小型挖掘机

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  小型挖掘机的技术发展趋势

  1 开发多品种、多功能、高质量及高效率的小型挖掘机

  为满足市政建设和农田建设的需要,国外发展了斗容量在0.25m3 以下的微型小型挖掘机,最小的斗容量仅在 0.01m3。另外,数量最多的中、小型小型挖掘机趋向于一机多能,配备了多种工作装置,除正铲、反铲外,还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等,以满足不同施工的需要。与此同时,发展专门用途的特种小型挖掘机,如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用小型挖掘机等。
小型挖掘机的技术发展趋势
  2 迅速发展全液压小型挖掘机

  不断改进和革新控制方式,使小型挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵,利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合,实现了小型挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切,小型挖掘机的全液压化为其奠定了基础,创造了良好的前提。

  3 重视采用新技术、新工艺、新结构,加快标准化、系列化、通用化发展速度

  例如,德国阿特拉斯公司生产的小型挖掘机装有新型的发动机转速调节装置,使小型挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作;美国林肯贝尔特公司新 C 系列 15- 5800 型液压小型挖掘机安装了全自动控制液压系统,可自动调节流量,避免了驱动功率的浪费,还安装了 CAPS(计算机辅助功率系统),提高了小型挖掘机的作业功率,更好地发挥洒压系统的功能;日本住友公司生产的 FJ 系列 5 种新型号小型挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助功率控制系统,利用精控模式选择系统,减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗,并延长了零部件的使用寿命;德国奥加凯公司生产的小型挖掘机的油泵调节系统具有合流特性,使油泵具有最大的工作效率;日本神钢公司在新型的 904、905、907、909 型液压小型挖掘机上采用智能型控制系统,即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作;德国利勃海尔公司开发了 ECO(电子控制作业)的操纵装置,可根据作业要求调节小型挖掘机的作业性能,取得了高效率、低油耗的效果;美国卡特匹勒公司在新型 B 系统挖掘机上采用最新的 3114T 型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等,进一步提高了小型挖掘机的作业效率和稳定性。韩国大宇公司在 DH280 型小型挖掘机上采用了 EPOS 电子功率优化系统,根据发动机负荷的变化,自动调节液压泵所吸收的功率,使发动机转速始终保持在额定转速附近,即发动机始终以全功率运转,这样既充分利用了发动机的功率、提高了小型挖掘机的作业效率,又防止了发动机因过载而熄火。

  4 更新设计理论,提高可靠性,延长使用寿命

  美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论,以替代传统的无限寿命设计理论和方法,并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压小型挖掘机的强度研究方面,提高了产品的质量、效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态投计分析方法,井创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序,研制了可靠性处理系统。

  5 加强对驾驶员的劳动保护,改善驾驶员的劳动条件

  液压小型挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室,安装可调节的弹性座椅。用隔音措施降低噪声干扰。
小型挖掘机的技术发展趋势
  6 进一步改进液压系统

  中、小型液压小型挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中,压力减小时和增大流量时,使液压泵功率保持恒定,亦即装有变量泵的液压小型挖掘机可经常性的充分利用油泵的最大功率。当外阻力增大时则减少流量(降低速度),使挖掘力成倍增大;采用三回路液压系统,产生三个互不影响的独立工作运动,实现与回转机械的功率匹配,将第三泵在其他工作运动上接通。形成开式回路第二个独立的快速运动。此外,液压技术在小型挖掘机上普遍使用,为电子技术、自动控制技术在小型挖掘机上的应用与推广创造了条件。

  7 迅速拓展电子化、自动化技术在小型挖掘机上的应用

  20 世纪 70 年代,为了节省能源消耗和减少对环境的污染,使挖掘机的操作轻便和安全作业,降低小型挖掘机噪声,改善驾驶员工作条件,逐步在挖掘上应用了电子和自动控制技术。随着对小型挖掘机工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等性能要求的提高,促使了机电一体化在小型挖掘机上的应用,并使其各种性能有了质的飞跃。20 世纪 80 年代,以微电子技术为核心的高新技术,特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在小型挖掘机上的应用,推动了电子控制技术在小型挖掘机上的应用和推广,并已成为小型挖掘机现代化的重要标志,亦即目前先进的小型挖掘机上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。
小型挖掘机的技术发展趋势
  8 安全性能

  欧洲和北美对工程机械安全性有严格的法律规定,设备的安全性能能够给操作人员提供安心作业的环境,提高操作人员的安全性。小型小型挖掘机的安全性能主要体现在驾驶室的 rops/fops 设计上,在驾驶室的试验中应满足以下性能要求:①可满足必须的能量吸收;②可满足必须的抗荷载;③可确保乘员安全区域;④无加固构件的异常(破损、龟裂)。在误操作安全保护方面主要采用的技术有:中位启动保护─安全锁杆在锁定状态下才能启动发动机;安全手柄操作模式─如果安全锁处于锁定状态,操作手柄及行驶手柄的操作无效,可防止误操作导致事故;回转自动锁定─发动机熄火时,回转马达将自动锁定,因此运输时不需要回转锁销。

  当前我国正在走可持续发展道路,建设节约型社会。我国是一个设备大国,设备运行中的的磨损、腐蚀、疲劳又是不可避免的,发展先进的小型挖掘机技术,这将带动我国小型挖掘机技术向更高水平发展,对加快小型挖掘机技术现代化进程将产生深远影响。


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