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浅析工程机械新技术的实际应用

供稿:中国工控网 2016/6/23 11:32:03

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  • 关键词: 工程机械 技术 应用
  • 摘要:随着机械工业化经济的不断发展,工程机械设备品种与日俱增,机械设备资源消耗也非常严峻,同时一些工业废渣、污染源排放、噪声、粉尘等都对环境造成了不可估量的恶劣影响。

引言: 
  工程机械关乎到国民经济的有序发展,在航天、建筑、道路、航海等领域都发挥着巨大的作用。在代替人工生产,并从事繁重的劳动过程中,占据着重要位置和不可替代的作用。随着社会的发展和科学技术的进步,工程机械无论在外形,还是在生产效率方面都获得了长足的进展。包括装载机、挖掘机以及压实机方面,尤其是公路修筑方面,不但代替了传统的工程模式,更重要的是,引入了诸多的新技术和新的方法。 
  1.发展概述 
  从18世纪起,设计计算从两个方面不断提高了精确度:①在材料强度方面,从早期按静强度除以安全系数的粗糙计算,提高到考虑材料的疲劳(19世纪后半期);从认为材料原则上不能有裂纹,发展到以断裂力学理论为依据,考虑裂纹材料的强度和寿命。②在机械结构的力学分析方面,从应用经验公式和简化的力学分析来确定各种受力和力矩,发展到应用复杂的力学分析和数学计算方法。进入20世纪,又出现各种实验应力分析方法。人们已能用实验方法测出模型和实物上各部位的应力,在发现应力过高过低时,便可能作出必要的调整。20世纪后半叶,人们开始应用有限元法和电子计算机的迅速可靠的数值计算,对复杂的机械及其零件、构件进行力、力矩、应力、应变等的分析和计算。对于掌握有充分的实践或实验资料的机械或其元件,已经可以运用统计技术,按照要求的可靠度科学地进行机械设计,或者按机械的实际情况(实际的质量、实际的使用条件等)科学地判断其可靠度和寿命。各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展,都需要机械工程提供所必需的机械。某些机械的发明和完善,又导致新的工程技术和新的产业的出现和发展,例如大型动力机械的制造成功,促成了电力系统的建立;机车的发明导致了铁路工程和铁路事业的兴起;内燃机、燃气轮机、火箭发动机等的发明和进步以及飞机和航天器的研制成功导致了航空、航天工程和航空、航天事业的兴起。 
  2.先进制造技术的特点 
  2.1 是面向 21 世纪的技术 
  先进制造技术是制造技术的最新发展阶段,是由传统的制造技术发展起来的,既 保持了过去制造技术中的有效要素,又要不断吸收各种高新技术成果,并渗透到 产品生产的所有领域及其全部过程。 先进制造技术与现代高新技术相结合而产生 了一个完整的技术群,它是具有明确范畴的新的技术领域,是面向 21 世纪的技 术。 
  2.2 是面向工业应用的技术 
  先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发 及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将 它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效 果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提 高制造业的综合经济效益和社会效益。 
  2.3 是驾驭生产过程的系统工程 
  先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新 材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服 务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制 造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 
  2.4 是面向全球竞争的技术 
  20 世纪 80 年代以来,市场的全球化有了进一步的发展, 发达国家通过金 融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使 得市场竞争变得越来越激烈, 先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出 现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能 支持该国制造业在全球市场的竞争力。 
  2.5 是市场竞争三要素的统一 
  在 20 世纪 70 年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很 快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。 到了 20 世纪 80 年代以后, 制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生 产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把 这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。 
  3.新技术应用 
  3.1虚拟样机技术 
  虚拟样机技术是在计算机技术和软件领域的蓬勃发展的基础上提出并发展的。其基本思想是通过在计算机虚拟世界中对工程机械产品整车或者机构进行设计分析、运动分析、受力分析以及制造分析等。这种技术引入到工程机械中,立刻获得了广泛的关注和认可,不但减轻了繁重的现场试验工作和样品制造工作,大大提高了效率,同时大大降低了工程机械的研发成本。设计师或者技术人员能够通过计算机建模、运动、分析及优化过程,得到理想中的参数数据,有时甚至可代替人脑,对其进行改良。在未来的发展道路中,也是一项必不可少的技术。 
  3.2电子、机群智能化技术 
  电子化和智能化控制技术主要在驾驶室中对工程机械工作装置进行控制应用[4]。在如今国外的多家工程机械企业的多种机型都进行微机控制技术,使机械的灵活程度大大增加,而且更具可靠性和稳定性优势。其中的全电子智能化控制,是将工程机械中的各项控制系统通过电子系统进行连接和操作,包括对行走装置、转向装置和工作装置等的耦合过程,能够大大简化现有的机械电路系统,而提高机械设备的性能和工作效用。同时还使工程机械达到部分自动判断等功能。 
  3.3混合动力技术 
  由于工程机械进行的工作大多繁重,因此也大多使用动力较大的燃油燃料,同时还具有较大的排油量和动力输出,尽管满足了生产所需,然而也大大增加了成本消耗;基于此,专家提出将混合动力技术引入到工程机械当中。其基本理论是在发动机输出动力的时候,会有混合动力系统将多余的动力进行能量转换,并保存下来。在工程机械抵挡行走或者待工前进的时候,便可消耗这部分能量,从而摆脱对发动机的依赖。主要包括串联和并联系统。这种技术大大减少了能量的消耗,同时还能够提高燃油资源的利用率,在未来的发展道路上,已经成为专家和学者们所研究的热点和难点领域[5]。 
  3.4无人驾驶技术 
  无人驾驶技术是基于电子化和智能化技术发展起来的,主要理论思想是使工程机械摆脱人工驾驶,通过远距离微机操作或者智能操作,使工程机械在不适宜人类工作的环境中进行工作,以道路工程举例,在盘山路等危险地区,通过技术人员在远处与工程机械设备机器人进行连接,进行无人驾驶操作来控制机械设备,从而完成道路修建工作。 
  3.5节能环保技术 
  节能减排的思想已经深入到国民经济的方方面面,同时也涉及到工程机械领域。工程机械通过节能减排技术的应用,对资源的节约和环境的保护具有重要意义。上述的混合动力系统就是一种。除此之外,还包括环保材料应用、清洁能源使用等方面的技术,对工程机械的节能减排都起到了积极的作用。 
  4.结语 
  鉴于工程机械对国民生产和人民生活具有重要意义,通过工程机械列举,可以看出其涉及到的范围之广;通过一系列先进的新技术应用又能够看出,工程机械具有广泛和深入的发展空间和发展前景。基于此,本文着重对这些方面进行介绍,并对工程机械的发展提供借鉴的意义。 
  参考文献: 
  [1] 张金兴. 对工程机械发展的思考[J].工程机械.2001(12) 
  [2] 李瑞涛.方湄.张文明.彭龙洲. 虚拟样机技术的概念及应用[J].金属矿山.2000(7)

来源:中国论文网

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