壓路機等工程機械技術的六大發(fā)展方向

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隨著我國工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市場化、國際化進程深入發(fā)展，信息技術、綠色環(huán)保、節(jié)能技術、可靠性正向其領域加速滲透，各類技術間的相互融合更加頻繁，將引發(fā)以綠色、可靠、耐用、安全、減量、智能為特征的新一輪工程機械技術系統(tǒng)變革、學科突破和產業(yè)革命，推動工程機械向綠色、智能、超常、融合、服務化方向發(fā)展。 1.全壽命周期綠色化 壓路機等工程機械全壽命周期設計理論和綠色設計制造系統(tǒng)方法，是實現(xiàn)工程機械全壽命周期的綠色化的必然選擇，是未來工程機械技術發(fā)展的重要領域和研究方向。 工程機械全壽命周期綠色化應考量產品設計、制造、使用與回收利用的系統(tǒng)化和一體化，將現(xiàn)代生態(tài)化設計技術及其知識庫和數(shù)據(jù)庫運用于工程機械設計全流程，使產品最大限度節(jié)約資源，減少污染，合理充分地利用有限的資源。全壽命周期設計不僅要設計產品的功能屬性，而且要顧及產品的環(huán)境屬性，覆蓋制造、營銷、物流、使用、維修、回收、再利用全壽命周期過程，具體設計方向可包括材料生產的減量化、設計制造的輕量化、運行維護的低耗化、回收再生的充分化等。 2.可靠性保質設計 國工程機械產品功能及性能參數(shù)與國外標桿相差不大，但可靠性與國外同類產品相比差距顯著，僅為國外1/2。造成這種差距主要原因有四點：一是產品開發(fā)急于求成，先做再試，屢試再改，缺乏系統(tǒng)可靠性設計方法的源頭研究，投入不夠，被動應付；二是對產品的載荷環(huán)境認知不足，缺乏基礎數(shù)據(jù)積累及升華；三是缺乏工藝制造可靠性系統(tǒng)研究；四是系統(tǒng)的可靠性試驗、檢測技術與標準不完善。 對此，行業(yè)應針對工程機械整機及關鍵零部件（結構、傳動、電氣、液壓、控制、軟件）開展可靠性設計理論與評估方法研究，包括基于載荷譜及故障數(shù)據(jù)采集與分析技術，綜合多因素影響的整機系統(tǒng)可靠性分配技術，建立概率與非概率混合可靠性模型，計算結構混合可靠度，形成整機及關鍵零部件、結構件的可靠性分析與設計技術，關鍵件結構件剩余壽命預測技術。 3.結構強度定壽設計 壓路機等產品壽命與客戶的使用成本息息相關。而工程機械的結構、工作裝置多為焊接結構件，裂紋、斷裂時有發(fā)生，究其原因是缺乏強度定壽設計理論的支撐。 因此，行業(yè)急需開展三方面的工作：一是基于在線檢測、無線傳輸、同步記錄技術的工程機械多維作業(yè)載荷譜、路面譜的采集、編制、重現(xiàn)、保真研究，開發(fā)測試儀器裝備，建立工程機械分類分級（工作級別）載荷譜庫；二是基于典型結構焊接構件的疲勞試驗，建立不同斜率常數(shù)的特征疲勞強度數(shù)據(jù)庫；三是基于應力幅-極限狀態(tài)法的疲勞強度定壽設計理論、概率論的極限狀態(tài)法非線性設計理論，開展工程機械結構抗疲勞非線性設計，保證結構的設計壽命。 4.健康狀況監(jiān)測與剩余壽命評估理論 產品的壽命往往還蘊藏著安全風險。截止2014年，我國起重機保有量240萬臺，工程機械700萬臺，產品壽命區(qū)別很大。 為此，行業(yè)要積極開發(fā)高可靠低成本的工程機械液壓系統(tǒng)監(jiān)測裝置，及時監(jiān)測整機典型敏感點健康狀況。同時，要變被動修復為主動預防，實現(xiàn)結構件、傳動件剩余壽命預測，對早期損傷提出預警和經(jīng)濟性評估，及時保養(yǎng)維修更換，在保證整機無故障工作時間前提下降低維修成本，有效防止發(fā)生二次損傷，避免災難性失效發(fā)生。 5.節(jié)能減排綜合技術 工程機械屬于典型的能耗高、排放大的機械設備。據(jù)日本某挖掘機企業(yè)的測試：在正常作業(yè)的相同時間內，20t級挖掘機廢氣排放量相當于30輛小型汽車。 因此，我國工程機械行業(yè)急需開展基于動力匹配與控制優(yōu)化的智能技術，即在保證動力性前提下，使發(fā)動機工作在經(jīng)濟耗油區(qū)，通過合理匹配參數(shù)和電噴控制，在大負荷時輸出大驅動力，小負荷時輸出高速度，充分利用發(fā)動機功率，減少功率浪費。 基于機電液融合傳動方式的改善技術，即發(fā)揮液力、機械、液壓傳動的無級變速功能和負荷自適應功能。 基于能量回收高效元件、混合動力系統(tǒng)的能量回收技術。國外最新典型產品平均油耗降低顯著，已開始投放市場，據(jù)稱可實現(xiàn)節(jié)能25%。 6.動態(tài)感知與決策技術 傳統(tǒng)工程機械作業(yè)控制主要依靠駕駛員的局部感知信息，而忽略了機械的整體作業(yè)環(huán)境信息的感知與獲取。因此，行業(yè)迫切需要開展：基于多感覺、多傳感融合的工程機械作業(yè)環(huán)境動態(tài)感知和工作裝置姿態(tài)檢測系統(tǒng)的傳感網(wǎng)絡與狀態(tài)監(jiān)測技術。最終實現(xiàn)感知工作裝置末端作業(yè)力與位移的關系，辨識作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境參數(shù)，決策合適的作業(yè)方式和作業(yè)參數(shù)，主動防傾翻和主動避障，提高作業(yè)質量、作業(yè)效率和作業(yè)安全，降低駕駛員勞動強度。