工程機械輕量化大全11篇

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.238

0 前言

車架的輕量化實際上是從動靜力學特征進行分析，結合載荷及位移邊界條件，考察車架的受力分布，實現對車架架構的優化，最終使車架達到結構合理輕便，又強度可靠的效果。本文關于重型商用汽車的車架輕量化設計研究，將以重型商用汽車為研究對象，從重型商用汽車的車架結構特點入手，分析車架進行輕量化的重要意義，進而對輕量化的設計方法與設計難點進行具體研究，通過評價車架設計的合理性，確定結構改進的可行方案。并基于商用車車架量化的發展趨勢作出展望。希望能夠為我國的物流業及汽車運輸的發展提供一份參考。

1 重型商用汽車的車架輕量化意義

輕量化技術可以對汽車的尾氣排放與燃油量構成直接的影響，是節約材料的有效手段之一。目前，我國重型商用車在全部車輛中的比例為23%左右，但是重型商用車在燃油消耗上占比卻高達70%。國外的有關調查數據表明，汽車的質量受汽車油耗的影響。汽車質量每上升100kg，油耗將提升0.3-0.6L/100km，相對來說，汽車整體質量減少10%，油耗就降低7%左右。另外，汽車的輕量化不僅能減少耗油，為降低原材料做出貢獻，還能減少有害氣體的排放，每輛汽車減輕100kg，二氧化碳的排放量可降低5g/km，有利于我國的保護環境基本國策的實施。而且，汽車的質量減少，零部件構造簡化，可以為企業減少經濟成本的投入，間接的減少消費者的支出。這對企業、環境、社會公眾都是一件有意義的事[1]。

2 重型汽車車架結構的有限元分析

根據市場輸入要求進行車架結構改造，必須對車架進行有限元分析。在此基礎上確定車架的強度及整體特性，這是為汽車車架進行輕量化的有效前提。對車架的有限元分析主要包含兩方面。首先，需要針對車架建立模型并作出預處理。利用CATIA原理搭建整車數學模型，利用車架數模作為建模對象，采用Hyper-works對車架及車架構成部件進行簡化與網格劃分。其次，分析出工況強度及疲勞程度。利用推導出的車架承重的最大載荷，將載荷數值設置在建立好的模型上，按照IVECO的分析方法，對車架的彎曲程度和扭轉強度進行了解。根據有限元分析方法，我們可以認識到，車架的整體剛度過大，強度有富余，并且局部壓力大，具有裂縫風險，該條件下完全可以進行結構優化，從而減輕自身重量，降低經濟成本[2]。

3 重型商用汽車的車架輕量化設計

3.1 輕量化設計方法

商用汽車車架的輕量化方法有兩種。一種是采用更高強度的材料實現輕量化。這種方式需要將普通材料采用高強度材料替代，同時減小零件的尺寸，保證強度不變的基礎上進行量化設計。商用車車架具有一定的系統零件及安裝布置，采用邊梁式的梯型結構車架，將零件結構盡量設計簡單，通過車架各零件的替代進行減重設計。另外一種方法優化車架結構的輕量途徑，應用CAE為基礎的結構優化技術為，通過改變結構形狀，使結構部件輕薄化、小型化。以縮小尺寸、結構中空化的優化分析，最大限度減輕零部件質量。設計中，需要根據不同的結構特點做局部加強，保證汽車整體強度不變。兩種方法可共同使用，更大限度實現車架的輕量化[3]。

3.2 輕量化設計技術難點

輕量化設計的工藝及技術難點體現三方面。第一，高強度鋼板的生產受到限制，其主要應用在工程機械的制造方面，對商用車車架的應用暫無實例。強度過高的材料，延伸度較低，不適合以成型件進行生產。另外，提高抗拉強度需要進行高溫處理，這會導致鋼鐵的生產成本上升。第二，高強度鋼的成型能力有限。無論是傳統的縱梁成型工藝，還是輥壓成型工藝，都很難實現整體的成型組合。而且，相關設備也需要更高強度的材料進行制作，是限制高強度鋼板發展的因素之一。第三，車架的輕量化和強度之間存在著矛盾，輕量化的前提條件是剛度與強度不變，要滿足該要求，更要在結構上進行改造，勢必會影響部件的剛度，因此，對于改造的系數范圍有待研究[4]。

4 結論

輕量化是現代化汽車工業中重要的研究課題之一，也是汽車工業長遠發展的有效保障。本文針對重型商用汽車的車架輕量化的設計研究，是基于對重型商用汽車的研究對象，根據車架進行輕量化的重要意義與必要性，利用有限元法對汽車的零件結構與剛度進行分析，進而提出了高強度的材料及改造結構兩種輕量化設計方法，同時又從設計方法中的設計重點與難點提出了注意事項。汽車的輕量化設計，是技術未來發展的必然趨勢。結合現代工藝上的不足，我國對汽車輕量化的新工藝方法研究將不斷持續，使輕量化的設計更好的應用在重型商業汽車運輸上，同時將“低碳經濟效應”應用在物流業及汽車運輸中。減低經濟成本，提高運輸質量與安全系數，為我國的企業、社會公眾及環境保護做出一份貢獻。

參考文獻：

[1]郝明剛，王鐵，付文光，姚鵬華，張瑞亮，陳峙.重型自卸車主副一體式車架輕量化優化設計[J].機械設計，2014（11）：56-59.

[2]張兵，王宗彥，陸春月，王珂.面向輕量化的重型卡車板簧壓板優化設計[J].機械強度，2015（01）：88-93.

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隨著現代工業的發展，起重機在工業中的應用也變得較為常見，而且起重機在工業生產中的作用也是越來越大，在眾多的起重機之中橋門式起重機是其中最為常見的起重機類型，了解橋門式起重機的結構部件以及合理的操作章程是非常重要的，隨著這么多年的發展，橋門式起重機的發展也取得了較大的進步，但是社會是發展的，科技是進步的，要想滿足以后的工業需求，就必定得對橋門式起重機進行技術上面的革新，強化橋門式起重機的結構部件，比如說發明新型的材料等等對橋門式起重機的結構部件進行改良。

1.橋門式起重機

橋式起重機的特點：又稱“橋架型起重機”，橋式起重機的取物的裝置是懸掛在起重小車上面的，有的又把取物裝置懸掛于運行式的葫蘆上面，無論是小車還是運行式葫蘆均可以橋架為依托進行運行。外形看起來像是兩端在平行的兩條軌道上面有支撐地進行平行運行的單跨平板橋。橋式起重機的每一個部分都有著自己明確的分工，既有垂直方向上的運動也有水平方向上的運動，還有縱向運行的方式。起升裝置完成垂直方向的運動，而起重的小車則來完成水平方向上的運動。這樣就能夠使得能夠在跨度內以及不超過規定高度的三維空間內部進行物料的裝載和卸載工作了。因為其功能的強大性，它的使用范圍最為廣泛，所能承擔的物料重量梯度也是很廣泛的，從幾噸到幾百噸不等。

門式起重機的特點：又稱龍門起重機，它的本身還是橋架型起重機，不過它支撐在地面軌道上的方式是通過兩側的支腿進行支撐作用的。門式起重機的一般用途的起重機就是通用門式起重機。門式起重機中有的稱之為半門式起重機，這么稱呼的原因是它在一般的門式起重機上有了一些改動，它只有一側支腿，另一側支腿由廠房或是棧橋代替了，因此稱之為半門式起重機。門式起重機能夠通過對一些部件進行改進擴大起重機的工作范圍，比如說通過采用帶臂架的起重小車、向一側或者是兩側對主梁進行支腿的伸出工作，形成了懸臂等等都是對門式起重機的工作范圍進行擴大的有效手段。

2.橋、門式起重機的結構優化

以橋式起重機為例，橋式起重機的結構優化，因為橋式起重機在現代工業中普遍使用，介紹一下橋式起重機的結構優化具有一定的說明力以及說服力。到現在為止，從現有的橋式起重機來看，有關橋式起重機的設計以及制造都是憑借以前的設計人員留下來的圖紙進行設計以及制造的，因為部分的限制條件以及對安全方面的過多考慮，導致先前設計的起重機具有非常大的安全系數，因為擁有較大的安全系數導致設計制造的起重機耗費了非常大量的原材料，浪費嚴重，大量的原材料使用也導致了起重機出現一些不合理的結構，降低了起重機的效率，間接地導致耗費大量設計費用。由于科學的發展以及已經出現的現代化設計制造方法，比較典型的凸顯了橋門式起重機在上述問題中的嚴重性。因此對現有起重機的設計以及制造進行優化迫在眉睫，加大力度探索以及創新橋門式起重機的新型結構，有利于加快我國起重機行業的發展速度以及對我國起重機設計理論的完善也是具有積極意義的。輕量化起重機成為研究方向的主導，即提升橋式起重機的技術含量及盡可能的降低其本身的質量。

工程機械優化設計的基礎就是數學規劃理論基礎，通過計算機確定機械設計的最好參數，工程機械優化設計是最為常見的一種用于解決現有工程復雜問題的手段及方法。通過優化能夠對產品進行提高，還能夠對現有的設計方案和方法盡可能的進行改善，設計方案以及改造對優化的需求是非常大的。有關數學模型的建立，搞清楚自己確立的自變量和因變量之間有什么樣的函數關系，用目標函數解決最優指數以及自變量之間的函數關系。

設計輕量化起重機，主要目的是減輕重量、節約能量、降低起重機壓力還有就是降低起重機的高度以及增加起重機的跨幅度。輕量化起重機橋架采用了四梁結構。輕量化起重機系列的主梁結構形式的特點有很多，比如說：在主腹板頂上設置小車軌道，結構的受力比較簡單，還可以把為支承軌道的短橫隔板給省去；能夠明顯改善主梁上蓋板的焊接變形以及波浪邊形等等；由于大噸位偏軌箱形梁是比較寬的，而且上蓋板的寬度使得走臺能夠得到滿足，就可以省去走臺，這樣的結果更加簡化了結構以及制造難度。

輕量化系列的主端梁連接的方式就是采用搭接的方式連接四梁結構，這樣對于拆卸以及定位而言提供方便；就起重機的儲存、運輸以及安裝而言也是較為方便的，這樣的結構使得起重機的模塊化得以實現；除此之外還有明確的受力表現，腹板是抗剪的，并沒有很高的要求連接裝置的抗剪性，這樣就很明顯的提高了起重機的安全性。

減輕起重機自重的方式有采用窄翼緣偏軌箱形梁，既滿足強度、剛度以及穩定性還能夠取消小隔板等等，進而就減輕了主梁的自重；小車軌道使用焊接方鋼在主梁蓋板上，進而提高了主梁的承載能力，提高了車輪的承載能力；四梁結構的采用，對組裝提供方便，實現了模塊化生產；鉸接梁結構的使用，提高了起重機更加能夠適應廠房結構的變形，進而就降低了輪壓。

3.結束語

社會中科學技術、經濟都在發展，經濟的發展帶動著科學的進步，工業也隨之發展，工業要發展，那么就不能夠想著憑借原來的一些工業機械來完成未來的一些工業所需，因為要發展工業技術，那么就得發展起重機，而且起重機在大量的工業生產中占有非常重要的地位，優化起重機的結構部件，對起重機的性能以及材料進行提高非常重要，以前的起重機現在已經難以滿足工業需求了，已經逐漸的被淘汰，那么就必須得發展出新型的起重機來對原來的起重機進行代替，才能夠使得工業技術得到有效的發展。

參考文獻：

[1] 丁敏；張德文 大跨距軌道式集裝箱門式起重機結構計算分析[J] 港口裝卸 2009-06-30

[2] 雷春麗；呂彭民；周彥龍 桁架門式起重機結構優化設計[J] 建筑機械化 2005-02-15

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中圖分類號： TH218；TB115.1文獻標志碼： B

Abstract： As to the light weight design on a floating crane， the nonmetallic sliding friction material Nylatron 703XL is applied to replace the previous rolling rotary fulcrum. The compression test on a Nylatron 703XL specimen is performed to obtain the material compression performance curve. The compression performance curves present the obvious nonlinear characteristics， which have significant effect on the structural analysis. As to a 2×8 000 t floating crane， Abaqus is used to calculate the mechanical response and its rule of a Nylatron 703XL washer under different conditions. The effect of friction factor on the mechanical behavior of the washer is calculated and analyzed. The results indicate that， Nylatron 703XL has the ability to replace the metal structure and can be used as sliding friction material； its application potential in bearing structures of engineering machinery is enormous.

Key words： floating crane； light weight design； rotary fulcrum； sliding friction material； Nylatron 703XL； nonlinearity

引言

海洋工程的不斷發展，促使浮吊朝大型化發展.浮吊的自身質量、起升高度和起升質量大大提高，導致浮吊底部回轉支撐的滾子承受載荷極大，造成應力集中，使其很難滾動，給工程使用造成很大困難.浮吊自身質量越大，經濟投入就越大，所以大型浮吊的輕量化設計成為未來浮吊產業發展的關鍵.浮吊的輕量化設計，不僅有對上部臂架結構的優化[1]，還有對底部支撐的優化.底部支撐質量巨大[2]，僅僅靠結構優化難以取得效果.綜合以上2方面因素考慮，如果采用低密度材料進行替換，質量會大大降低.高分子材料具有輕量化、耐摩擦和抗腐蝕等優點[3]，如果能用在浮吊的關鍵部位，是很好的選擇.

隨著材料技術的發展，高分子材料種類越來越多，力學性能越來越強，并且在某些方面逐漸取代金屬的地位.尼龍滑輪作為塔吊配件已經以其獨特的優點漸漸代替老舊的金屬滑輪，廣泛應用于各起重設備中.起重機用的尼龍滑輪一般為MC尼龍[4]，強度比一般尼龍高1.5倍，超過常用工程塑料.起重機吊臂支撐用滑塊過去一直都用黃銅制成，改用MC尼龍材料后，使用壽命提高4～5倍.高分子材料具有摩擦因數小、強度高、質量小和抗腐蝕等優點，使得其在吊機行業中的應用前景廣泛.

塑料在工業上應用的歷史比金屬短得多，因此塑料的選擇原則、方法和過程基本參照金屬的做法.根據塑料的使用和工藝性能特點，結合具體的塑料零件結構設計進行合理選材，尤其應注意工藝和試驗結果，綜合評價后確定選材方案.本文選取力學性能優良的高分子材料Nylatron 703XL作為滑動摩擦材料，應用于浮吊的回轉支撐，替換以往的滾動式回轉支撐[5]，見圖1.

采用滑動摩擦墊圈結構，使得回轉支撐結構簡單，質量極大減小，但對材料的力學性能要求較高：首先要有足夠的彈性模量和壓縮強度以承載，其次需要較好的摩擦性能使上部結構能夠自由轉動.

由于Nylatron 703XL是一種新型高分子材料，在應用上并不廣泛，針對結構的應用也沒有相應規范[67]，所以首先需要通過材料試驗了解其力學性能，然后融入結構進行力學性能分析.

1摩擦回轉支撐結構形式

本結構針對2×8 000 t海上浮吊進行設計，浮吊回轉支撐采用雙環形滑動摩擦墊片，每個環形墊片上部有滑動導軌與其接觸摩擦，導軌上部與浮吊回轉底盤焊接而成，見圖2.浮吊工況載荷和自重通過上部臂架傳遞到回轉底盤[7]，回轉底盤通過滑軌將載荷傳遞到摩擦墊片，摩擦墊片將載荷作用于回轉下支撐.結構具體參數見表1.

1―回轉底盤；2―滑軌；3―摩擦墊圈；4―回轉下支撐

滑動墊片由內外2個獨立的144°弧形組成，外圓環的外徑為30 400 mm，內徑為29 600 mm；內圓環的外徑為28 400 mm，內徑為27 600 mm；厚度均為50 mm.摩擦墊片應用在回轉支撐結構與吊機支座之間.摩擦材料單元類型采用C3D8R.滑軌和上層鋼板采用粘接形式連接，滑軌和摩擦材料采用面面接觸形式，采用庫侖摩擦模擬滑軌與摩擦材料之間的切向行為.

3.3約束、加載和分析

根據摩擦墊片的環形設計，將滑動摩擦材料底面和兩端面進行固定約束.模型建立一個靜態分析步和一個動態分析步，靜態分析步模擬滑動摩擦墊片承受上部壓力過程，動態分析步模擬滑軌與摩擦墊片產生滑動摩擦過程.

載荷有2種：一種是靜態分析步中對上部鋼板施加的均布載荷，分析摩擦材料承受靜態壓力的力學行為；另一種是動態分析步中對上部鋼板及滑軌施加的位移載荷，分析摩擦材料在承壓情況下發生滑動摩擦的力學行為.邊界條件和加載見圖6.

5結論

基于浮吊結構，采用滑動摩擦材料Nylatron 703XL替換滾柱式回轉支撐結構的新型設計進行材料性能研究.通過材料試驗以及非線性分析，主要得到以下結論：

（1）Nylatron 703XL具有較好的承壓能力，在一定程度上可以替換金屬結構，其壓縮性能呈現雙線性特征，對結構分析影響顯著.

（2）在摩擦因數為0.18情況下，摩擦材料的最大von Mises應力處于第二線性段，如果出現意外載荷，可能使材料屈服.如果能將材料與鋼板的摩擦因數降低到0.1以下，將使結構更安全.

（3）摩擦材料處于低壓力（4 MPa以下）時，摩擦是材料力學行為的主因；摩擦材料處于高壓力（8 MPa上）時，剪切是材料力學行為的主因.

（4）滑軌對材料的剪切作用強于對材料的摩擦作用，如果壓力過大，將導致材料剪切破壞.

綜上所述，如果能夠適當處理Nylatron 703XL的表面和邊緣，降低其與鋼板之間的摩擦因數，并對邊緣進行倒角以減小邊緣剪切力，可將Nylatron 703XL材料作為滑動摩擦材料，應用于浮吊回轉支撐結構.

參考文獻：

[1]鄭惠強， 申靜靜， 張氫. 7000 t浮式起重機臂架鋼結構分析[J]. 中國工程機械學報， 2008， 6（2）： 184187.

ZHENG Huiqiang， SHEN Jingjing， ZHANG Qing. Steel structure analysis on boom of 7000 t floating crane[J]. Chin J Construction Machinery， 2008， 6（2）： 184187.

[2]盧凱良， 邱惠清， 宋甲強， 等. 7500 t浮吊回轉支承輪壓仿真計算與實測驗證[J]. 機械設計， 2009， 26（12）： 1923.

LU Kailiang， QIU Huiqing， SONG Jiaqiang， et al. Wheel pressure simulative calculation and actual measuring verification of 7500 t floating crane turning support[J]. J Machine Des， 2009， 26（12）： 1923.

[3]馬之庚， 陳開來. 工程塑料手冊： 材料卷[M].北京： 機械工業出版社， 2004， 3132.

[4]張海燕， 李根臣， 王樹倫， 等. MC尼龍的應用研究進展[J]. 工程塑料應用， 2010， 38（12）： 8890.

ZHANG Haiyan， LI Genchen， WANG Shulun， et al. Research progress in applications of MC nylon[J]. Eng Plastics Application， 2010， 38（12）： 8890.

[5]張質文， 虞和謙， 王金諾， 等. 起重機設計手冊[M]. 北京： 中國鐵道出版社， 1998， 5152.

[6]GB 3811―2008起重機設計規范[S].

[7]中國船級社. 船舶與海上設施起重設備設計規范[S].

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1）盡量采用能再生利用的材料和資源

在各系統及部件設計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環境無害的材料，特別是結構件的設計應盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結構和無毒材料，提高工程機械材料的再生率。

2）長壽命、低能耗及減輕重量的設計原則

通常來說，延長產品壽命就等于減少了機械的生產量和降低其報廢量，降低產品能耗可減少對環境的污染，而減輕產品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環境負荷的角度盡可以考慮各系列產品同類零部件的互換性和通用性。為此應在保持主機各項性能參數前提下，盡量減少主機和附屬作業裝置或機具的體積和重量，提高動力傳動系統零部件的強度和耐久性能，實現液壓系統的輕量化和高效率。

3）盡量采用低環境負荷材料

工程機械零部件設計中應盡可能不使用氟利昂（空調）、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內飾上使用難以自然分解且對環境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產中，應盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設計中一些附屬零部件選用新型環保型材料很重要。

4）廢棄零部件處理的污染最小化及綜合成本最優化

工程機械產品在設計初始階段就要考慮報廢件處理簡單、費用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。

2、環保型工程機械產品設計

1）選用低公害發動機

發動機是工程機械所有系統中對環境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環保型水冷增壓柴油機能大大降低對環境的負荷。目前歐美發達國家正在通過采用一系列新的技術手段、措施或應用新型的環保燃料來進一步降低排放、噪聲等，努力適應第三次排放法規要求。

2）降低整機振動與噪聲

減振與降噪應該是產品設計中最需關注的焦點問題。例如在裝載機設計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統就能克服整機動力傳動系統與車架之間的共振、噪聲及對動力系統的疲勞破壞；后橋設計成中心擺動結構能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統不停沖擊所產生的振動與噪音，避免在崎嶇不平道路上整機各部件相互沖擊所產生的噪聲。除選擇低噪聲的發動機外，主機的結構布置或系統的結構設計也可以進行某些針對性的改進。如冷卻風扇可不再由發動機直接驅動，而可單獨由液壓馬達帶動，這便于將風扇與發動機隔開并將整個發動機密封起來，從而使噪聲不能通過風扇出風口傳到外部，降低噪聲對環境的影響；通過優化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節流和油管振動產生的噪聲；可在機罩等覆蓋件處設計粘貼吸音隔音材料；可設計全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現“以人為本”的設計宗旨。

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中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0106-01

1 傳統的節流調速及容積調速液壓回路的不足

節流調速回路是液壓調速回路的一種，它用定量泵供油，用節流閥（或調速閥）改變進入執行元件的流量，實現變速目標。結合流量閥處于回路中的不同位置，又分為進油節流調速、回油節流調速和旁路節流調速三種回路。節流閥的節流高速回路適用范圍小，只適合輕載、速度低、負載變化不大、速度穩定性要求不高的高功率液壓系統。

容積調速回路則是以調解回路中的泵或者是馬達對應的排量進行調整速度的。容積調速回路的功率損耗非常小，沒有其他多余的損失。而且容積調速回路的運轉壓力隨系統的負載一起變化，因此運行起來效果顯著、系統內的油溫適宜。容積調速回路按油路的運轉路線不同，分為開式及閉式兩種回路。但容積調速回路對于系統的負載、轉速有較高的要求，必須滿足負載大、運動速度高、油的溫度要求小，一般功率5kW以上的宜采用容積調速回路。

與傳統的節流調速及容積調速液壓回路相比，工程機械液壓系統在性能、操作、節能等方面的效果要提高許多。

2 工程變頻液壓技術的優勢特點及背景

工程變頻液壓系統是一種新型的、從全局出發的節能傳動系統，它與傳統的的節流調速及容積調速液壓回路控制相比，具有如下的優勢和特點：沒有了復雜的變量量泵，選取變頻器、交流電動機和定量泵，操作簡單；選取定量泵使用，有效減少噪聲污染；使調速范圍變得更大；節能環保效果明顯，和容積控制液壓系統相比，節約能源最高達六成；有效實現系統產生的制動能量的回收；變頻器的內置控制使控制性能更優秀，用無速度反饋矢量控制更好發揮特性。

工程變頻液壓系統的應用是基于工程變頻液壓系統的出色的調速性能和良好的節能效果，所以工程變頻液壓系統在液壓電梯、機床、飛機、制磚廠等方面有著不錯的應用前景。

3 工程變頻液壓系統的研究現狀

工程變頻液壓系統是工程機械的重要組成，承擔工程機械的多項功能，工程變頻液壓系統自身結構的復雜，使得工程機械的故障有七成是工程變頻液壓系統發生故障引起的。

工程機械液壓系統故障的預防和診斷始于20世紀60年代。到90年代，人工智能預防和診斷液壓系統故障迅速發展。加拿大研究驅動衛星天線跟蹤的液壓系統故障診斷；英國研究了液壓系統神經網絡故障感知診斷；法國采用觀測器診斷液壓系統故障；哥倫比亞運用非線性辯識診斷電液壓系統故障。

我國預防和診斷工程機械液壓系統起步晚，但發展很快。1994年利用專家系統、小波分析等方法實現智能診斷液壓系統故障；2000年選取信號處理診斷液壓系統故障；2002年采用故障樹分析方法診斷機液壓系統故障；2003年采用動態神經網絡診斷液壓伺服系統故障。綜合起來，目前預防和診斷工程機械液壓系統故障方法有：直觀檢查、對換診斷、儀表測量檢查、故障樹分析和原理推理等方法，其中原理推理最有效。

4 工程變頻液壓系統存在的問題

工程機械液壓系統有液壓泵、液壓馬達、液壓缸、變速器和變速閥等構成，其故障通多表現為行走和執行無力、離合器接合狀況不好、液壓缸活塞的伸縮不到位等方面。這些故障是因為由于工程機械液壓系統的元件效用失去所致，表現為液壓系統的系統壓力、系統流量和系統溫度發生波動。

4.1 液壓系統振動和噪音

振動和噪聲易造成安全事故。產生這類故障由于：一是吸油路有氣體時的噪音。由于吸油高度太，管道細，油液粘和油網堵塞等原因，使油油液中的空氣產生空蝕；吸油管密封差使得油面低，濾油網外露，導致吸油時吸入空氣；油泵和馬達質量不過關，油泵和馬達的流困油現象未消除引起噪音和振動。

4.2 油溫過高

使工程機械液壓系統產生油溫過高的問題原因主要有：液壓系統設計不合理；使用壓力沒調整好；周圍溫度高；液壓油泄漏嚴重；工程機械液壓系統散熱不好；系統油箱散熱不足；工程機械液壓系統油箱小，油液循環快而無法及時冷卻；使用粘度大的油液引起液壓損失等等。

4.3 液壓系統泄漏

液壓系統泄漏多受系統振動、壓差、制造、安裝等不當影響所致。泄漏分外泄漏及內泄漏。外泄漏是指液壓油液雙系統內向外界環境泄漏；內泄漏是指系統內由于間隙、磨損等使油液從高壓側流至低壓側。

5 解決工程變頻液壓系統存在的問題的對策

5.1 選擇適合的液壓油

選用適合的液壓油會使工程機械液壓系統的壓力傳遞、系統、系統冷卻和密封等作用得到更好的發揮，按照《使用說明書》中選擇對應的液壓油，特殊情況須替代時，要保障替代油的功能與型號符合。不同液壓油禁止混合，防止產生化學變化。

5.2 定期維護

工程機械液壓系統要定期進行保養和維護，有些系統中的智能裝置可以預警某些安全隱患，但這種智能預警的監測效果和監測準確度受限，因此定期保養和維護液壓系統是必要的，保養工程機械液壓系統可結合的智能監測結果進行。工程機械液壓系統的保養與維護分三種：250h檢查保養。檢查油泵磨損程度，檢查油缸拉缸，及時更換；500h檢查保養。工程機械液壓系統運行500h后，必須更換濾芯，長期高溫作業要提前更換；1000h檢查保養。清洗系統，更換濾芯與液壓油。

5.3 防止雜質混入系統

清潔液壓油是保障液壓系統正常運轉的核心，若有固體雜質進入則會損壞系統，危及系統運行。防止雜質進入系統方法有：工作人員須用清潔的手套與工作服；進行拆卸保養時要避開灰塵，液壓系的拆卸部位要徹底清潔；仔細清洗壓元件和液壓膠管，吹干后方可組裝；選用正品濾芯；定期清洗濾清器，擦凈濾清器的污物；要多次清洗液壓系統；更新濾芯加新油。

6 工程變頻液壓系統的前景展望

預防和診斷工程機械液壓系統故障的發展應包含：多采用信息集成和融合技術；采用遠程協同預防和診斷技術；加強故障檢測和容錯控制的研究。監測工程機械故障，建立遠程維護服務系統，使得預防和診斷工程機械液壓系統故障的發展前景更廣闊。

參考文獻

篇（6）

侍寶表示，2011年牽引車賣得不好，不能說是HOWO A7這款車不好，相反，HOWO A7在牽引車市場具備多處明顯的優勢。侍寶說：“用戶稱贊最多的是車的舒適性，駕駛室內空間非常寬敞，臥鋪可以折疊成座位+餐桌的布局。以前，卡車駕駛員往往都是在座椅上端著碗吃飯，而這個設計就能讓駕駛員和在家一樣，舒舒服服地享受在‘飯桌’上用餐的愜意。這車還有電動駕駛室舉升裝置和電動門窗，開重卡能體驗到開小車般的輕松。這車還有一大賣點就是皮實，很長時間以來，從沒聽說過這車有被壓斷大梁的情況，發動機的性能也很穩定，故障率低、省油、動力足，這些都得到了用戶的肯定。”另外，據侍寶介紹，這款車有多處設計是人性化的，比如它有ABS、前盤后鼓剎車系統、防側滑及輪胎胎壓檢測裝置，為用戶安全提供了保證；它還有功率轉換裝置，駕駛員可根據拉貨多少選擇空載、輕載、中載、重載模式，以避免浪費，讓車輛達到最佳狀態；它有車下啟動車輛開關，檢查車況需要啟動車輛時，駕駛員不用再爬上車，在車下就可以讓車啟動；它的車載診斷系統直接顯示漢字，而以前只是顯示符號，駕駛員還要對照故障表來查找符號代表的意思，這一處改進讓故障提示一目了然。

適合拉50噸以內貨物的長途業務

據侍寶介紹，HOWO A7的用戶在選配時有兩個共同點――喜歡輕量化和高端的配置。“車輕了就能多拉，這是用戶的普遍認識，因此他們前來咨詢時都會問車輛的自重多少，這種情況下我們就會向他推薦選裝一些輕量化的部件，比如多花2000多元就可以換成瀚瑞森橡膠懸架，車輛的自重能降低430公斤，另外，通過更換鋁合金輪轂、變速箱、油箱以及輕量化的輪胎等都可以達到減自重的目的。發動機有EGR和高壓共軌兩種可選，后者要貴1萬多元，用戶在這方面都不會吝惜加錢，有的甚至愿意多花六、七萬元裝日野的發動機，跑長途的用戶還有不少選手自一體變速箱的，用戶對車輛的需求已經開始發生改變，舒適、安全、輕量化、高配是用戶的新要求。”侍寶如是說。

實際上，除了被動服務以外，侍寶帶領的銷售團隊更多的是主動為用戶提供購車參考。侍寶說：“目前的公路用車市場，用戶對馬力的需求，大都集中在340馬力-380馬力，個別選420馬力的大多是用于短途拉沙石，而速比方面，我們建議高速標載的用戶選擇速比3.91的單級橋，而工程機械的用戶則推薦他選雙級橋。我們的總方向是，對于拉貨30噸左右的標載用戶，最好選擇馬力稍大點的以保證動力性，速比小點的以保證車速，所以，我認為對于那些拉貨在50噸以內的跑長途業務的用戶來說，是非常合適用HOWO A7這款車的。”

篇（7）

工程機械行業現已成為一個國家的基礎支柱產業，在國民經濟中占有重要的地位，我國機械行業現有生產企業近5萬家，而且數量還在不斷增加，導致市場競爭日趨激烈，優勝劣汰趨勢更加明顯。特別是自2013年末以來，由于歐洲金融危機“久病不愈”和中國房地產市場的“斷崖式崩盤”，導致中國工程機械進入了持續低迷期。依據中國報告大廳（）消息，今年上半年18家工程機械及重點零部件工程機械上市公司完成營業收入500.09億元，同比2014年上半年的707.44億元下降了29.31%；18家工程機械及重點零部件工程機械上市公司完成營業收入500.09億元，同比下降29.31%；18家上市公司上半年凈利潤整體虧損5.9億元，較2014年上半年盈利39.6億元同比下降114.89%[1]。逝去的2015年，工程機械全行業虧損已成定局，行業處于持續低迷狀態。但隨著國家的“十三五”規劃實施，為我國的工程機械行業點亮了燈塔，指明了未來發展的方向。

1推進以人為核心的城鎮化建設

“十三五”規劃里提出了建設以人為核心的新型城鎮化建議，新型城鎮化不是簡單的城市人口比例增加和面積擴張，而是要在產業支撐、人居環境、社會保障、生活方式等方面實現由“鄉”到“城”的轉變，把有能力、有意愿并長期在城鎮務工經商的農民工及其家屬逐步轉為城鎮居民，但是太多的人員流入城市中，勢必會造成城填的住房、醫療、就業等多重問題，其中住房問題更是首當其沖的問題，決不能一邊高樓林立，一邊棚戶連片，需要更大規模加快棚戶區改造工程。根據我國公布的《國務院關于加快棚戶區改造工作的意見》中提出的目標，我國將在5年內改造各類棚戶區1000萬戶[2]。棚戶改造既可以拉動經濟，也更有利于城鎮化的推進和改變二元結構社會，而由于棚戶改造要帶來大量的工程建設，將對工程機械的需求起到直接的拉動作用。

2支持綠色清潔生產，推進傳統制造業綠色改造，推動建立綠色低碳循環發展產業體系

“十三五”規劃提出了傳統制造業進行“綠色改造”的概念，同時也實施了“中國制造2025”、“互聯網+制造”、“數據云計算”、“物聯網”等多學科綜合應用。就工程機械而言，實施“中國制造2025”，推動制造業由大變強，不僅體現在數量的簡單增多，更要體現在技術含量高的重大裝備等先進制造領域勇于爭先。不斷研發出擁有自主知識產權、國際領先的自主品牌產品，是各企業的歷史使命和神圣職責。同時，對于為主機配套服務的各相關供應商、商和包括我們行業協會在內的有關社會各界，也是責任重大，使命光榮。全行業堅持“創新驅動、質量為先、結構優化、綠色發展”方針，打造綠色制造的新優勢，推動傳統制造業綠色改造，大力發展節能環保產業，提升工業效能和清潔生產水平，抓住互聯網跨界整合的機遇，以轉型升級為主要任務，加快構建創新能力強、質量效益好、可持續發展潛力大、結構優化、產業鏈國際主導地位突出的優勢體系。同時還要積極開展國際產能合作，主動對接相關國家需求，通過對外工程承包和投資等，帶動中國裝備協作配套“走出去”，在國際市場競爭中促進中國制造升級。因此未來行業發展的總體思路要以研發為核心、以質量優先為重點、以強化基礎為切入點、以優化環境為目標。從技術發展趨向上看，工程機械現在正處于數字化、智能化、宜人化、節能與環保、巨型化和微型化、減量化、輕量化等技術發展階段，未來將向高性能、多功能、高可靠性、人性化、環境適應性、能源多樣性以及機器人工程機械方向發展。

3加強軌道交通建設，推進交通運輸低碳發展

伴隨著國家區域結構、產業結構、城鄉結構的調整優化，在公路、高鐵、城軌、地鐵等基礎設施建設，對工程機械必將提供更廣闊的市場空間和提出更高的技術質量要求，這也為工程機械企業樹立了創新的目標，確定了轉型升級的方向。新年伊始，各城市紛紛提出了加強實施城市軌道交通建設，優化快速路網，打通交通節點，增設跨河通道等項目，比如：沈陽市在2016年計劃再新建東塔渾河橋、渾河金陽隧道2座跨渾河通道項目，使渾河的南北交通更加順暢；長沙市繼萬家麗路在去年10月1日快速化改造、完成主線雙向六車道通車后，湘府路也謀劃發動快速化改造施工并在近日發動勘測及規劃投標；柳州市推進柳肇、湘桂等鐵路，三柳、柳梧等高速公路，西江經濟帶基礎設施建設大會戰重大項目和柳江航道二期整治等重大項目建設。由此可見，軌道建設不單單是建設城市地鐵項目，同時也衍生出了城市道路維修、城市高速公路建設等多類項目，伴隨著各地城市基礎設施建設的推進，軌道交通建設的步伐勢必加快，而軌道交通建設的加快必定會帶動工程機械設備及其相關行業的發展，會加大市場需求，工程機械行業的發展將迎來新的機遇。

4提高技術工人待遇，完善職稱評定制度

工人的技能等級是衡量工人技術業務水平和工作能力的尺度，是對工人技術培訓、考核、使用的基本依據，也是工人工資制度的重要組成部分；而技術職稱是體現專業技術人員的研發能力、工作業績和學術水平的重要標志，也是評價和激勵專業技術人員的重要手段。但因為既有的職稱評審制度在年限、外語、論文等內容上，不少人覺得職稱評定，根本不能全面反映個人能力水平，所以就造成了許多人根本不想去提升相關技能和職稱。所以，建立和完善科學的職稱評定體系，對規范學術隊伍，調動科研人員積極性具有重要而深遠的意義。人“活”了，企業的運轉也就會踏上復蘇的軌道上來，中國的機械工程行業必定會熬過“嚴冬”，迎來美麗的“春天”。總的來說，通過實施“十三五”規劃，為2016－2020年中國經濟社會發展繪制了一幅宏偉的藍圖。工程機械行業通過“建設新型城鎮化”“、綠色改造傳統制造業”、“輔助軌道交通建設”、“完善職稱制度”和加強“后市場的服務質量”等內容，將會迎來一個嶄新的明天。

參考文獻

[1]2015年我國工程機械行業發展前景分析[EB/OL].

篇（8）

分析人士指出，隨著行業的穩定發展，作為國內重卡發動機生產的龍頭，濰柴動力在行業內已經具有壟斷地位，同時也形成了一定的行業壁壘，想進入者的門檻已經提高。因此，濰柴動力的優勢毋庸置疑，與此同時，公司未來幾年的穩定增長仍會持續。

重卡發動機龍頭地位難動搖

“價格基本上就是他們說了算，由于濰柴在重卡發動機的龍頭地位，因此有很強的定價能力。”2月16日，中投證券分析師鄧學向記者表示，在重型卡車的迅速發展時期，濰柴動力是受益最明顯的公司。

“過半以上發動機都要到他們那里拿貨。”鄧學分析師說，隨著需求旺盛，2010年上半年，濰柴動力甚至出現了產能緊張。在重卡發動機方面的龍頭地位，使得濰柴動力不用擔心銷售。

光大證券分析師于特認為，2010 年公司銷售各種發動機55-60萬臺，其中重卡發動機40 萬臺左右，市場占有率近40%；5 噸以上裝載機發動機十幾萬臺，市場占有率超過80%；大客車發動機4 萬臺左右，市場占有率達50%。濰柴動力在發動機領域的龍頭地位不可動搖。

近年來，隨著中國的消費升級，重卡仍將快速發展。鄧學分析師認為，消費帶動了物流需求，卡車由于有輕便和靈活的特點，還是很重要的物流工具。

東方證券汽車行業分析師秦緒文表示，從公路貨運類重卡需求看，隨著國家治理超載力度的逐步加強，運輸戶將有動力通過更換大馬力、大噸位的重卡產品以實現運輸效率的提升，實現更多的經濟效益。這將帶動重卡產品銷售結構上移，行業增長模式以粗放式的數量擴張為主開始進入內涵式增長的階段。

而濰柴動力的大馬力發動機、更多擋位變速箱組成的動力總成較好地迎合了公路貨運行業的新需求，具有領先技術優勢與先發優勢，將明顯受益于重卡行業技術升級的過程。

隨著濰柴動力在發動機領域的壟斷地位形成，同時也形成了一定的行業壁壘，后進入市場者很難與濰柴動力相抗衡。盡管近幾年競爭對手逐漸增多，但公司已經占據了絕對的領先地位與規模優勢，加上產品具有明顯的價格優勢與使用經濟性，擁有最完善的服務網絡，秦緒文表示，重卡發動機的龍頭地位在未來很長一段時間內無法被撼動。而隨著12升發動機、12 檔/16 擋變速箱銷量比重的進一步提高，公司在重卡產業鏈中的地位及盈利水平將進一步提升。

工程機械發動機成為新動力

“不僅僅是重卡發動機，工程機械一塊也有比較好的增長。”2月15日，濰柴動力有關人士向記者如是表示。

事實上，公司工程機械類發動機占總銷量的比重超過20%，主要下游產品為5噸裝載機，市場份額達到80%左右。由于需求旺盛，在2010年上半年，甚至出現要不到貨的現象。與此同時，2010年上半年由于產能緊張，公司工程機械類發動機的市場份額有所下滑至73.2%，不過公司目前已通過技術改造、工藝規劃等多種措施提升產能，有望能滿足未來1-2年的生產需求。

東方證券秦緒文分析師認為，2011年1000 萬套保障房的開工將很大程度彌補商品房投資的下滑，水利基礎設施建設投資及區域振興規劃帶來的基建投資將逐步落實，預計工程機械下游需求增長仍將維持在15%以上，產能問題的解決將有助于公司抓住下游旺盛的機會，工程機械類發動機銷量比重將進一步提升，為公司業績提供顯著支撐。

與此同時，濰柴動力的產品線將進一步擴充。公司目前產品主要集中在 8-12 升發動機，未來將開發5-7升市場，主要配置中小挖掘機市場和中小客車市場目前已經進入主要客戶進行試用。

市場認為，中小功率發動機的的盈利能力相對較低，但可以為公司規避市場風險，進一步大幅提升產銷規模，降低公司原材料的采購成本，提升公司的盈利總量。

中金公司認為，濰柴動力的現有業務優勢支撐多元化發展，中長期發展值得期待。往后看，公司現有重卡發動機業務能提供強有力的現金流支持，同時管理能力處于行業領先，其向工程機械發動機、船用發動機等領域的多元化以及出口有望取得成功，中長期發展值得期待。

業績增長有保證

2月16日，中國重汽（000951.SZ）公布1月份產銷報告。重型卡車產量同比增加10.70%，銷量則同比增長73.83%，超出預期。在此消息刺激下，當日中國重汽大漲7.87%。

在重卡銷量大幅上漲，下游需求旺盛的情況下，生產重卡發動機的主要廠商濰柴動力的產銷也將大幅上漲。鄧學分析師認為，重卡發動機行業的庫存一般很小，一般是一個月一定，基本上是“以銷定產”，因此，濰柴動力的產銷也將超出預期增長。市場分析認為，1月份，在下游需求較旺以及企業和經銷商補庫存雙重拉動下，重卡產銷均同比明顯增長，銷售旺季提前到來。公司憑借較高的議價能力和盈利能力，將成為重卡產銷超預期的最大受益者。2月16日，濰柴動力的股價同樣大漲4.78%。

2月16日，濰柴動力有關人士向記者證實1月份的產銷確實比較好，不過，他以年報即將公布為由，不方便透露更多的信息。

而在之前公布2010年公司業績預報中，濰柴動力的業績同向大幅上升。歸屬于上市公司股東的凈利潤增長達75%-105%。業績大幅增長的主要原因是市場需求量攀升，從而帶動公司主營產品業績同步大幅提升。

未來幾年，公司仍將受益于市場需求量的攀升。而隨著產量的擴張，濰柴動力的利潤增速將超過主營收入增長的速度。

篇（9）

1 引言

隨著工程機械向裝備大型化、輕量化及重載荷等方向的發展，高強度鋼使用比例和質量要求都有較大提高，國內高強度工程機械用鋼的研發及生產已取得快速進展，對高強鋼的質量和強度要求越來越高。S700MC屬于屬低碳微合金冷成型用鋼，采用了鈮、鈦微合金化和控軋空冷技術，廣泛用于工程機械和車輛結構等領域。

目前，600MPa級及以上的高強熱軋卷板按的強化機制主要有兩種，一是低碳貝氏體系列，其特點是在低C或是超低碳的基礎上加一定貝的Mn、Mo、B、Nb、Cr等合金元素，其組織是細的低碳貝氏體組織。這類鋼的優點是有好的低溫沖擊性能，缺點是生產難度大，需要較低的卷取溫度，板卷性能波動大；二是析出強化系列，其特點是在C-Mn鋼的基礎上加一定量的Nb、Ti等微合金元素。析出強化系列的優點是成形性能好，容易生產。目前，絕大多數高強板采用析出強化，本論文的高強鋼S700MC就屬此第二系列[1]。

2 試驗材料與拉伸斷口分層現象

2.1 S700MC化學成分及力學性能

S700MC鋼合金成分執行標準EN10149-2，化學成分見表1，鋼卷卷取8小時以后取樣，要求在尾部3米，板寬1/4處取樣，鋼板厚度12.6mm，進行縱向拉伸、沖擊和橫向冷彎實驗，各項性能指標均滿足S700MC標準要求，實際測量現場生產樣品，屈服強度和抗拉強度分別為735和850MPa，伸長率18.5%，-20℃沖擊功大于70J，冷彎性能良好。

表1 S700MC鋼化學成分

Table 1 Chemical composition of S700MC /%

成分 C Si Mn P S Alt Nb Ti V Nb+Ti+V Mo

產品成分 0.056 0.16 1.76 0.017 0.001 0.05 0.055 0.13 0.004 0.189 0.15

2.2 拉伸斷口形貌及分析

S700MC的拉伸試樣，見圖1，通過進行金相分析，S700MC的組織為貝氏體加鐵素體，見圖2，因硬脆相貝氏體體積含量大，鋼板存在較大的殘余應力。

在拉伸試樣斷口處取樣進行金相分析，經過研磨拋光后，利用金相顯微鏡和掃描電鏡對試樣斷口處夾雜物以及C、Mn的偏析進行觀察，見圖2，發現中心存在嚴重的偏析，呈明顯的帶狀分布，通常，鋼液在連鑄坯冷卻凝固過程中以樹枝晶的方式長大，由于選擇結晶，造成晶內和枝晶間的化學成分不均勻，枝晶間富集了較多的碳、合金元素及硫、磷等雜質。連鑄坯加熱時，碳作為間隙固溶原子在奧氏體內部擴散分布較均勻，而置換固溶原子錳均勻化較困難，枝晶偏析難以徹底改善，在軋制過程中，鑄坯的枝晶偏析逐步轉變為成品卷板的帶狀偏析[2]。對拉力分層處中心試樣重新拋光，進行夾雜物分析，發現中心存在夾雜物，檢測分析其中B類夾雜物達2.5級，D類和Ds類分別為1.0和1.5級，這也是導致拉伸斷口分層的主要原因。

圖1 S700MC拉伸斷口 圖2 S700MC心部顯微組織（厚度方向）

Fig.1 Tensile fracture of S700MC Fig.2 Microstructure in the1/4 position（thickness direction）

3 S700MC鋼拉伸斷口分層的控制措施

以上研究表明，拉伸斷口分層的產生的根本原因是連鑄坯澆注鋼水在凝固過程中合金元素產生的中心偏析造成的，通過優化煉鋼和軋鋼工藝可以加以控制其斷口分層缺陷的形成。

3.1 煉鋼工藝優化

連鑄坯澆注過程中的鋼水過熱度、拉速、扇形段輥道開口度及夾雜物控制等因素直接影響連鑄坯中心偏析。鋼水過熱度是影響等軸晶比例的重要因素。非金屬夾雜物，特別是硫化物、氧化物夾雜的偏聚對鋼材的性能產生惡劣影響，嚴重降低鋼材的塑性、韌性[3]。

針對以上因素，對煉鋼工藝進行了以下優化：

（1）中包過熱度控制在10～30℃，鑄坯拉速保持1.0m/min 恒速澆鑄。

（2）采用輕壓下以及電磁攪拌技術，以減輕鑄坯中心偏析。

3.2 軋制工藝優化

優化軋制工藝主要目的是改善板坯中心偏析對鋼卷中心分層的影響和細化鐵素體晶粒，促進Ti（C、N）和Nb（C、N）的彌散析出，細化晶粒，提高產品強韌性，粗軋采用大壓下工藝，將粗軋的3+5 道次調整為3+3 道次，以及降低冷卻速率等。

4 結語

（1）S700MC鋼板拉伸斷口分層產生的主要原因是連鑄坯存在C和Mn等元素產生的中心偏析，使脆性相貝氏體在中心碳、錳偏析的區域優先形成，從而造成整個斷面組織產生較大的差異。

（2）煉鋼工藝可采取控制澆注鋼水過熱度、降低鑄坯拉速、采用動態壓下或電磁攪拌；軋制工藝粗軋采用大壓下工藝，將粗軋的3+5 道次調整為3+3道次和降低冷卻速率等控制措施避免或減輕S700MC鋼板拉伸斷口分層。

參考文獻：

篇（10）

中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：

引言：機電一體化技術定義機電一體化又稱機械電子學,英語稱為Mcchatronics,它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。一般來說，現代機電一體化是當今目前自動化技術發展的相對較高級的階段。它同時也以計算機產業為基礎和主要特征的自動化技術，同時也是生產實踐對自動化技術進一步發展的需要。因此，根據整個行業的未來發展來看，整個工程機械的機電智能化和一體化將是今后的主要發展方向。

1.機電一體化概要

機電一體化技術的形成機電一體化技術是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。機電一體化技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用計算機技術、機械技術、自動控制技術、傳感測控技術、微電子技術、信息技術、電力電子技術、信息變換技術、接口技術、及軟件編程技術等群體技術，按優化組織目標與系統功能目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。所以，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上面訴述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術和其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有著純技術發展到機械電氣化，屬傳統機械，它主要功能依舊是代替和放大的體力。但發展到機電一體化之后，其中的微電子裝置除可以代替某些機械部件的原有功能之外，還可以賦予許多新的功能，比如自動處理信息、自動檢測、自動調節、自動顯示記錄和控制自動診斷與保護等等。所以機電一體化產品不僅僅是人的手和肢體的延伸，并且人的感官和頭腦的眼神，而具有智能化的特點是機電一體化和機械電氣化在功能上的本質區別。

2.機電一體化的核心技術

2.1機械本體技術

機電一體化的基礎是機械技術，在實踐中如何才可以能夠將機械技術與機電一體化技術進行有效的相互適應，是機械技術主要的著眼點。利用其他高新技術的更新概念，對結構、材料和性能實現有力的變更，能滿足重量的減小及體積的縮小與精度的全面提高等等。在機電一體化整體系統制造的過程當中，借助計算機輔助技術才能可以有效實現經典的機械理論及工藝，同時還需有效的采用過人工智能及專家系統等，把機械制造技術在當今年社會中進行有力的更新。

機械本體必須要將性能及重量和精度等進行綜合考慮，性能需進行總體的一個改善使之更加的有力，重要需進一步的給予有效減輕，精度更需全方位進行提高。現代社會中存在的機械產品，一般都是把鋼材當作主要材料，那在重量方面就需進行有效的控制，想要有效的減輕鋼材的質量，不僅需要在結構方面進行改進而且還要考慮利用非金屬的復合材料。只有機械本身的重量可以有效的控制從而減輕，對驅動系統的小型化才能夠得到有效的實現，從而在控制方面可有效的改善快速響應特性，有效的將能量消耗進行相應的減少，有效的提升了實際功效。

2.2信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/ 數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

2.3傳感技術

傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器可以快速、精確地獲取信息并且能夠經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的一個保證。傳感器的問題集中在提高靈敏度、可靠性與精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為避免電干擾，當前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。而對外部信息傳感器來說，現在主要發展非接觸型檢測技術。

2.4驅動技術

電機作為驅動結構在社會當中已廣泛的被接受并且采用，但在快速響應及效率等諸多方面，仍然存在許多需要繼續有效的解決的問題。當前，我國針對內部裝有編譯器的電機及控制專用組件和傳感器，三位于一體的伺服驅動單元正在積極的發展當中。

3.機電一體化在工程機械中的應用

機電一體化技術從20世紀70年代中期開始在國外工程機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起．推動了工程機械制造技術的迅速發展，特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在工程機械上的應用，不但提高了施工工藝，還節約了大量的人力、物力和資源，使工程機械的性能得到了前所未有的提高，無論是在動力性、安全性、節能性和操控性上都有了極大的改善，充分滿足了現代社會與經濟發展的需求。從根本上改變了工程機械的面貌，極大促進了產品性能的提高，使工程機械進入了一個全新的發展階段。工程機械的機電一體化和智能化將是今后的發展方向現代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可直接影響到施工工藝的好壞：而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。

4..現代機電一體化在工程機械應用中的發展趨勢

4.1 高性能化的應用發展

這里面主要包含：高速的應用化模式、高精度的應用模式以及高效率的應用模式、高可靠性的應用。新一代CNC系統采用多CPU結構以多總線連接，就是以此“四高”為滿足生產而誕生的。這種系統采用精簡指令集機，可同時實時多任務操作系統并行處理，從而來保證該機電一體化的產品具有相對高性能。

4.2 微型化的應用發展

微型機電一體化系統是機電一體化的一個新發展方向，同時也是電子技術與機械技術在納米尺度上相融合的產物，國外稱微電子機械系統。微型機電一體化產品，泛指幾何尺寸向微米、納米級發展，其體積一般不超過1cm3的機電一體化產品，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優越性，并且其耗能小、體積小、運動靈活，是近年和將來十大關鍵技術之一。

4.3 機電一體化智能化的應用發展

一般來說，現代機電一體化的發展和進步都主要體現在控制理論的基礎上，也就是當前機電一體化技術與傳統機械自動化技術的主要區別之一就是智能化技術，而且這種在實際中的區別表現就是表現在其產品的智能上。它是吸收計算機科學、人工智能、生理學等一系列智能的新方法、新思想，模擬人類智能，這樣的技術目前任然在探索和應用中，相信將來是有非常廣闊的應用前景。

5.結語

隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

［1］孫永利.機電一體化在工程機械中的應用［J］.農機使用與維修，2009，（1）.

［2］冷俊.機電一體化在工程機械中的應用［J］.科技資訊，2011，（7）.

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1、環保型材料的利用

1）盡量采用能再生利用的材料和資源

在各系統及部件設計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環境無害的材料，特別是結構件的設計應盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結構和無毒材料，提高工程機械材料的再生率。

2）長壽命、低能耗及減輕重量的設計原則

通常來說，延長產品壽命就等于減少了機械的生產量和降低其報廢量，降低產品能耗可減少對環境的污染，而減輕產品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環境負荷的角度盡可以考慮各系列產品同類零部件的互換性和通用性。為此應在保持主機各項性能參數前提下，盡量減少主機和附屬作業裝置或機具的體積和重量，提高動力傳動系統零部件的強度和耐久性能，實現液壓系統的輕量化和高效率。

3）盡量采用低環境負荷材料

工程機械零部件設計中應盡可能不使用氟利昂（空調）、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內飾上使用難以自然分解且對環境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產中，應盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設計中一些附屬零部件選用新型環保型材料很重要。

4）廢棄零部件處理的污染最小化及綜合成本最優化

工程機械產品在設計初始階段就要考慮報廢件處理簡單、費用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。

2、環保型工程機械產品設計

1）選用低公害發動機

發動機是工程機械所有系統中對環境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環保型水冷增壓柴油機能大大降低對環境的負荷。目前歐美發達國家正在通過采用一系列新的技術手段、措施或應用新型的環保燃料來進一步降低排放、噪聲等，努力適應第三次排放法規要求。

2）降低整機振動與噪聲

減振與降噪應該是產品設計中最需關注的焦點問題。例如在裝載機設計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統就能克服整機動力傳動系統與車架之間的共振、噪聲及對動力系統的疲勞破壞；后橋設計成中心擺動結構能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統不停沖擊所產生的振動與噪音，避免在崎嶇不平道路上整機各部件相互沖擊所產生的噪聲。除選擇低噪聲的發動機外，主機的結構布置或系統的結構設計也可以進行某些針對性的改進。如冷卻風扇可不再由發動機直接驅動，而可單獨由液壓馬達帶動，這便于將風扇與發動機隔開并將整個發動機密封起來，從而使噪聲不能通過風扇出風口傳到外部，降低噪聲對環境的影響；通過優化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節流和油管振動產生的噪聲；可在機罩等覆蓋件處設計粘貼吸音隔音材料；可設計全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現“以人為本”的設計宗旨。

3）液壓系統的清潔和防滲漏

保持傳動液壓油的清潔度對工程機械的液壓傳動非常重要，因此精心設計工程機械液壓系統（如采用高效高精度過濾裝置）十分必要，這樣就可去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質，減少液壓元件故障與磨損、延長常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率；同時可有效避免液壓油在工作中溫度升得過高過快，延長換油間隔時間，減少對周邊作業環境的污染。另外通過采用增壓液壓油箱，可改善泵的吸油效果從而延長其使用壽命，并且能很好地防止外界灰塵和水分進入油箱，提高整個液壓系統的清潔度。液壓系統的滲漏對周圍環境的污染是目前部分工程機械產品中普遍存在的，液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優良密封性能的進口優質膠管很有必要；為了減少損壞軟管的廢棄量，設計時應在可能的條件下盡量使用硬管；對設計過程中只能采用軟管并且容易破裂時油液流出而污染環境。

4）系統高效節能的設計

工程機械的高效節能也是環境保護的重要一環，減少能源消耗即意味著減少對環境的污染。故選用電控高性能長壽命節能型發動機是研制環保型機械最基本的一環；另外在設計時采用雙泵分合流技術、液壓負荷傳感技術、靜液驅動技術等都可達到節能降耗的目的。

3、工程機械產品人性化的設計

1）環保安全關懷型駕駛室的設計

如采用防紫外線輻射玻璃的全密封整體式、經減震降噪處理的“安全環保型”駕駛室，室內配置無氟環保型冷暖空調，并設計FOPS及POPS駕駛室以確保駕駛員的安全；充分運用人機工程學設計原理，如司機座椅可全方位調節、功能集成的單操縱手柄、可調式轉向驅動器、全自動換擋裝置、電子監控與故障自診斷系統，再輔以合理美觀的顏色搭配，可大大改善司機的工作環境，緩解疲勞，提高作業效率。新晨

2）自動加脂裝置或集中系統的配置

傳統的手動加注脂費時費力，而且通常有多余的油液溢出來污染周邊環境。因此研制環保型工程機械就能自動定時加注脂的設備，如集中系統就能自動定時給各鉸銷加注黃油，其加油量經過仔細計算后設定，可很好地保證各銷軸得到足夠的而又沒有多余的油溢出，既環保又方便。另外對于小型機械，鑒于降低設計成本，可采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設計二級防塵結構等防止外部異物的進入和內部油脂的排出，從而延長加注油的間隔，減少對環境的污染。

3）外觀美學設計

傳統的工程機械產品一直是外形粗放、笨重的形象，環保型產品更應注重外觀美學和車身的流線型設計，達到機器的環境的諧和，給人以視覺上的美感。如發動機機罩就可進行造型別致美觀的流線型設計，整機的標識標牌應精心布置、設計，良好地體現環保特色。

4）人性化設計