现代化工程机械的“灵性”所在-工程机械动态-中国路面机械网

2007-08-17 01:58:01

在人们的印象中，工程机械一直是些傻大黑粗、屁股冒着黑烟、发出隆隆叫声的家伙。专家指出，现代化的工程机械与传统的工程机械相比已经有了天翻地覆的变化，它们是赋予了灵性的产品，有灵性的工程机械是有“思维头脑”、“感觉器官”、“神经网络”、“五脏六腑”及“手足骨骼”的机电信一体化系统。
　　
　　工程机械的作业环境都比较恶劣，在人们的印象中，工程机械一直是些傻大黑粗、屁股冒着黑烟、发出隆隆叫声的家伙。无论是机器的外观还是驾驶室，都无法与汽车相比。不仅操作费劲，而且驾驶室根本没有一点舒适性可言。即使是在炎热的夏季，驾驶员也要在桑拿室一样的环境里完成各种作业。由于国产工程机械的安全性差，效率低，不仅工人的劳动强度大，还影响工程进度和经济效益。
　　
　　近几年随着技术的进步，这种局面得到了大大改善。自上世纪80年代以来，世界上许多大的工程机械制造商都投入很大的人力物力促进现代设计方法学的研究和应用。“以人为本”的人机工程学设计思想，开始在工程机械行业流行。注重机器与人的相互协调，提高人机安全性、驾驶舒适性，方便司机操作和技术保养，这样既改善了司机的工作条件，又提高了生产效率，有的国家对工程机械的振动、噪声、废气排放和防翻滚与落物制定了新的标准，甚至付诸法律。
　　
　　人性化设计让工程机械也会“思考”
　　
　　现在各类工程机械都设有防翻滚和落物保护装置，以保护司机的人身安全，并且都是与驾驶室分别设计和安装。驾驶室内有足够的人体空间和开阔的视野，并采取必要的密封、减振、降噪和控温措施。室内的座椅、操纵杆件、仪表与监视器都按人机工程学布置。为了减轻司机的疲劳，选用悬浮式减振座椅，并研制了气——液悬持系统的驾驶室底板。
　　
　　据业内知名专家尹继瑶介绍，电子技术在工程机械上的应用，大大简化了司机的操作程序，提高了机器的技术性能。利用电子控制可以自动选择机器的作业模式，例如挖掘机的3种作业模式——动臂优先、回转优先和微调整，串联振动和双轮全振动等。利用电子监测可以及时发现和排除机器系统的故障，例如发动机润滑油失压、风扇传动带断裂、液压油污染或过热和滤油器堵塞等，均能及时发出声响或灯光报警，利用电子传感器经微电脑处理可以自动检测机器的工作质量，如随机检测振动压路机的压实度，自动检测与调整沥青混合料的级配比例与出料温度等。
　　
　　美国消音技术公司研制了一种电子消音器，通过电子仪器分析发动机排气噪声的波形结构，并产生一种与之相位差180°的干扰声波，这种“抗噪声”与发动机排气的噪声相抵消，从而达到过滤消声的目的。这种电子消音器还可用于消除发动机的基本噪声和驾驶室内的噪声。通过消音和隔离的工程机械驾驶室内噪声可以降低到70dB（A）以下。另外，通过集中润滑、自动润滑及故障自动报警，大大减少了工程机械的维修工作量。美国德莱赛公司装载机铰接轴的润滑周期可延长到2000小时，更换机油和滤清器的周期延长到250小时；卡特彼勒公司装载机的日常检修时间缩短到3.45分钟，使用100小时的技术保养时间也仅有6~7分钟。
　　
　　尹继瑶说，工程机械在工程建设领域代替了人的体力劳动，扩展了人的手脚功能，但传统机械还未能解决好人的体力和生理负担问题，更不要说解脱人的精神和心理负担了。他指出，现代化工程机械应该是赋予了灵性的产品，有灵性的工程机械是有思维头脑（微电脑）、感觉器官（传感器）、神经网络（电子传输）、五脏六腑（动力与传动）及手足骨骼（工作机构与行走装置）的机电信一体化系统。机电信一体化并非机电与信息技术的简单结合，它所构成的系统必须具备5项功能：一、具有检测和识别工作对象与工作条件的功能；二、具有根据工作目标自行做出决策的功能；三、具有响应决策、执行支动作的功能；四、具有自动监测工作过程与自我修正的功能；五、具有自身安全保护和故障排除功能。这是工程机械智能化的一些具体目标。
　　
　　在工程机械的智能化过程中，自始至终充满着自学习技术和自适应技术的运用。现在机电信一体化技术实现了对发动机、液压系统和电气系统的全面控制，机器正在被赋予各种感觉与智慧。在工艺过程与工作状态实时监测的基础上，工程机械将从局部自动化过渡到全面自动化，并且向着远距离操纵和无人驾驶的趋势发展。随着人工智能的介入，工程机械将加快其现代进程，并逐步过渡到完全智慧化的作业机器人目标。到那时，一些新的机器人化作业程序就会应运而生。
　　
　　工业设计让工程机械成为“艺术品”
　　
　　工业设计是工业产品的造型设计，也称其为产品的艺术造型。机械产品的艺术造型应能体现其功能的合理性及外在质量的统一性，还应体现出产品的技术先进性和符合时代感的审美要求。
　　
　　工程机械的传统形象一直比较粗放，过去无论是制造商还是用户，都没有对它的外观给予过足够的重视和要求。据专家介绍，工程机械的造型设计可以使机器的形态与其结构、功能及使用要求相统一，并与人的生理及心理相协调。这种造型设计包括很多方面，如各部分的比例得当，形体流畅、色彩协调、仪表布置美观以及便于直观操作和有醒目的商标符号。现在世界各大公司都非常重视产品的工业设计，并且出现了专门的研究和设计机构。
　　
　　居世界领先地位的压实机制造商——德国宝马公司，其第三代压实机械的机器造型就是由工业设计专家Louis.L.lepoix设计的，产生了良好的综合效果。这个系列产品的拆装更换滤清器、传动件、软管及日常保养等都很方便。采用圆弧形的现代驾驶室和带倾角的发动机罩视野开阔、线条流畅，富有时代气息。驾驶室方向盘的高度与倾角可调，选用舒适的高靠背可调减振座椅，给驾驶员准备了良好的操作环境。仪器仪表盘设计合理，易于观察和控制，发动机罩的倾斜给驾驶员提供了良好的视角。液压转向器转移到了驾驶室外，以减少驾驶室内的发热与噪声。圆弧形的挡风玻璃和驾驶室的四个外支承可隔离噪声与振动，使室内的噪声低于70dB(A)。
　　
　　据介绍，现在很多工程机械都不同程度地开始注重工业设计，例如零部件布置尽量下移，以降低整机重心；适当地扩大支承面积，以增加机器的稳定度；左右布置尽量对称，以符合人的美感；去掉一些外观造型的尖角、棱边，以显示线条的流畅等。工程机械的油漆更是其工业设计的重要内容，整机的色调应能引人注意，增加作业环境的安全，并与野外施工现场的绿树田野相映衬、协调，使用套色的水平腰线和增加下车的色彩浓度可以增加机器的视觉稳定性等。
　　
　　尹继瑶强调，现在中外工程机械产品技术已从一个成熟期，走向了现代化的新技术革命，工程机械的综合技术水平已跃上了一个新的台阶。电子技术、微电脑、传感器、电液伺服与控制系统集成化，改造了传统的工程机械产品，计算机辅助设计、辅助制造及辅助管理，装备了工程机械制造业，IT网络技术也装备了工程机械的销售与信息传递系统，从而人们将看到的是一个全新的工程机械行业。新的工程机械产品在工作效率、作业质量、环境保护、操作性能及自动化程度诸多方面都是以往所不可比拟的，并且在向着进一步的智能化和机器人化方向迈进。就我国企业而言，虽然还有很长的路要走，但前景非常光明。

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