自90年代以來(lái)，國外工程機械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，在廣泛應用新技術(shù)的同時(shí)，不斷涌現出新結構和新產(chǎn)品。繼完成提高整機可靠性任務(wù)之后，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量，努力完善產(chǎn)品的標準化、系列化和通用化，改善駕駛人員的工作條件，向節能、環(huán)保方向發(fā)展。由于工程機械涉及的機種較多，本文重點(diǎn)以輪式裝載機（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“裝載機”）為例，就其技術(shù)現狀、新技術(shù)和新結構，以及發(fā)展趨勢作簡(jiǎn)單介紹。

　　新技術(shù)與新結構

　　近幾年，國外工程機械產(chǎn)品以信息技術(shù)為先導，在發(fā)動(dòng)機燃料燃燒與電控、液壓控制系統、自動(dòng)操縱、可視化駕駛、精確定位與作業(yè)、故障診斷與監控、節能與環(huán)保等方面，進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)出許多新結構（或系統）和新產(chǎn)品，提高了工程機械的高科技含量，促進(jìn)了工程機械的發(fā)展。

　　1.計算機輔助鏟土運輸技術(shù)與G PS定位（全球定位系統）

　　卡特彼勒將其雄偉計劃命名為采礦鏟土運輸技術(shù)系統（M ETS）。M ETS包括多種多樣的技術(shù)產(chǎn)品，如無(wú)線(xiàn)電數據通信、機器監測、診斷、工作與業(yè)務(wù)管理軟件和機器控制等裝置。由以下三部分組成：1）計算機輔助鏟土運輸系統（CAES）。包括機載計算、cm級G PS微波定位和高速無(wú)線(xiàn)電通信三項技術(shù)。在運行中，機載系統通過(guò)無(wú)線(xiàn)電接收整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的鏟土運輸數據、工程數據或現場(chǎng)規劃數據。這些數據都顯示在駕駛室內的一個(gè)屏幕上，司機在駕駛室內能直觀(guān)地了解機器的作業(yè)位置，并準確地判斷需要挖掘、回填或裝載的土方量。2）關(guān)鍵信息管理系統（V IM S）。V IM S監測機器中極其關(guān)鍵的性能與作業(yè)參數，并且通過(guò)無(wú)線(xiàn)電將數據從該機器傳送到業(yè)主辦公室�？闪⒓捶治鰯祿�以便估量機器的當前狀態(tài)，或加以收集和整理，以便顯示機器的作業(yè)趨勢。3）C AESo ffice軟件。這種軟件與來(lái)自裝有C AES的機器的數據相結合，產(chǎn)生一個(gè)集成的現時(shí)作業(yè)模型，使業(yè)主能在接近實(shí)時(shí)條件下對現場(chǎng)或遠處監控各種作業(yè)。

　　2.推土機定位系統與虛擬推土

　　目前，卡特彼勒公司、模塊采礦系統公司、Le ica和特林布爾導航設備有限公司均可獨立提供基于G PS的推土機定位系統，大大提高推土機的作業(yè)生產(chǎn)率。

　　卡特彼勒的D O ZSIM1.5，是一種極易使用的計算機程序，可計算推土機的作業(yè)生產(chǎn)率。該軟件包與W im d ow s兼容，采用3D模擬技術(shù)分析推土機距離、坡度、工場(chǎng)設計參數，并可輸出總土方量（壓實(shí)或松散）、每趟移走的土方量、每小時(shí)移走的土方量、每趟總耗時(shí)、每趟總成本、總系統生產(chǎn)率等大量信息。計算機精度高于C AD系統。

　　Le ica采用G PS技術(shù)的D o ze r 2000導航系統，在無(wú)需勘察標樁的情況下，允許司機精確地控制推土機的鏟刀板和機器的位置，實(shí)現虛擬推土作業(yè)。

　　模塊采礦系統公司的推土機定位系統有助于司機完成諸如坡度與推土任務(wù)。駕駛室內安裝有圖像控制臺，向司機顯示機器在作業(yè)區內的位置，并實(shí)時(shí)顯示關(guān)鍵作業(yè)參數，如鏟刀角度或被移動(dòng)的土方體積。

　　T r im b le的產(chǎn)品是Site V isio n G PS，可實(shí)現坡度的精確控制，駕駛室內可視化顯示系統指導司機精確作業(yè)，精度可達cm級。

　　3.裝載機新技術(shù)與新結構

　　為了提高裝載機的作業(yè)生產(chǎn)率，自90年代以來(lái)，各生產(chǎn)廠(chǎng)商在廣泛采用新技術(shù)、新結構的同時(shí)，經(jīng)過(guò)不懈地努力，相繼研制出許多超強功能的系統�，F列舉如下：1）行駛平穩性控制系統———在動(dòng)臂舉升油缸液壓回路中增加一個(gè)蓄能器，以衰減工作裝置在機器行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，減少裝載機的顛簸。2）附著(zhù)力控制系統———在每個(gè)車(chē)輪上安裝一個(gè)速度傳感器，自動(dòng)將所需的制動(dòng)力施加到車(chē)輪上，并將扭矩傳給與之緊密相連的車(chē)輪，便于裝載機直線(xiàn)行駛及轉向。

　　3）動(dòng)力電子控制／管理系統———根據傳動(dòng)裝置及液壓系統的工作狀態(tài)，自動(dòng)調節發(fā)動(dòng)機輸出功率，以滿(mǎn)足不同作業(yè)工況的需要，提高燃料的經(jīng)濟性。4）發(fā)動(dòng)機自動(dòng)控制系統———當裝載機處于非作業(yè)工況時(shí)，自動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機轉速，減少燃料消耗及發(fā)動(dòng)機噪音。5）關(guān)鍵信息顯示／管理系統———采用網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)，在辦公室的控制中心實(shí)時(shí)監控裝載機的作業(yè)狀態(tài)，據此向司機提供基于文字提示的精確的故障診斷信息。6）轉向變速集成控制系統———取消傳統的方向盤(pán)和變速桿，將轉向與變速操縱裝置集成為一個(gè)操縱手柄，并采用簡(jiǎn)單的觸發(fā)式方向控制開(kāi)發(fā)和選擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節的自然動(dòng)作左右扳動(dòng)操縱桿，實(shí)現轉向；利用大拇指選擇按鈕，實(shí)現前進(jìn)與后退、加速與減速行駛。7）銷(xiāo)軸潤滑系統———能為工作裝置上的所有銷(xiāo)軸提供為期200h的潤滑服務(wù)，并使銷(xiāo)軸的潤滑作業(yè)易于完成。8）舒適驅動(dòng)控制系統———其目的是提高司機的舒適性，幫助長(cháng)時(shí)間進(jìn)行作業(yè)的司機減輕勞累，保持作業(yè)效率。9）負載感應變速系統———根據負載狀態(tài)，自動(dòng)調節車(chē)速及發(fā)動(dòng)機飛輪扭矩，實(shí)現高速、小扭矩或低速、大扭矩的動(dòng)力輸出。10）計算機故障診斷系統———通過(guò)控制面板上的指示燈、聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)相結合的報警信號，提醒司機可能潛在的故障隱患。這樣，司機只管全神貫注地工作而無(wú)需不斷查看儀表讀數。11）負載自動(dòng)穩定器———采用一對鋼膜氮氣蓄能器，安裝在前車(chē)架中，與工作裝置液壓系統聯(lián)通。當作業(yè)或低速行駛時(shí)，系統自動(dòng)斷開(kāi)；當車(chē)速超過(guò)4.8km／h時(shí)，由電子速度開(kāi)關(guān)控制的電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟，蓄能器吸收工作裝置液壓系統的振動(dòng)與沖擊載荷，提高了操作的穩定性、安全性和舒適性。12）自動(dòng)運輸控制系統———降低機器在凹凸不平路面上的振動(dòng)，提高駕駛舒適性和作業(yè)效率。JC B公司456BZX（18t）安裝此系統，最高車(chē)速達38km／h.13）燃油／空氣比例控制系統———提高燃料的利用率，確保發(fā)動(dòng)機排出的廢氣符合環(huán)境控制法規要求。14）計算機監控／管理系統———連續監控／管理裝載機數十項性能指標參數，在遇到突發(fā)或緊急情況時(shí)，很容易通過(guò)液晶儀表顯示、聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)相結合報警信號，提醒駕駛人員注意。15）裝載量稱(chēng)量系統———自動(dòng)稱(chēng)量并顯示鏟斗的凈裝載量，測量誤差小于3％。16）面板控制系統———采用聲、光、電及數字顯示的控制面板，實(shí)現裝載機儀器與儀表的報警與監控。17）油泵電子管理系統———自動(dòng)監控油泵的運行狀態(tài)。18）柴油發(fā)動(dòng)機先進(jìn)管理系統———燃油噴射控制及維護發(fā)動(dòng)機最佳性能的電子控制模塊，亦可與監測系統進(jìn)行通信，當發(fā)生故障時(shí)提醒司機注意。C a t3516B型發(fā)動(dòng)機裝備有此模塊。19）先進(jìn)的轉向系統———替代傳統的方向盤(pán)和控制手柄，安裝在W A1200型上。

　　發(fā)展趨勢

　　廣泛應用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計算機輔助駕駛系統、信息管理系統及故障診斷系統；采用單一吸聲材料、噪聲抑制方法等消除或降低機器噪音；通過(guò)不斷改進(jìn)電噴裝置，進(jìn)一步降低柴油發(fā)動(dòng)機的尾氣排放量；研制無(wú)污染、經(jīng)濟型、環(huán)保型的動(dòng)力裝置；提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏性，提高整機的機—電—信一體化水平；在控制系統方面，將廣泛采用電子監控和自動(dòng)報警系統、自動(dòng)換擋變速裝置；用于物料精確挖（鏟）、裝、載、運作業(yè)的工程機械將安裝G PS定位與重量自動(dòng)稱(chēng)量裝置；開(kāi)發(fā)特種用途的“機器人式”工程機械等。

　　1.系列化、特大型化

　　系列化是工程機械發(fā)展的重要趨勢。國外著(zhù)名大公司逐步實(shí)現其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規格的產(chǎn)品。與此同時(shí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。所謂特大型工程機械，是指其裝備的發(fā)動(dòng)機額定功率超過(guò)1000H P，主要用于大型露天礦山或大型水電工程工地。產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長(cháng)，投資大市場(chǎng)容量有限，市場(chǎng)競爭主要集中少數幾家公司。以裝載機為例，目前僅有馬拉松·勒圖爾勒、卡特彼勒和小松—德雷塞這三家公司能夠生產(chǎn)特大型裝載機。

　　2.多用途、微型化

　　為了全方位地滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，國外工程機械在朝著(zhù)系列化、特大型化方向發(fā)展的同時(shí)，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。推動(dòng)這一發(fā)展的因素首先源于液壓技術(shù)的發(fā)展———通過(guò)對液壓系統的合理設計，使得工作裝置能夠完成多種作業(yè)功能；其次，快速可更換聯(lián)接裝置的誕生———安裝在工作裝置上的液壓快速可更換聯(lián)接器，能在作業(yè)現場(chǎng)完成各種附屬作業(yè)裝置的快速裝卸及液壓軟管的自動(dòng)聯(lián)接，使得更換附屬作業(yè)裝置的工作在司機室通過(guò)操縱手柄即可快速完成。一方面，工作機械通用性的提高，可使用戶(hù)在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機器作業(yè)替代人力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率，適應城市狹窄施工場(chǎng)所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農舍、建筑物層內和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場(chǎng)，各生產(chǎn)廠(chǎng)商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機械。如卡特彼勒公司生產(chǎn)的IT系列綜合多用機、克拉克公司生產(chǎn)的“山貓”等。

　　3.電子化與信息化互動(dòng)

　　以微電子、In te rn e t為重要標志的信息時(shí)代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統，并廣泛應用于工程機械的產(chǎn)品設計之中，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的性能及高科技含量。LeT o u rn eau集成網(wǎng)絡(luò )控制系統便是一例。通過(guò)顯示在機載計算機屏幕的出錯信息，提示司機出錯原因，并采用三級報警燈光信號（藍、淡黃、紅）表示發(fā)動(dòng)機、液壓系統、電氣和電子系統的各種狀態(tài)。目前，該系統已安裝在L1350型礦用裝載機上。

　　4.不斷創(chuàng )新的結構設計

　　以裝載機為例，工作裝置已不再采用單一的“Z型”連桿機構，繼出現了八桿平行結構和TP連桿機構之后，卡特彼勒公司于1996年首次在礦用大型裝載機上采用了單動(dòng)臂鑄鋼結構的特殊工作裝置，即所謂的“Ve rsaL ink機構”。這種機構替代綜合多用機上的八桿平行舉升機構和傳統的“Z型”連桿機構，可承受極大的扭矩載荷和具有卓越的可靠性（耐用性），駕駛室前端視野開(kāi)闊。O＆K公司研制的創(chuàng )新LEAR連桿機構，專(zhuān)為小型裝載機而設計。Sch ae ff公司于2000年3月在In te rm a t展覽會(huì )上展出的高卸位式SK L873型輪式裝載機的可折疊式創(chuàng )新連桿機構工作裝置，進(jìn)一步增加了輪式裝載機的工作裝置的種類(lèi)。

　　5.安全、舒適、可靠

　　駕駛室將逐步實(shí)施R O PS和FO PS設計方法，配裝冷暖空調。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機工程學(xué)設計的司機座椅可全方位調節，以及功能集成的操縱手柄、全自動(dòng)換擋裝置及電子監控與故障自診斷系統，以改善司機的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。大型工程機械安裝有閉路監視系統以及超聲波后障礙探測系統，為司機安全作業(yè)提供音頻和視頻信號。微機監控和自動(dòng)報警的集中潤滑系統，大大簡(jiǎn)化了機器的維修程序，縮短了維修時(shí)間。如卡特彼勒公司的F系列裝載機日常維修時(shí)間只需3.45m in.目前，大型工程機械的使用壽命達2.05萬(wàn)小時(shí)，最高可達2.5萬(wàn)小時(shí)。

　　6.節能與環(huán)保

　　為提高產(chǎn)品的節能效果和滿(mǎn)足日益苛刻的環(huán)保要求，國外工程機械公司主要從降低發(fā)動(dòng)機排放、提高液壓系統效率和減振、降噪等方面入手。目前，卡特彼勒公司生產(chǎn)功率為15～10150kM的柴油發(fā)動(dòng)機。其中6缸、7.2升、自重588kg、功率為131～205kW的3126B型環(huán)保指標最好，滿(mǎn)足EPA Tie rⅡ和EU Stag eⅡ排放標準�？ㄌ乇死�3516B型發(fā)動(dòng)機裝有電子噴射裝置及AD EM模塊，可提高22％的噴射壓力，便于燃油完全、高效燃燒，燃燒效率可提高5％，N o X下降40％，扭矩增加35％。個(gè)別廠(chǎng)家生產(chǎn)的工程機械產(chǎn)品，機外品噪聲已降至72dB（A）。