第三節　液壓載重車的技術發展趨勢

近年來,液壓載重車融合現代微電子技術、儀器與控制技術和信息技術,向智能化方向發展。隨著國家加快工程機械電子信息應用技術研究及產業化開發的進程,各種機電一體化技術產品將被裝備到工程機械上,以實現工程機械作業的高效率、高質量、低成本,改善操作者的舒適性和安全性。如互聯網+時代大型液壓載重車液壓系統的動力控制(混合動力、功率匹配和再生),邏輯控制(大型DCS系統、新型總線技術),運動控制(速度、位置和加速度三環控制),運動合成(解耦控制、最佳空間軌跡控制),信息控制(GPS、人機互動、數據云技術)和健康控制(油液污染、吸空、壓力峰值)。

一、環保與再制造

1.環保技術

液壓載重車在施工作業中,會對環境產生化學和物理的污染,如發動機向大氣排放大量煙霧、液壓系統外泄漏和噪聲等。液壓載重車環保首先應選用低公害發動機,目前歐、美發達國家和地區正在通過采用一系列新的技術手段、措施或應用新型的環保燃料來進一步降低排放,減小噪聲,努力適應排放法規標準。降低整機振動和噪聲,是產品設計中最受關注的焦點問題之一。

保持液壓系統的清潔,不但可以延長換油間隔時間,減少對周邊作業環境的污染,而且能減少液壓元件故障與磨損,延長常用液壓元件的使用壽命。防止液壓系統的滲漏對周圍環境的污染,最有效的措施是液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優良密封性能的優質管路。

系統高效節能的設計,如果從減少發動機排放考慮,驅動系統可以采用電機驅動,或選用電控高性能長壽命節能型發動機。通常在保證正常工作的前提下,采用混合動力即電池組與充電內燃機合作驅動是目前環保型機械最常見的方案。

系統可靠性設計,運用高可靠性的成熟技術和借用經市場考驗后的成熟系列零部件,可延長各關鍵系統或零件的使用壽命,減少更換次數,減輕對周圍環境的破壞與污染。

2.再制造技術

科技部發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》中,再制造及全生命中后期管理成為制造領域的優先發展主題和關鍵技術之一。液壓載重車在通用性上比較差,需要根據客戶的要求進行設計和制造,屬于定制產品,再加上現場的施工條件惡劣,在完成一個項目之后基本不會被再次使用,這就對資源造成了極大的浪費。隨著液壓載重車市場規模的不斷擴張以及廢舊液壓載重車的數量越來越多,對液壓載重車進行再制造,一方面可以滿足市場的需求,另一方面還可以為企業降低成本,為國家節約大量的資源。對運梁車進行再制造的研究,有以下四點意義。

(1)再制造能夠充分提取廢舊產品的附加值

對廢舊液壓載重車進行再制造是對廢舊液壓載重車附加值進行提取的最有效的措施,是創造出新的價值的最有效的途徑。

(2)滿足工程建設,降低企業經濟成本

液壓載重車通常是定制產品,為特定的項目進行專門設計和研制,而且液壓載重車上有很多零部件是由制造公司自己設計和制造,屬于非標件。再制造的過程中,如果需要更換這部分零部件,通過購買的方式進行更換很難實現。通過再制造工程對這部分零件進行恢復性再制造,不但能夠滿足工程建設的需要,還能最大程度地降低企業的經濟成本。

(3)探索液壓載重車以及其他大型特種設備的再制造方法

運用先進的再制造技術,并且將再制造方面的高科技手段和傳統的液壓傳動技術相結合,積極探索液壓載重車再制造的方法。

(4)資源環境效益明顯

對廢舊液壓載重車進行再制造能夠體現很高的綠色度,再制造液壓載重車可以為我們國家減少環境污染,節約大量的資源,資源環境效益明顯。

當前在大型液壓載重車的設計上,對再制造的研究已經起步,積累了大量前期工程數據。在產品的服役至報廢階段,要考慮產品的全生命周期信息跟蹤。在產品的報廢階段,要考慮產品的非破壞性拆解、低排放式物理清洗,提升企業競爭力,實現環境、經濟和社會效益協調。

二、數字化、網絡化、智能化

通過采用高級控制策略,可以解決液壓載重車運動的穩定性問題,減少啟動和停止時的振動。液壓載重車傳統駕駛室中的儀表盤正迅速被電子監視儀表取代,并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,從而大大改善了人機交互界面。和信息技術結合的液壓載重車將更多地依賴傳感器來監視作業狀況,通過各種復雜模型、決策支持軟件和高精度的執行器,來按時、定位完成相應的任務和過程優化。液壓載重車智能控制技術還包括無人自動駕駛和遙控操作等內容。盡管目前液壓載重車的液壓?機械系統的智能化還處于初級階段,卻已對設備的性能與質量產生了重要影響。采用相關的智能化控制,液壓載重車的控制質量將得到顯著改善。

未來液壓技術的定位是:繼續在工程機械和冶金機械這兩大領域站穩腳跟,積極向新興的產業推進,液壓技術與液壓產品的發展趨勢如下:

① 工作介質向安全清潔無污染方向發展;

② 提高加工精度,減少泄漏;

③ 結合電子、計算機、網絡轉變控制方式;

④ 故障自動檢測,實現在線狀態監測與故障檢測。

三、大型裝備及施工技術新趨勢與新關注

1.安全化

大型精密裝備和大型路橋架設具有價格高、尺寸大、質量大、抗振要求高及應力變形要求高等特點,要保證其長途高速運輸和施工過程中的安全性。惡性重大傷亡事故關乎生命、社會,影響企業市場、存亡。要從裝備、技術、管理等多方面實現可靠性管理。專用車輛液壓控制系統通常根據車輛的現場功能和工況要求進行針對性設計,運輸車安全可靠的結構設計,是保證車輛正常行駛和所運輸裝備安全到達目的地的根本性安全指標,只有在保證車輛結構安全的前提下,對車輛的平順性、操控性、動力性、節能以及輕量化等進一步研究才具有實際意義。

2.社會化

通過行業學會、協會,組建跨界跨領域、物聯網的大型液壓載重車政產學研用的聯盟,協同共享發展,產學研密切協作,培育國內外市場的良好環境。通過綜合解決方案、全過程咨詢、技術咨詢,對企業、技術、大型裝備的發展論證,使企業與社會化、專業化結合。

3.智能化

通過數字化技術的發展,通過5G網絡的實現,可以充分發揮BIM、大數據、機器人、立體可視、VI方案先行的優勢。如利用北斗定位填補我國大型工程機械電液元件和系統作業軌跡控制空白。

主機對外部環境的感知與智能化操作:單機無人化智能操作控制技術,基于網絡的單機或機群集成施工控制與智能化管理技術。

主機內部性能工況感知與自主控制:系統智能化自主控制與健康管理(遠程智能化監控、檢測、預報、故障診斷與維護),牽引和調平等功能性控制系統智能化。

4.人性化

關注從業者的工作環境,提高復雜環境下操作人員的舒適性和安全性,實現綠色環保、節能低碳、低排放、環境友好、生態文明、高效率、低成本,提高產品競爭力。