壓路機(jī)等工程機(jī)械技術(shù)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(jìn)程深入發(fā)展，信息技術(shù)、綠色環(huán)保、節(jié)能技術(shù)、可靠性正向其領(lǐng)域加速滲透，各類技術(shù)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(jī)械技術(shù)系統(tǒng)變革、學(xué)科突破和產(chǎn)業(yè)革命，推動(dòng)工程機(jī)械向綠色、智能、超常、融合、服務(wù)化方向發(fā)展。 1.全壽命周期綠色化 壓路機(jī)等工程機(jī)械全壽命周期設(shè)計(jì)理論和綠色設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)方法，是實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械全壽命周期的綠色化的必然選擇，是未來工程機(jī)械技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域和研究方向。 工程機(jī)械全壽命周期綠色化應(yīng)考量產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)技術(shù)及其知識庫和數(shù)據(jù)庫運(yùn)用于工程機(jī)械設(shè)計(jì)全流程，使產(chǎn)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(shè)計(jì)不僅要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能屬性，而且要顧及產(chǎn)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(shè)計(jì)方向可包括材料生產(chǎn)的減量化、設(shè)計(jì)制造的輕量化、運(yùn)行維護(hù)的低耗化、回收再生的充分化等。 2.可靠性保質(zhì)設(shè)計(jì) 國工程機(jī)械產(chǎn)品功能及性能參數(shù)與國外標(biāo)桿相差不大，但可靠性與國外同類產(chǎn)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(diǎn)：一是產(chǎn)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(shè)計(jì)方法的源頭研究，投入不夠，被動(dòng)應(yīng)付；二是對產(chǎn)品的載荷環(huán)境認(rèn)知不足，缺乏基礎(chǔ)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(yàn)、檢測技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)不完善。 對此，行業(yè)應(yīng)針對工程機(jī)械整機(jī)及關(guān)鍵零部件（結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)、電氣、液壓、控制、軟件）開展可靠性設(shè)計(jì)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(shù)，綜合多因素影響的整機(jī)系統(tǒng)可靠性分配技術(shù)，建立概率與非概率混合可靠性模型，計(jì)算結(jié)構(gòu)混合可靠度，形成整機(jī)及關(guān)鍵零部件、結(jié)構(gòu)件的可靠性分析與設(shè)計(jì)技術(shù)，關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)件剩余壽命預(yù)測技術(shù)。 3.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度定壽設(shè)計(jì) 壓路機(jī)等產(chǎn)品壽命與客戶的使用成本息息相關(guān)。而工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)、工作裝置多為焊接結(jié)構(gòu)件，裂紋、斷裂時(shí)有發(fā)生，究其原因是缺乏強(qiáng)度定壽設(shè)計(jì)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(shù)的工程機(jī)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(jī)械分類分級（工作級別）載荷譜庫；二是基于典型結(jié)構(gòu)焊接構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)，建立不同斜率常數(shù)的特征疲勞強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫；三是基于應(yīng)力幅-極限狀態(tài)法的疲勞強(qiáng)度定壽設(shè)計(jì)理論、概率論的極限狀態(tài)法非線性設(shè)計(jì)理論，開展工程機(jī)械結(jié)構(gòu)抗疲勞非線性設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命。 4.健康狀況監(jiān)測與剩余壽命評估理論 產(chǎn)品的壽命往往還蘊(yùn)藏著安全風(fēng)險(xiǎn)。截止2014年，我國起重機(jī)保有量240萬臺(tái)，工程機(jī)械700萬臺(tái)，產(chǎn)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(jī)械液壓系統(tǒng)監(jiān)測裝置，及時(shí)監(jiān)測整機(jī)典型敏感點(diǎn)健康狀況。同時(shí)，要變被動(dòng)修復(fù)為主動(dòng)預(yù)防，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)件剩余壽命預(yù)測，對早期損傷提出預(yù)警和經(jīng)濟(jì)性評估，及時(shí)保養(yǎng)維修更換，在保證整機(jī)無故障工作時(shí)間前提下降低維修成本，有效防止發(fā)生二次損傷，避免災(zāi)難性失效發(fā)生。 5.節(jié)能減排綜合技術(shù) 工程機(jī)械屬于典型的能耗高、排放大的機(jī)械設(shè)備。據(jù)日本某挖掘機(jī)企業(yè)的測試：在正常作業(yè)的相同時(shí)間內(nèi)，20t級挖掘機(jī)廢氣排放量相當(dāng)于30輛小型汽車。 因此，我國工程機(jī)械行業(yè)急需開展基于動(dòng)力匹配與控制優(yōu)化的智能技術(shù)，即在保證動(dòng)力性前提下，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)耗油區(qū)，通過合理匹配參數(shù)和電噴控制，在大負(fù)荷時(shí)輸出大驅(qū)動(dòng)力，小負(fù)荷時(shí)輸出高速度，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少功率浪費(fèi)。 基于機(jī)電液融合傳動(dòng)方式的改善技術(shù)，即發(fā)揮液力、機(jī)械、液壓傳動(dòng)的無級變速功能和負(fù)荷自適應(yīng)功能。 基于能量回收高效元件、混合動(dòng)力系統(tǒng)的能量回收技術(shù)。國外最新典型產(chǎn)品平均油耗降低顯著，已開始投放市場，據(jù)稱可實(shí)現(xiàn)節(jié)能25%。 6.動(dòng)態(tài)感知與決策技術(shù) 傳統(tǒng)工程機(jī)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(jī)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(jī)械作業(yè)環(huán)境動(dòng)態(tài)感知和工作裝置姿態(tài)檢測系統(tǒng)的傳感網(wǎng)絡(luò)與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。最終實(shí)現(xiàn)感知工作裝置末端作業(yè)力與位移的關(guān)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(dòng)防傾翻和主動(dòng)避障，提高作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效率和作業(yè)安全，降低駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度。