息系统工程，2013，(4)：136-137.

[3]耿平，朱培坤.浅谈机械工程智能化的发展趋势[J].科技创新导报，2012，(2)：52-53.