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工程機械強國夢論述

來源:網絡|發布時間:2021-02-13|瀏覽次數:
工程機械強國夢論述1工程機械的發展仍需繼續努力

工程機械的發展經歷了3次大的變革,第一次是動力系統的革命。內燃機的出現,解決了工程機械移動的動力源難題;第二次是傳動系統的革命,液體傳動(液壓和液力傳動)的出現為工程機械提供了良好的傳動裝置;第三次是操縱和控制系統革命,減輕了司機勞動強度和改善了操縱控制性能。國內企業在設計制造方面,也投入了不少精力,基本上跟上了時代的步伐。鑒于國內工程機械的發展不平衡,今后的發展方向,還應著重從以下幾個方面考慮:

1.1微型化、大型化與多功能化的進一步拓展

隨著人類對物質生活品質需求的日漸增長,工程機械產品的應用空間不斷得以拓展。為適應城市建設中狹窄施工場所、建筑物層內、地下工程、救災等作業環境的施工要求,工程機械逐步向兩端延伸,即微型化與大型化。此外,大型工程機械產品的需求量隨著大型工程的不斷增多而不斷增長。在使用過程中同一產品要求由單一功能向多功能方向發展,即在通用型產品的基礎上增加多功能模塊化部件或采用全新的模塊化設計制造,來實現產品的多功能。推土機已經開發出適應不同工況(如沙漠、濕地、高原等、)要求的多功能、高效節能的微型與大型產品;裝載機開發出廢氣排放小、斗容量大的大型、環保型一機多用型產品(可裝載、起重、抓物等);挖掘機也已經開發出大型、微型和水下等液壓挖掘機產品。多功能、多用途的工程機械對實現機械設備效能最大化有一定的作用,但與實際使用工況和用戶期望值還有一定的差距。

1.2力爭自動化、信息化與智能化的普及應用

2000年前后開始,以微處理器為核心的工程機械專用控制器由于可以滿足日益增強的自動化、智能化需求逐漸成為主流。從最初的手動控制到目前的專用控制器,工程機械控制器的發展,使機電液一體化技術的集成技術得以實現,提高了單臺工程機系統自動化的功能。有線控制、無線遙控的出現又使得機械的操縱性能得到大幅度提高。工程機械的自動化、智能化體現在以下幾方面:(1)計算機的故障診斷系統。機載計算機可根據各種傳感器的檢測信號,結合專家知識庫對機器的運行狀態進行評估,預測可能出現的故障;在出現故障時,通過工程機械控制面板上的報警信號和指示燈發出故障信息潔凈室www.hrjhgs.com,提醒操作人員可能潛在的故障部位或隱患,或指導駕駛員查找和排除故障;(2)自動控制系統:對工程機械液壓泵的排量和發動機的轉速進行自動控制;對工程機械液壓系統的負載實現傳感控制;對各功能機構的功率合理分配,凈化工程www.schrjh.com,并應用各種傳感器實現自診、自測、自調功能;(3)電子監控系統:監控工程機械發動機燃油量、機油壓力、冷卻水液面高度和溫度。監控工程機械液壓系統各種元件的參數;(4)遙控與安全防護系統:為了保證人機的安全,提高作業質量,在遙控中心對在惡劣施工條件下正在運行的機械實行實時監控。運用反饋信號精確控制。如工程機械的附著力控制系統、行駛平穩性控制系統、負載自動穩定系統、變速和轉向集成控制系統等智能控制系統;(5)精確作業控制與指導系統:基于GPS技術與數字地圖技術的導航系統,在駕駛室內裝有觸摸屏計算機,可實時顯示機器在作業區內的位置、作業區域實際值與設計值的差距及相關信息,即使是毫無經驗的駕駛員,也能有效地完成諸如坡度作業等作業要求。可實現坡度的精確控制,駕駛室內可視化顯示系統指導駕駛員精確作業。工程機械的信息化與智能化可以改善操作者的工作環境,提高工程機械各種故障的自我診斷能力和修復能力。例如:在一些特殊工況下(如高空、水下、嚴寒、高溫和輻射等),工程機械可以代替人工進行智能化施工作業,實現遠程控制與自動控制,實現施工作業的精確定位、故障診斷與修復。工程機械的信息化與智能化進程一般分為幾個階段:a.工程機械作業工況的監控;b.工程機械局部操縱自動化;c.在操作者掌控下的完全自動化;d.實現機械無人參與下的自動化;e.實現多工種機群作業現場的自動監控。在部分比較先進的機器上已經實現局部操縱自動化,如全液壓挖掘機。在一些較先進的機器上已經達到第三階段,在某些人無法涉足的惡劣環境下(如核電站故障診斷與排除),可以達到第4階段;只要工況需要,第五階段的實施也并不是遙不可及。3G技術的使用實現了工程機械無線遠程控制的基本目標,但無線傳輸速度慢,信號不穩定的現象制約了可靠性能的提升,后續的4G技術的使用有望解決這一難題。測控技術是現場工況取樣,數據分析的基本手段,但其中的傳感器技術的數據的穩定性、可靠性能有待提高;我國北斗導航系統的定位精度比美國的GPS全球定位精度要高,價格要便宜,有望取代美國的GPS全球定位。目前,我國工程機械自動化、信息化與智能化的水平,基本能跟上國際發展水平,但微處理器技術的制造能力有待提高,提高行業普及率是提升整體水平的關鍵。

1.3虛擬現實技術有巨大應用空間

要對大型工程項目進行現代化管理,就必須對施工機械設備的工作進度、工作狀態和運行方式等進行實時控制。適合這種控制要求的技術即為虛擬現實技術,是如何實現人與機器之間理想交互方式的技術。利用虛擬現實技術,計算機可以產生一個三維的、基于感知信息的臨場環境和交互性。虛擬現實技術將使計算機圖形接口的視窗消失,用戶可以直接進入到計算機模擬環境中去與計算機進行自然直觀的交互。操作人員在虛擬現實的模式下,在駕駛室里或在辦公室里對工程機械進行控制,達到人機合一。這種虛擬現實模式適合于特殊環境工況(如搶險救災、污染處理和核故障處理等)。在虛擬現實研究中,需要以下幾方面的技術支持:(1)位置識別技術。工程機械安裝有自動體識別系統,具有自動識別所處位置的能力;(2)位置誘導技術。工程機械按照事先設定的路線作業,假如位置識別技術確認其已偏離既定路線,應用位置誘導技術可控制工程機械自動復位;(3)作業對象的識別技術。作業對象的識別技術能夠隨時掌握作業對象的形狀、位置和大小等信息,保證工程機械準確、快速、可靠、高效地施工;(4)機群安全控制技術。在多工種機群作業現場,施工機械、設備和材料的存放,都會給遠程控制的工程機械作業造成的障礙。因此,遠程控制的工程機械應具有感知、警告、停止和安全域誘導等功能。由中央控制室進行各種作業機械的位置和作業狀態等項目的協調控制;(5)物性評價技術。在無人化的施工作業中,地層的物性必須由機械本身來判斷,機械應具有評價作業物性、品質以及相應修改、變更作業條件的功能。從“神十”的發射前的報道可以看出,在虛擬現實中展開了的宇宙飛船的基本結構,軍工企業帥先使用了這一技術。4G技術將逐步使用,其傳輸的速度可以達到100M,傳輸速度不是問題,計算機云計算功能的使用,將大大提高了數據處理能力,所以,虛擬現實技術的民用離我們不會太遙遠。

1.4可持續發展與綠色化是環境保護的需要

工程機械行業優化、創新產品設計,應用新材料、新工藝、新技術,減少廢物排放與資源消耗,增加可靠性和舒適性;通過計算機故障診斷技術、新型發動機節能技術等,提高設備的使用壽命,實現可持續發展。綠色制造技術是指產品制造過程中對環境影響最小,對資源利用率最高的生產技術。綠色制造的目標是使產品從設計、制造、運輸、使用到報廢處理的全壽命周期中,有害排放物和廢棄物最少,環境污染最小。目前工程機械國際市場競爭的重要指標之一就是良好的環保性。

1.5企業發展規模化、專業化和集約化是市場競爭的需要

大型工程機械企業集團將擴大規模,增加產品種類,成為綜合性的工程機械企業。零部件企業將由目前的規模小、分布散,向專業化方向發展,并與主機企業形成合作伙伴關系。主機廠的非核心零部件逐步由零部件企業生產,零部件企業將與主機企業同步快速發展,并超前開發模塊化零部件,推動主機企業的發展。許多主機企業已經成為設備開發與組裝廠。發動機、電子系統、液壓系統、橋、箱及其他零部件越來越多的依靠專業零部件企業供應。工程機械企業將遵循市場競爭發展的需求,進行集約化生產。逐步形成不同區域環境特點的產業集群。在產業集群內,產生一批互相支持、密切配合的大、中、小企業群體。現在湖南長沙、江蘇徐州、山東濟寧等地已經看到了這一發展趨勢。

2我國工程機械要解決的主要問題

我國的工程機械雖然發展速度很快,但與國際先進水平相比尚有差距。主要表現為:大型化、電子智能化、核心技術和高可靠性4個方面。(1)大型化:目前我國還不能生產大功率、大噸位傳動元部件,大型、特大型工程機械的發展受到限制。像大噸位叉車以及6t以上裝載機橋、箱、混凝土輸送泵車用的汽車底盤全部依靠進口。進口產品價位、時間都受人控制,長久制約著國產大噸位工程機械產品的發展;(2)電子智能化:工程機械由于工作條件惡劣(如高溫、嚴寒、露天、污染、水下等),施工對象復雜,工程質量要求高,工作時間長,有些還無法用人的感覺器官控制。所以它是一種集現代高科技(如傳感技術、控制技術、液壓伺服技術、虛擬現實技術、可靠度技術等)于一體的應用技術。工業發達國家已經研制出集機械、液壓、微電子與信息技術于一體的智能工程機械。我國目前只有在部分產品中采用;(3)核心技術:我國工程機械關鍵功能部件技術水平低,出口產品80%以上的關鍵功能部件都是靠進口。我國液壓件的核心技術仍掌握在外國人手里,以液壓件為核心技術的主機如挖掘機長期由外國人主導市場。專用控制器的核心技術是微電腦集成控制系統和電液控制閥兩個核心技術。前者一直依靠進口;電液控制閥基本研究成功。濕式橋的核心技術正在研究中,主要研究解決濕式摩擦材料的性能、可靠性及壽命問題,濕式橋的密封可靠性問題、發熱問題。尤其在高端產品領域,中國工程機械制造廠仍依賴于進口核心零部件,多數企業盈利能力較差,在核心技術上,自主開發創新能力不強。國內大企業競爭中,比的是產值和規模;往往忽視制造能力的提升,結果產生了大而不強的格局。反而有些小企業創新方面舍得投入,如浙江的一家年產值只有5億元的中小企業,投入了液壓泵、液壓閥的研制,還取得了一定的效果。中小企業畢竟能力有限,國內大型企業集團應該主動承擔開發核心零部件的重任,逐步減少對國外關鍵件產品的依賴,這是行業人士共同的夢想;(4)可靠性:我國工程機械在可靠性方面與國外有很大的差距,產品可靠性普遍較差。無故障時間和第一次大修時間,只有工業發達國家產品的1/2~1/5。只有少數產品的可靠性和耐久性性能指標達到國際先進水平。其主要原因是產品的精細化制造問題。工程機械可靠性指標是指從設計、制造、使用、管理、服務到維修等多個子系統的綜合性能(安全性、適用性、耐久性)指標。我國傳動元、部件生產基本上是粗放型經營,國內許多大型企業將零部件外委給小型企業,基本上是以組裝為主,通常只能檢測外形尺寸,對材質、熱處理工序沒有有效的檢測手段,造成質量問題頻發。例如:2007年在德國BAUMA展會上,中國的一臺66m泵車發生嚴重質量事故,斷裂的臂架當場從高空折斷就是一個典型案例。國內在學習國際先進的管理方法時,制度寫得好,執行不到位的現象比較嚴重,可靠性比較差就不難理解。如:“6S管理”和“精細制造”有相當一部份企業,只注重擺放整齊和現場的衛生。產品質量沒有太大提高。從國際品牌企業考察發現,產品生產的每一道工序,每一個工作步逐都有非常詳細的量化數據,刀具、量具的磨損有定期的檢測,沒有管理上的“死角”。控制好每一個生產細節,才是提高產品質量的關鍵。

1工程機械標準問題:標準的更新及制定要求更高的企業標準的速度跟不上工藝水平發展的速度。例如:JB/T5932.1-1991,密封履帶總成;以及四輪的標準:JG/T58-1999、JB/T2983.2-2001JG/T59-1999、JB/T11011-2010,俗稱“四輪一帶”。標準的制造精度定位在8~10級之間,使用壽命定在1500小時。2000年之前,國內的機加工的經濟精度一般也是8~10級,當時的標準是比較合理的。2000年以后隨著數控技術的推廣,數控機床的普及,材料和刀具的更新,目前機加工的經濟精度可達到了6~8級。國際品牌的“四輪一帶”的標準就定在6級精度,設計壽命8000~10000小時。制造標準是衡量一個國家的制造水平,也是指導企業生產的指南,實時更新工程機械的國家及企業標準,制定要求更高的企業標準對做強工程機械尤為重要;

2工程機械設計中容易忽視的問題:尺寸基準不統一;加工精度不統一;形位公差缺失“三個問題”,是產品質量的“設計隱患”。制造基準不統一,積累誤差會超出設計公差,即是單獨生產的零件是合格,在裝配時也會出現干涉,甚至裝不上的現象;精度不統一,產品質量高、低精度搭配,只能以低精度來衡量產品質量,整體質量提不高,增加了制造成本;形位公差的精度是影響裝配精度和運動精度的關鍵,凈化工程www.schrjh.com,對于運動的零部件,尤其重要。形位公差控制不好,將造成運動部件偏磨,發熱、產生噪音,振動等現象。工件提前失效,如:混凝土泵輸送活塞、S管;挖掘機的“四輪一帶”等。因此,設計人員對此要引起高度重視。

3待攻克的制造工藝問題:制造工藝的需要解決的問題很多,這里僅列舉幾個混凝土機械行業的問題,供業內人士參考:a.混凝土輸送缸的鍍鉻層工藝對環境污染很嚴重,不符合綠色制造的要求,高頻滲鉻技術正在研發中,有望替代現在的鍍鉻工藝;b.高鉻鑄鐵的耐磨性能是常規淬火鋼的3~5倍,從混凝土輸送彎管的高鉻鑄鐵使用情況發現,同一種成份的組織,金相結構不同,壽命也相差2~3倍,鉻的碳化物成六邊形,組織分布均勻的產品使用壽命最長,試驗數據表明,這種組織的耐磨性能是最好的,比國外同類產品還要好,但這種組織形成的幾率比較低,工藝條件還要進一步摸索,形成勻均組織的鑄造工藝的參數是今后重點研究的方向,也是為減少資源浪費的重要途徑。c.陶瓷材料是目前抗腐蝕好、耐磨性好、性價比高的耐磨材料,其耐磨性能是常規鋼材的5~10倍,價格是鋼材的2~3倍,是混凝土泵車輸送管入口端的理想耐磨材料,解決陶瓷材料的脆性問題是關鍵,燒結溫度和壓力是解決脆性的重要參數,摸索燒結工藝的參數是今后工程機械用陶瓷研究的發展方向,有廣闊的應用空間。

4管理層容易忽視的問題:a.材料熱處理淬火工藝容被忽視:熱處理工藝是提升工程機械零部件質量的關鍵工序,但國內熱處理工藝設備普遍存在差且老化的現象,利潤率低,中小企業生存困難,投入不足,技術更新不及時,將影響產品質量的提升,對于沒有熱處理工序設備,工序對外協作的主機廠,如果忽視這個問題,將會引起產品質量的大幅波度,為了避免類似“參展泵車折斷臂架的事故再次發生”,熱處理淬火工藝的嚴格控制是不容忽視的;b.成熟技術的連續性容易被忽視:技術的變更,往往被認為是創新,變更好了產生效益,變更不好將產生負面影響。如:薄壁管件內孔層硬化,高頻淬火是成熟的工藝,多年來用戶反應良好;為了提高生產效率,業內企業有人將其改為超音頻淬火,提高了生產效率一倍,結果在市場上出現大量的混凝土輸送管爆裂現象,造成了管件質量的大幅波動。為了降低爆管現象,被迫增加管壁厚度,增加了12.5%的材料成本,才將質量基本穩定,但產品的利潤大幅降低。從這個例子發現,盲目的“創新”只會適得其反,保持成熟技術的連續性是管理層不能忽視的大問題;c.新技術的自主開發容易被忽視:新技術的開發是搶占至市場至高點的關鍵,但新技術從開發使用到推廣有一個漫長的過程,當經濟形勢好市場旺盛時,開發新技術費時費力且看不到效益,容易被忽視;而當市場蕭條產品賣不出去,資金收不回來,資金相對緊張時,更容易被忽視。縱觀歷史,曾經的電冰箱行業,造紙業等許多企業都有一段輝煌經歷,是時代的“幸運兒”,但后續發展跟不上時代的要求被淘汰出局。時代在發展,技術更新速度是3~5年上一臺階,靠購買技術和并購優質公司是不可持續發展的。如果把技術引進比喻是“輸血”,那么技術的自主開發就是增強“造血功能”,只有“造血功”能加強了,才有保證可持續發展的動力。有些管理者總認為找不到高端技術人材,忽視國人的開發能力,中國有一句名言“千里馬常有,而伯樂不常有”,我國工程機械做強,缺的不是新技術,缺的是開發新技術的管理能力,如果這種管理能力不提升,時代的“幸運兒”將變得“不幸”,最終將被市場所淘汰。所以,新技術的自主開發是提升制造能力的關鍵,管理層不能忽視的重大問題。我國工程機械面臨的形勢是市場全球化、科技高速化、需求個性化以及競爭白熱化。這就要求我們科學、準確地預測未來,快速應對。這就需要我們提高行業產品性能和綜合實力,提高核心技術競爭力和可靠性。加強基礎工業的投入,提高行業標準,消化吸收各種加工藝,量化工藝標準是精細化制造的基本保障。前30年我國工程機械取得了快速發展,使工程建設的速度成倍的提高,城市建設如雨后春筍,道路,橋梁四通八達,解決了民眾的住房和道路行走的問題,令世人矚目。但是,我國的綜合制造能力不強,還停留在組裝階段,核心零部件還要從國外進口,是提升市場競爭力的“瓶頸”。隨著我國城鎮化建設、交通建設以及整個國民經濟建設的發展都預示著工程機械行業的美好前景。預計未來20年內,我國工程機械行業都能保持持續穩固增長。中國能否從工程機械制造大國變為工程機械制造強國,就看在“十二五”期間,國內企業工藝制造水平能否快速提升,能否把發動機、高壓液壓泵和馬達、變速箱、大型汽車底盤等機械零部件和微處理器做大做強。因此我們必須發展科技,節約資源,減少廢物排放,提高經濟效益,促進部分資源循環利用,實現經濟、政治、文化、社會、生態文明協調發展,真正實現習近平同志提出的“中國夢”。

作者:高文安 劉建華 單位:山西建筑職業技術學院 中聯重科股份有限公司  在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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