2013年全球工程机械行业前沿技术盘点

日期:2014年1月8日 15:45

2013年全球工程机械行业前沿技术盘点


2013年,工程机械行业在市场质疑声中举步维艰,历经3年回暖乏力。放缓的市场却为工程机械企业提供了喘息的时间,促使企业能够暂时抛开市场攻坚战,静下心来深耕技术研发。这一年里,全球工程机械巨头们纷纷推出了许多令人耳目一新、让用户为之震撼的创新技术和创新产品。下面盘点一下这些前沿技术。

  起重机械类中联重科研制成功国际首创超吊动臂技术

  为满足客户“更高、更重、更精确”的吊装需求,中联重科工程起重机公司超大吨位起重机B02项目组在分公司技术专家和各级领导的指导下,历时3年潜心研发并经过多次试验验证,日前,成功实现国际首创的“变幅微动性能佳、起吊能力强、就位高度高”的超吊动臂技术,该技术达到国际先进水平。

  该项技术起吊能力较同臂长纯主臂工况提升10%-30%,免碰撞就位高度提升5%-10%,微动性能达毫米级。在B02项目应用上达到客户需求的2.0-2.5MW典型风机安装工况要求,获得了多个来进行技术交流的专业安装公司“实战专家”的高度赞誉,并建议广泛应用到分公司其它产品。

  该项技术主要用于风电设备的安装,也能满足石化、市政建设等特别高度和起重量要求的大型吊装需求。该项技术可作为独立模块加装在各种臂架式起重机上,具有广泛的应用性和推广性,日前已应用到B02、B01等超大吨位起重机上。

  中联重科完全拥有超吊动臂技术的自主知识产权,目前,已获授权核心发明专利2项,实用新型专利4项,其余3项专利正处在公开阶段。

  PSS推出HookCam起重机吊钩视频系统

  PSS公司推出了HookCam第五代产品,一个直接装在起重机吊钩组件上的,通过无线传输,为驾驶室操作手提供稳定图像的视频摄像系统。

  起重机吊钩视频系统

  该系统为操作手从吊钩的角度提供了直接现场的视野,消除视觉盲点,使得起重机操作员和相应的现场操作工的工作能够更安全、更有效率。

  同时该系统可以让驾驶室操作手实时的观察到负载的速度与摆动的幅度,给操作手关于当前环境和潜在安全事故更多的提示与感知。

  第五代产品的新功能包括一套适应性强的安装系统、时尚的设计、更持久的电池、太阳能充电及一个黑匣子事故记录的可选项。

  挖掘机械类刺刀式断路器——美国挖掘机最新的技术

  装置特点是使破碎锤可以像军队刺刀一样折叠安装在小臂上形成一体式,随机携带,安装方便,并且可是适用大多数型号挖掘机和橡胶轮胎“两头忙”的设计。很适用有挖掘和破碎双层需求的机械用户使用,免除了频繁更换附件的烦锁工作,和更换附件对液压系统的污染。

  博世力士乐推新行驶驱动单元提高行走式挖掘机的行驶驱动

  整套配置包括配有板载电子控制器的A24VG高压双泵,动态换挡齿轮装置,以及基于软件的控制装置;力士乐利用这套系统,将行驶驱动的效率至少提高了10%,回转驱动装置的有效性也得到了改善。这就为挖掘性能潜力提供了新的源头,通过本着减排和符合更严格标准的目的,减少柴油机的尺寸。与此同时,机器的操控舒适性和简便性也得到了增强,使其更受日常操作的用户们的青睐。

  对于开式与闭式回路的组合使用,其中一台液压泵继续通过开式回路为动臂,斗杆和铲斗提供流量。第二台液压泵叫做紧凑型A24VG高压双变量泵——其作用是为行驶和回转驱动提供流量。板载电子控制器(OBE)直接位于双泵的上方,负责控制行驶驱动和回转驱动,这二者都在一个闭式回路内运行。油液不必通过控制阀块就能顺畅地从液压泵流入马达,这一点不同于开式回路系统。由于每一个回路中的工作压力相互独立,因此可以避免节流损失。

  动态换挡解决方案是博世力士乐的一项专利技术;与动力换挡传动装置相比,其特点是元件更小更轻,因此有助于提升换挡的有效性。此外,这种技术还确保了传动环节最小的机械摩擦。这是通过在两个齿轮组成的静止传动装置中添加一个同步元件而实现的。这样在启动发动机时就可以保持通常的较高牵引力,如同液压行驶驱动时的高效率那样。与此同时,通过切换至第二档,就可以实现最大的转速。正如在行驶驱动时那样,板载电子控制器可以借助于传感器,了解驾驶员转动驾驶室的要求。利用新开发的软件,就有可以更直观地使用回转功能。与此同时,驾驶员可以通过驾驶室内的显示屏,更改机器的性能特性。该设备可以不断适应不同工作状态和特性下的大功率挖掘工况。它还能适应较为平稳和精确(比如,吊装时必须以轻柔的方式运行)的精控性要求。驾驶员只需选择相应的性能谱,然后按正常的方式继续工作即可。与传统的系统相比,可以将回转驱动的开式与闭式回路这二者的优点结合起来;这样,就使得机器的操作更加舒适。正如行驶驱动那样,柴油机可以通过闭式回路支持减速功能,然后将产生的能量送回同步运行的耗能环节。

  路面机械类维特根:滑模摊铺机侧偏3D控制系统

  维特根推出的最新技术自动导航FieldRover第一次实现了全自动、无划线的混凝土摊铺机。这项技术将使道路建设公司能够更加方便、快速,尤其是更加经济地完成筑路施工。

  目前,在铺设单一形状的道路元件时,如混凝土安全路障或路沿石,通常采用数字地形模式和划线方法,沿地面布置。在摊铺机作业时,用这些方法作为机器的导向。这是一种非常费时的方法。采用维特根自动导航摊铺道路时速度要快得多。3D控制系统由摊铺机内的计算机和直观的控制面板组成。摊铺机上安装的两台GPS信号接收机与工地上的GPS参考站进行通讯。由于测量和编程直接在现场进行,不需要数字地形模式导向。目前市场上使用的传统非划线3D系统只能由经过测量学培训的操作人员使用。而自动导航FieldRover使用简单,无需进行特殊的培训。

  沃尔沃建筑设备公司:沥青烟雾吸收器

  沃尔沃建筑设备公司沥青烟雾吸收器,这项发明在没有明显提高燃油消耗、噪音或影像螺旋布料机视线的情况下,大大降低了该公司ABG摊铺机的烟雾排放,改善了操作人员的工作环境。

  这个开创性的系统通过风道和直接放在风道下面的风扇来吸收烟雾。风道布置在左右两个螺旋布料机上面。风扇将吸收的烟雾通过摊铺机顶上两个排烟管道排放出去。这样操作员的工作环境比从前清洁了许多。

  沃尔沃的创新装置位于机器的后面,在风道和风扇之间很小一段空间中。它避免了在螺旋布料机上安装额外管道和风罩。这样做提高了效率,防止动力损失和保证操作员对螺旋布料机的视线。由于不需要额外的动力,只安装了一个很小的风扇,并且是水平安装,而不是垂直安装,结构非常紧凑。这样安装也不影响对螺旋布料机的视线,而布料机是保证沥青流动连续性、平顺性和高质量铺设的重要因素。

  宝马格MPH600就地冷再生机采用独特FLEXMIX技术

  宝马格MPH600就地冷再生机代替了早期的MPH125。该设备采用独特的FLEXMIX技术,配备了可无级调节的搅拌(铣刨)转子,可根据施工工况调整和改变拌合效果,提高了生产效率以及再生料的精确混合。

  混凝土机械类中联重科成功首创变姿态臂架回转主动减振技术

  中联重科创造性地提出并实现变姿态臂架回转主动减振技术,能实时准确地辨识变姿态臂架的回转振动特性,通过作动机构对臂架施加主动阻尼控制力,实现臂架和末端软管的横向振动幅度、衰减时间均降低60%以上,臂架关键部位交变应力衰减30%以上,大大提高了臂架操作的稳定性、布料高效性以及施工安全性。目前,该技术已在49米、52米等长臂架泵车上完成了大量工业性考核,获得体验客户的高度赞誉。中联重科完全拥有变姿态臂架回转主动减振技术的自主知识产权,目前,已获授权国家发明专利2项,另外多项国际专利和国家发明专利正处在公开阶段。

  作为变姿态臂架主动减振技术(ABC)家族的又一新成员,臂架回转主动减振技术(SABC)将与前期推出的臂架泵送主动减振技术(PABC)一道,能有效解决泵车动臂与泵送过程中末端软管的空间振动问题,为客户带来前所未有的臂架稳定操作体验。

  掘进机械类海瑞克(施瓦瑙)新型半开挖式管道铺设技术

  海瑞克股份公司利用PipeExpress技术开发出一种新型的半开挖式管道铺设系统。与开放式的施工方法相比较,其开槽尺寸大大减小,不需要抽排地下水,对自然环境的影响小,在节约电网运营商的施工成本方面有着非常积极的影响。PipeExpress?是一种新型的机械化浅层管道铺设技术,利用半开挖式的施工方法,可铺设长达1000m、直径为800-1500mm的管道。施工时,隧道掘进机挖掘出土壤,然后直接用随机配备的链式挖斗将泥土运送到地面,同时将管道铺设在地下。

  掘进机远程控制技术及监测系统

  在掘进机位姿检测上,以前以巷道为基准,对掘进机的位姿偏角和偏距进行检测,是相对检测。相对检测存在的问题是,会产生误差积累,误差积累到一定程度,掘进机就会发生偏向,影响掘进效率,这个问题一直困扰着煤炭企业。而新的位姿检测技术是用绝对测量法进行检测,实现了掘进机的定向截割及自动纠偏,促进了掘进工作面的安全高效生产。利用新的位姿检测技术可以测出掘进机的5个位姿参数,包括偏角、偏距、俯仰角、翻滚角和车前距,掘进机水平偏角和偏距的有效检测距离为30米到130米,水平偏角检测误差小于0.1度,俯仰角及流动角检测误差小于0.05度,车前距测距误差小于6毫米。

  掘进机位姿检测技术是掘进机近点控制系统中最大的创新点。掘进机近点控制系统分为四部分,包括断面自动成形截割控制技术、摆速自适应控制技术、位姿自动检测技术和自动定向掘进技术,其中自动定向掘进技术是前三项技术的集成。

  掘进机近点控制、远程遥控、视频监控、远程监测以及故障诊断系统共同组成了掘进机远程控制技术及监测系统。该项目是“十一五”国家高技术研究发展计划(“863计划”)重点项目,该项目获中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖。

  以前,掘进机截割1个断面需要10分钟,而且因为是人工操作,经常会出现超挖或欠挖现象,巷道两帮坑坑洼洼的,还要进行人工修正,浪费的时间就更多了。另外,掘进机在截割时需要十几名工人在现场作业,劳动强度很大。现在,该技术在井下得到推广应用,掘进机可以根据巷道的形状实现自动截割,截割形状非常精确。截割1个断面只需要4分钟,精度可达5厘米。现场操作人员也大大减少,只是在距掘进机后方几百米的地方有1个监控站。

  零部件类

  博世力士乐推出工程机械的第一套启-停系统

  博世力士乐推出第一套用于建筑机械的启-停解决方案。这套系统融合了静压行走和混合动力方案,因而使其满足TIER4排放标准的要求。与此同时,轮式装载机和翻斗卡车在操控简便性和工作效率等方面也得到了提升。这样就使得制造商能够满足客户在设备高性能和燃油高效率方面的要求,与此同时还能符合更为严格的排放标准。

  鉴于早已广泛用于汽车技术的启动器系统尚未在行走型工程机械中得到使用,博世力士乐已采纳启-停技术的思路,并将其运用到液压控制单元。为此,力士乐研发团队必须考虑的是:非公路型机械不仅要能够行驶,而且其主要的工况条件还很艰苦。因此,这些机械必须具备足够的动力,才能有效地完成挖掘、提升或运载任务。如果这种机械的行走驱动和工作机构不需要太多的动力,那么在关闭内燃式发动机之前就必须有足够能量来启动液压系统的储能单元。

  这套液压飞轮系统(HFW)始终以开式回路的方式运行,能够建立起必要的动力储备。HFW包括力士乐组件(轴向柱塞泵、控制阀块、液压蓄能器和控制单元)、基本的设备部件(比如油箱、滤油器和冷却系统)、以及与行驶驱动或施工液压系统相连的管路。这套HFW系统能将能量暂时收集起来,并在以后需要的时候供机器使用;比如配备一台增压器,就可以在需要峰值功率时供柴油机发动机使用,或者为启-停功能提供动力。由于这样,就能以更为高效的方式使用能量。首先,轴向柱塞单元从内燃发动机轴端上获取所需要的动力扭矩。产生的液压油被送入蓄能器,在压力不断增加的同时储存的能量也相应地增加。如果蓄能器释放能量,轴向柱塞单元就会起到液压马达的作用,这个时候马达拥有了类似于内燃式发动机的功能,输出能量。这一概念,正是实现这种新型启-停解决方案的源头所在。一旦关闭柴油机组后,就由这里的电子控制器负责评估是否具备了重新启动的充足压力。如果内燃式发动机处于关闭状态,电子控制器就会评估耗能环节的潜在能量需要量;而如果行驶驱动或施工液压系统需要能量,这套启-停系统就会立即用早先储存的能量重新启动柴油机发动机。在无需附加的液压泵/马达单元(但HFW方式需要)的前提下,也可以实现这种启-停功能。这里,唯一的先决条件是:所需液压泵必须是力士乐专门为此开发的HFW液压泵;这种HFW泵还可用作一台液压马达,以便在必要时重新启动柴油机发动机。许小曙:3D打印技术打印一个新的梦想

  3D打印技术的概念其实是很模糊,分为好多种,但是基本原理都叫做分层制造。就是把一个实体通过计算机软件切成很薄的一片,然后每一片都用某一种方法把它凝固醒来,固化之后层层叠加形成一个3D的实体,这是3D打印的基本原理。只不过固化的方法不同,我们可以分为很多很多方式方法,有的时候加水,有时采用光体固化的原理。其中我认为最有前景的一种是激光直接融化母材,使其固化叠加成型。这个技术的英文是Selectivelasersintering(SLS),即“选择性激光烧结”,这个技术可以烧结非金属材料、复合材料、金属材料,将来还可以烧结陶瓷材料、生物材料等,所以这个技术的应用面在3D打印技术里应用最广,前景也是最好的,并且它的产品可以直接用在重大的产品上面,这是其他的技术达不到的。

  在工程机械领域,美国最大的3D打印应用技术公司,该公司其中10%的业务是来自工程机械的。我个人认为3D打印技术在工程机械领域的应用与其他领域相比是大同小异的,虽说工程机械是一个大块头,但也是由小部件组成的。这样3D打印就可以在工程机械部件研发阶段样品的生产制造范围得到应用,并且工程机械的生产制造不像大众消费的汽车上百万量的生产,在一年里工程机械的销量是有限的,这样中间用的很多部件其实是可以考虑不需要采用传统的方法去制造,用3D打印技术生产要比制造模具、夹具的有经济优势。

  中联油缸修复再制造技术研究项目进入实件考核阶段

  日前,3只摆动油缸在中联重科混凝土机械公司二手设备事业部装机,并在调试场地实现正常工作运转。这意味着由中联重科与国内再制造技术研究的前沿院校——中国人民解放军装甲兵工程学院合作开展的油缸修复再制造技术研究项目正式进入实件考核阶段。

  该技术运用到产品中,让液压油缸的修复材料性能提高30%以上,实现了液压油缸再制造产品性能不低于新品的要求。

  沃尔沃建筑设备推出StageIV/Tier4Final排放标准的全新技术

  沃尔沃建筑设备已开发了一款新型发动机系统,并对其进行了严苛的测试,以适用于即将在2014年1月1日生效的欧美非公路第四阶段最终版排放标准(StageIV和EPATier4Final)。对于56千瓦(75马力)和更高功率的发动机,沃尔沃建筑设备还将通过结合内置式EGR和外置式ERG解决方案及选择性催化还原(SCR)技术来达到法定要求。沃尔沃建筑设备已经在铰接式卡车、轮式装载机和挖掘机以及发动机台架上进行了长达20,000多小时的试验。新一代的沃尔沃发动机能够提高燃油效率,并满足所有质量、效率和可靠性指标。


  商用车用高压共轨重型柴油机关键技术研究取得重大突破

  国家863计划支持的“高压共轨重型柴油机关键技术研究”课题,取得阶段性成果。课题设计开发了喷射压力达到180兆帕的高压共轨泵,满足要求的共轨管,在冷拖实验台上进行了性能试验,并在发动机上进行了台架试验验证,为高压共轨燃油系统关键零部件开发及关键技术研究奠定了良好的技术基础。

  用DPF技术成功迎战Tier4最终排放法规

  为使25-49马力范围的L系列发动机和50-74马力功率范围的M系列发动机满足Tier4最终排放法规要求,Hatz对这两款发动机进行了升级,在发动机上加装了微粒捕集器(DieselParticulateFilter——DPF)。

  Hatz公司表示,配置给三缸和四缸发动机的DPF进入到了最后的验证阶段,而装备有DPF的L43C和M43系列发动机将在2013年的第二季度问世。

  铲运机械类

  山推全液压推土机上成功应用无人驾驶技术

  为促进推土机远程操纵与监控系统技术方面的研究,研究总院积极投入开展基础技术的研究工作。在以静压传动为载体的研究过程中,研发技术人员将无线遥控技术融入到推土机智能化控制系统上,主要解决了无线信号的数据转换及信号接入、无线遥控信号与整车CAN通讯兼容等关键技术,并成功应用自主研发的纠偏控制、滑转率控制、防倾翻控制、功率自动匹配控制等关键技术。通过自主开发控制程序,实现在机操作和无线遥控操作完全兼容,经过对遥控推土机控制策略、控制方式和控制参数的反复论证、研究、调试,成功实现了推土机的启动、熄火、行走系统、工作装置系统等全部基本功能的遥控。

  遥控全液压推土机的作业试验成功,标志着山推无线遥控推土机远程操纵技术应用成功启动。

  桩工机械类宝峨机械:数字现场地形传递到工程机械上

  宝峨机械有限公司提名平板电脑的应用项目--将平板电脑运用在基础施工机械上,作为工程施工项目中通讯和文档的工具。将配备了电子和机械防盗装置的普通平板电脑安装在机器的操作室中。这样就为工程项目的所有股东建立了一个数据界面和内网,并使该机器的各种应用获得众多的好处。

  这些应用之一是可以将B-Tronic操作员显示屏的内容显示在平板电脑上。有了这一功能,操作员就可以在一定距离之外或安全的地方观察或操作机器。另一项应用是通过电子邮件进行图片或屏幕截图的编辑工作。"宝峨世界"的应用的功能包括允许用户登陆宝峨机械有限公司的用户中心或在线零部件和服务目录。此外,宝峨世界还可以作为优化工地施工工艺的大规应用软件。

  工业生产中使用平板电脑是一项先进的技术,其创新点是把平板电脑集成在建筑施工中。这项技术将工程机械带入了数字化时代。自2012年以来,宝峨在PremiumLine系列的钻机、桩机和基础施工起重机上都配备了平板电脑。

  破碎机械类南方路机:机制砂技术实现革命性创新

  据南方路机的技术人员介绍,南方路机采用的是干式制砂法。“我们在设备的心脏部分配有独特的5孔冲击式转子的立轴式冲击破碎机(已获专利),大大提高了破碎效果,使以往难以生产的粒度范围得到了大幅度的增产。”

  研发人员介绍,除了破碎效果大幅提升,空气筛的创新式应用也是这款制砂机的一大特点。“通过这套制砂设备制出来的砂子,无论是在粒度上,还是在粒形上都可以与天然砂相媲美,而且使以往难以生产的0.15~0.6mm范围内的粒度得到大幅度增产,并可以以低成本将碎石过程中所产生的剩余碎石转变成优质的机制砂。”

  方凯同时表示,虽然目前机制技术取得了突破性的进展,但是要获得完美的设备仍有很长的一段路要走,受限的产量即是未来需要攻克的目标之一。

  Rockster:独家专利颚式-反击式互换技术

  为优化设备的使用率和拓宽设备的操作实用性,Rockster团队开发了具有专利的颚式-反击式互换系统“Duplex-System”,使破碎腔单元可以进行更换。反击式破碎腔和颚式破碎可以安装在同一底盘上,在短时间内完成互换。同时,Rockster团队还为我们展示了R700s反击式破碎机。破碎和筛分在同一个工作流程完成,附加一个回料皮带就可以在一个封闭的循环系统中生产出100%的合格料。

  其他

  卡特彼勒推出新技术防止疲劳驾驶

  世界最大的采掘类设备生产企业卡特彼勒公司将推出眼部与脸部追踪技术,防止司机疲劳而产生事故。该公司计划出售传感器、警报和软件等成套设备,用于探测卡车司机是否因过度疲劳而在上班时打瞌睡。

  DSS使用摄像机来探测卡车司机的瞳孔大小、眨眼频率、闭眼时间长度,并且还会追踪司机嘴巴的位置,判断他们是否在盯着道路。为了让摄像机更好地辨认这些特征,还要在重型卡车的驾驶室里安装红外线灯。尽管人的眼睛看不到这种灯的灯光,但它却能让摄像机在黑暗中辨认物体,穿过卡车司机的护目镜。

  另外,还要在卡车上安装加速计和全球卫星定位系统芯片,确认卡车是否在司机的操控之中,安装在司机座位后的电脑会对数据加以分析而这台特殊的电脑能够抵御住强烈的晃动和灰尘的侵扰。

  所有这些装置都是为了观察司机是否在打瞌睡。人们打瞌睡的时间在1秒钟到半分钟之间,随后便会醒过来,但我们不会察觉到我们刚刚失去了意识。

  如果电脑软件认为司机在打瞌睡,那么它将触发声音警报,安装在司机座位下的电机会把司机摇醒。车上的系统还会向后勤人员发送警报,他们可以从流媒体视频反馈中看到卡车司机眼镜和最近的行为数据。