第三节　液压载重车的技术发展趋势

近年来,液压载重车融合现代微电子技术、仪器与控制技术和信息技术,向智能化方向发展。随着国家加快工程机械电子信息应用技术研究及产业化开发的进程,各种机电一体化技术产品将被装备到工程机械上,以实现工程机械作业的高效率、高质量、低成本,改善操作者的舒适性和安全性。如互联网+时代大型液压载重车液压系统的动力控制(混合动力、功率匹配和再生),逻辑控制(大型DCS系统、新型总线技术),运动控制(速度、位置和加速度三环控制),运动合成(解耦控制、最佳空间轨迹控制),信息控制(GPS、人机互动、数据云技术)和健康控制(油液污染、吸空、压力峰值)。

一、环保与再制造

1.环保技术

液压载重车在施工作业中,会对环境产生化学和物理的污染,如发动机向大气排放大量烟雾、液压系统外泄漏和噪声等。液压载重车环保首先应选用低公害发动机,目前欧、美发达国家和地区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降低排放,减小噪声,努力适应排放法规标准。降低整机振动和噪声,是产品设计中最受关注的焦点问题之一。

保持液压系统的清洁,不但可以延长换油间隔时间,减少对周边作业环境的污染,而且能减少液压元件故障与磨损,延长常用液压元件的使用寿命。防止液压系统的渗漏对周围环境的污染,最有效的措施是液压管路采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的优质管路。

系统高效节能的设计,如果从减少发动机排放考虑,驱动系统可以采用电机驱动,或选用电控高性能长寿命节能型发动机。通常在保证正常工作的前提下,采用混合动力即电池组与充电内燃机合作驱动是目前环保型机械最常见的方案。

系统可靠性设计,运用高可靠性的成熟技术和借用经市场考验后的成熟系列零部件,可延长各关键系统或零件的使用寿命,减少更换次数,减轻对周围环境的破坏与污染。

2.再制造技术

科技部发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中,再制造及全生命中后期管理成为制造领域的优先发展主题和关键技术之一。液压载重车在通用性上比较差,需要根据客户的要求进行设计和制造,属于定制产品,再加上现场的施工条件恶劣,在完成一个项目之后基本不会被再次使用,这就对资源造成了极大的浪费。随着液压载重车市场规模的不断扩张以及废旧液压载重车的数量越来越多,对液压载重车进行再制造,一方面可以满足市场的需求,另一方面还可以为企业降低成本,为国家节约大量的资源。对运梁车进行再制造的研究,有以下四点意义。

(1)再制造能够充分提取废旧产品的附加值

对废旧液压载重车进行再制造是对废旧液压载重车附加值进行提取的最有效的措施,是创造出新的价值的最有效的途径。

(2)满足工程建设,降低企业经济成本

液压载重车通常是定制产品,为特定的项目进行专门设计和研制,而且液压载重车上有很多零部件是由制造公司自己设计和制造,属于非标件。再制造的过程中,如果需要更换这部分零部件,通过购买的方式进行更换很难实现。通过再制造工程对这部分零件进行恢复性再制造,不但能够满足工程建设的需要,还能最大程度地降低企业的经济成本。

(3)探索液压载重车以及其他大型特种设备的再制造方法

运用先进的再制造技术,并且将再制造方面的高科技手段和传统的液压传动技术相结合,积极探索液压载重车再制造的方法。

(4)资源环境效益明显

对废旧液压载重车进行再制造能够体现很高的绿色度,再制造液压载重车可以为我们国家减少环境污染,节约大量的资源,资源环境效益明显。

当前在大型液压载重车的设计上,对再制造的研究已经起步,积累了大量前期工程数据。在产品的服役至报废阶段,要考虑产品的全生命周期信息跟踪。在产品的报废阶段,要考虑产品的非破坏性拆解、低排放式物理清洗,提升企业竞争力,实现环境、经济和社会效益协调。

二、数字化、网络化、智能化

通过采用高级控制策略,可以解决液压载重车运动的稳定性问题,减少启动和停止时的振动。液压载重车传统驾驶室中的仪表盘正迅速被电子监视仪表取代,并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,从而大大改善了人机交互界面。和信息技术结合的液压载重车将更多地依赖传感器来监视作业状况,通过各种复杂模型、决策支持软件和高精度的执行器,来按时、定位完成相应的任务和过程优化。液压载重车智能控制技术还包括无人自动驾驶和遥控操作等内容。尽管目前液压载重车的液压⁃机械系统的智能化还处于初级阶段,却已对设备的性能与质量产生了重要影响。采用相关的智能化控制,液压载重车的控制质量将得到显著改善。

未来液压技术的定位是:继续在工程机械和冶金机械这两大领域站稳脚跟,积极向新兴的产业推进,液压技术与液压产品的发展趋势如下:

① 工作介质向安全清洁无污染方向发展;

② 提高加工精度,减少泄漏;

③ 结合电子、计算机、网络转变控制方式;

④ 故障自动检测,实现在线状态监测与故障检测。

三、大型装备及施工技术新趋势与新关注

1.安全化

大型精密装备和大型路桥架设具有价格高、尺寸大、质量大、抗振要求高及应力变形要求高等特点,要保证其长途高速运输和施工过程中的安全性。恶性重大伤亡事故关乎生命、社会,影响企业市场、存亡。要从装备、技术、管理等多方面实现可靠性管理。专用车辆液压控制系统通常根据车辆的现场功能和工况要求进行针对性设计,运输车安全可靠的结构设计,是保证车辆正常行驶和所运输装备安全到达目的地的根本性安全指标,只有在保证车辆结构安全的前提下,对车辆的平顺性、操控性、动力性、节能以及轻量化等进一步研究才具有实际意义。

2.社会化

通过行业学会、协会,组建跨界跨领域、物联网的大型液压载重车政产学研用的联盟,协同共享发展,产学研密切协作,培育国内外市场的良好环境。通过综合解决方案、全过程咨询、技术咨询,对企业、技术、大型装备的发展论证,使企业与社会化、专业化结合。

3.智能化

通过数字化技术的发展,通过5G网络的实现,可以充分发挥BIM、大数据、机器人、立体可视、VI方案先行的优势。如利用北斗定位填补我国大型工程机械电液元件和系统作业轨迹控制空白。

主机对外部环境的感知与智能化操作:单机无人化智能操作控制技术,基于网络的单机或机群集成施工控制与智能化管理技术。

主机内部性能工况感知与自主控制:系统智能化自主控制与健康管理(远程智能化监控、检测、预报、故障诊断与维护),牵引和调平等功能性控制系统智能化。

4.人性化

关注从业者的工作环境,提高复杂环境下操作人员的舒适性和安全性,实现绿色环保、节能低碳、低排放、环境友好、生态文明、高效率、低成本,提高产品竞争力。