工程機械是裝備工業的重要組成部分。概括地說,凡土石方施工工程、路面建設與養護、流動式起重裝卸作業和各種建筑工程所需的綜合性機械化施工工程所必需的機械裝備,稱為工程機械。
國際上對工程機械的研究始于19世紀初,歐洲出現了蒸汽機驅動的挖掘機、壓路機、起重機等。經過100多年的發展,以美國為代表的一些發達國家已經形成了成熟穩定的工程機械技術,在全球工程機械行業中占據著主導地位。中國工程機械行業相較于其他發達國家起步較晚。自1954年第一臺單斗機械式挖掘機問世,1964年研制出輪式裝載機,工程機械行業經歷了從無到有、從小到大的發展歷程。進入21世紀以來,中國工程機械行業保持了高速增長的態勢。在創新理念的推動下,工程機械行業取得了顯著成效。在國際上,中國已成為工程機械行業的生產大國。
中國的工程機械行業產品范圍主要從通用設備制造業和專用設備制造業兩大類中細分出來?!捌呶濉卑l展規劃中制定為18大類,2011年中國工程機械工業協會因行業發展和管理的需要制定標準對工程機械重新進行了定義和分類,從18大類擴展為20大類,主要包括:挖掘機械、鏟土運輸機械、起重機械、工業車輛、壓實機械、混凝土機械等。
當前,工程機械的研究與發展主要致力于大型化、提高機械生產率,以及采用新技術、新方法和新工藝來提升機器性能,同時朝著節能和環保的方向發展。未來的工程機械將不會再局限于單一的機械工程技術屬性,而是具有全面的信息化管理,智能化系統,將會把人類從煩瑣的勞作中完全解放出來,從事更高端的創造性工作。
發展簡史
國際上對工程機械的研究始于19世紀30年代,美國率先發明了由蒸汽機驅動的單斗挖掘機。隨后在20世紀初,生產了第一臺電機驅動的單斗挖掘機。第一次世界大戰時期,以內燃機 (汽油機,柴油機)驅動的挖掘機開始得到應用。在此期間輪胎式挖掘機誕生,開始形成履帶式與輪胎式兩種系列。第二次世界大戰后工程機械發展更為迅速,其品種、數量和質量直接影響一個國家生產建設的發展,故各國都給予很大重視。到20世紀中期液壓傳動技術開始被應用于挖掘機。
歐洲是全球重要的工程機械生產基地和消費區域,其生產總量僅次于美國。英國的工業革命影響著歐洲的各個國家,德國人在第一次工業革命完成之后,從英國人手中接過工業發展的接力棒,繼續發展德國工業,繼而打響了第二次工業革命的號角。德國不僅在工程起重機、路面機械、混凝土機械等工程機械領域享有盛譽,還向其他國家輸出工程機械設計制造技術。1866年奧托制造出第一臺以煤氣為燃料的四沖程內燃機。1876西門子股份公司制成了發電機,將電力轉化為新能源,讓電力工業和電器制造業迅速發展。電力的另一個特點“自動化”深刻影響著未來工程機械的發展方向。經過100多年的發展,美國作為成熟穩定的工程機械技術大國,在全球工程機械行業中占據著主導地位。19世紀末美國發明了世界上第一臺平地機;1904年發明了第一臺推土機;1929年又發明了世界上第一臺裝載機;并于1947年在這些機械上逐步運用上了液壓技術。
美國發展簡況
美國是全球最早開始發展工程機械的國家之一。自19世紀初開始,從最初的蒸汽機驅動工程機械,到現在的智能化、自動化工程機械,美國一直處于領先地位。美國工程機械行業的發展極大地推動了全球工程機械的不斷創新和發展,對世界工程機械行業產生了深遠的影響。很多工程機械,例如挖掘機、裝載機、平地機、推土機等都由美國人首次研制成功。從美國工程機械主要企業的起源來看,大多萌芽于19 世紀末,并與采礦業和農業有著密不可分的聯系。美國主要工程機械生產商有卡特匹勒(卡特彼勒)公司、約翰迪爾公司(John D·eere)公司、特雷克斯(Terex)公司等。
日本發展簡況
日本工程機械行業起步于20世紀50年代,現已成為僅次于美國的第二大工程機械生產國。日本工程機械行業經歷了從無到有、從弱到強的歷程,其中包含了對國際生產技術的模仿和代工生產,以及伴隨日本工程機械行業生產規模和市場的擴大,自主創新能力增強所帶來的銷售市場國際化、技術輸出和所能獲得的壟斷優勢。日本主要工程機械生產商有小松制作所(Komatsu,即小松集團)、 三菱重工、川崎重工業株式會社公司、日立建機等。
德國發展簡況
德國是世界工程機械制造業的第三大強國,其工程機械產品種類繁多,市場細分程度非常高。德國擁有各種規格的挖掘機、裝載機、起重機、升降機、攪拌機、壓路機以及工程技術和系統方案等,可以滿足各種自然和地理條件的建筑和道路工程需求。此外,德國還提供用于沙、石、水泥等各種建材加工的機械設備,可以說幾乎涵蓋了建筑工程的方方面面。德國企業在產品設計和生產過程中注重與用戶溝通,精于細節,保證了產品的針對性和售后滿意度。德國主要工程機械生產商有利勃海爾集團(Liebherr)、 O&K(奧輪斯坦·科佩爾)、德馬格(Demag)等。
中國發展簡況
中國工程機械行業相較于其他發達國家起步較晚。自1954年第一臺單斗機械式挖掘機問世,1964年研制出輪式裝載機,工程機械行業經歷了從無到有、從小到大的發展歷程。尤其是1978年改革開放以來,工程機械行業進入了高速發展的階段。通過引進先進技術、進行技術改造、加強企業管理、轉換企業經營機制、調整產品結構等舉措,中國工程機械行業的產品質量和整體技術水平得到了顯著提升。 中國工程機械工業協會下設了30個分會和工作委員會,涵蓋了鏟土運輸機械、挖掘機械、起重機械、工業車輛、路面施工與養護機械、壓實機械、鑿巖機械、氣動工具、混凝土機械、掘進機械、混凝土制品機械、樁工機械、市政與環衛機械、高空作業機械、裝修機械、鋼筋及預應力機械、軍用工程機械、電梯與扶梯以及其他專用工程機械等二十大類產品。 進入21世紀以來,中國工程機械行業保持了高速增長的態勢。在創新理念的推動下,工程機械行業取得了顯著成效,包括在企業體制、機制、管理改革、自主知識產權、營銷理念和營銷網絡等方面。在國際上,中國已成為工程機械行業的生產大國。
基本組成
工程機械由動力系、底盤、工作裝置等三大部分組成。
動力系
提供動力(內燃機、電動機)。動力裝置通常采用柴油機,其輸出的動力經過底盤傳動系傳給行駛系使機械行駛,經過底盤的傳動系或液壓傳動系統傳給工作裝置使機械工作。
底盤
工程機械的底盤由傳動系、行走系、轉向系和制動系四部分組成。底盤是工程機械的支承,它可以保證整機以所需的速度和牽引力沿規定的方向正常行駛。
如上圖所示,履帶式挖掘機的底盤包括:1—引導輪;2—驅動輪;3—行走輪;4—支撐輪;5—M113裝甲運兵車;6—行走馬達;7—行走結構件;8—回轉支撐
傳動系
傳動系統是動力裝置和行走機構之間的傳動部件和操縱機構的總稱。其作用是將動力裝置的動力按需要適當降低轉速、增加扭矩后傳到驅動輪,并改變動力裝置的功率輸出特性以滿足工程機械作業行駛要求。在輪式機械中,傳動系主要由離合器或變矩器、變速器、萬向傳動裝置及驅動橋組成;在履帶式機械中,傳動系主要由主離合器、變速器主傳動裝置、轉向制動裝置及側傳動裝置組成。
傳動系統的主要類型和對比
傳動系統可分為機械式、液力機械式、全液壓式和電傳動式。
傳動可靠,傳動效率高,結構簡單,但牽引性能不如其他傳動方式。
如上圖所示,單斗挖掘機的機械傳動包括:1一發動機;2一主離合器;3一鏈式減速機;4、5、11、26、28、39、40一圓柱齒輪;6、44、49一錐形離合器;7一變幅卷筒軸;8、15、17一推壓機構傳動鏈輪;9一雙面爪形離合器;10一變幅卷筒;12一主提升機軸;13、23、24、50一帶式制動器;14、20一主卷筒離合器;16一右主卷筒;18一回縮鋼索;19一推壓鋼索;21一推壓卷簡;22一超載離合器;25、27、32一爪形離合器;29一回轉立軸;30一行走立軸;31、35一行走錐形齒輪;33、36一行走傳動鏈輪;34一驅動輪;37一行走水平軸
能使機器隨作業阻力的變化,自動調整牽引力和速度,顯著改善牽引性能,提高發動機功率的利用率,提高作業效率,操縱也較為簡便,鏟土運輸機械中多數為液力機械式傳動系統。
如上圖所示,ZL50裝載機工作裝置液壓系統包括:1一油泵;2一安全閥;3-雙作用安全閥;4一轉斗油缸換向閥;5一動臂油缸換向閥;6一動臂油缸;7一轉斗油缸
取消了傳動部件,使工作裝置的操縱和整機驅動方式統一,可減輕機重,結構緊湊,轉向性能好,可大大提高牽引性能,單斗液壓挖掘機和振動壓路機多采用全液壓式傳動系統。
通過電力驅動電動機,可實現牽引力和行走速度的無級調整,結構緊湊,布置方便,轉向性能好,但由于其質量大、系統復雜、成本高,目前僅用于大型機器。
傳動系統的主要部件和作用
離合器的作用是按工作需要隨時將兩軸連接或分開,按其安裝位置的不同,可分為主離合器和分離合器兩種。主離合器的作用是臨時切斷動力,使變速器能順利換擋,使工程機械平穩起步。分離合器安裝在傳動系的分路中,它直接控制機械的轉向或工作等。離合器按主、從動元件接合情況的不同,可分為凸爪式、齒輪式、摩擦式和液力式4種。
液力變矩器是以液體為工作介質的動力傳遞裝置。其工作原理是通過主動軸旋轉,帶動泵輪旋轉并將主軸旋轉的動能轉換成液體的動能,再利用液體去沖擊渦輪,使渦輪旋轉并將液體動能再轉換成渦輪的動能,最后動力由與渦輪連接的從動軸傳送出去。
變速器的主要作用是改變機械的牽引力和行駛速度,以適應外界負荷變化的要求。在發動機旋轉方向不變的情況下,使機械前進或后退行駛;在發動機不熄火時,使發動機和傳動系保持分離。變速器是利用齒輪傳動進行工作的。
萬向傳動裝置的作用是實現遠距離動力傳遞,是由萬向節和可伸縮的傳動軸組成??梢越鉀Q角變化、軸距變化的問題。
主傳動器又叫中央傳動器,起著降低轉速、增加轉矩、改變傳力方向的作用。
輪胎式機械由于左右兩側的驅動輪不能剛性連接,需要一個構件在出現上述情況時自動地使兩邊輪胎速度不等,這個構件就是差速器。為了防止由于一側驅動輪打滑而造成機械停止行駛的現象,常常采用一種特殊的鎖定裝置-差速鎖,即將差速器鎖定,使左、右兩根半軸連成一個整體,從而使機械能繼續行駛。
輪邊減速器是指最靠近驅動輪的傳動裝置,輪邊減速器的作用是:減小驅動橋的尺寸,提高機器的離地間隙,改善機械的通過性能;降低主傳動裝置、差速器齒輪和半軸上傳遞的轉矩,從而使上述傳動裝置和零件尺寸減小、重量減輕,提高機械的工作性能。
行走系
實現車輛移動與支承,主要可分為輪式和履帶式。在輪式機械中,行走系包括車架、車橋、懸架裝置、車輪及輪胎等;在履帶式機械中則主要包括懸架裝置、行駛裝置及車架等。
輪式行走系統
輪式機械走行系統是用來支持整機的重量和荷載,并保證機械的正常行駛和進行各種作業。輪式走行系統通常由車架、車橋、懸架和車輪等組成。車架通過懸架連接著車橋,而車輪則安裝在車橋的兩端。
輪式工程機械的車架,一般分為整體式和接式兩類。整體式車架由兩根縱梁和若干根橫梁采用鉚接或焊接的方法連接成堅固的框架??v梁由鋼板沖壓而成,斷面一般為槽形;較接式車架一般由前、后車架通過車架之間銷軸較接而成,并通過轉向機構使前車架相對后車架轉動。較接式車架其有較小的轉彎半徑。餃接式車架的較點一般采用銷套式、球餃式和滾錐軸承式等形式。銷套式具有結構簡單,工作可靠等優點,一般適用于中、小型工程機械上。
輪式工程機械的車橋是用來支承機械的重量,并將車輪上的牽引力、制動力和側向力傳給車架。它是一根剛性的實心梁或空心梁,它的兩端裝有車輪。車橋可分為驅動橋、轉向橋和轉向驅動橋三種。
懸架是車架和車橋之間的連接元件,具有緩沖作用,可以減輕走行裝置產生的沖擊振動。工程機械由于行駛速度較低,目前多采用半剛性和剛性懸架兩種。
車輪與輪胎是用來承受整機重量和荷載,實現滾動行駛,并傳遞車輛和路面之間各種力和力矩的。輪胎和懸架還能一起共同緩和與吸收不平路面所產生的振動和沖擊。
履帶式行走系統
履帶式走行系統是支持機體,并將傳動系傳到驅動鏈輪上的轉矩變成所需的牽引力,使機械進行作業和行駛。履帶式走行系統通常由臺車架、懸架、“四輪一帶”(履帶、驅動輪、支重輪、托輪、引導輪)等零部件組成。與輪式走行系統相比,履帶式走行系統的支承面積大,接地比壓力小,適合在松軟或泥濘的場地進行作業,通過性能較好。但履帶式走行系統結構復雜質量大,減振功能差,因此行駛速度低,機動性較差。
如上圖所示,履帶式行走裝置包括:1一驅動輪;2一驅動輪軸;3一下支承架軸;4一履帶架;5一托鏈輪;6-引導輪;7一張緊螺桿;8一支重輪;9一履帶;10一履帶銷;11一鏈條;12一鏈輪
臺車架是行走系統的主體,它是用加強槽鋼的箱形斷面縱粱,以U形和L形橫板連接成矩形的框架結構。這種結構具有足夠的強度,可承受推土機工作或行駛時所受到的巨大沖擊荷載。
懸架是車架和臺車架之間的連接元件,其功用是將機體重量全部或部分通過懸架傳給支重輪,再由支重輪傳給履帶。懸架有彈性懸架、半剛性懸架、剛性懸架之分。
履帶的功用是支承整機重量,保證產生足夠的牽引力。每條履帶是由幾十塊履帶板、履帶銷等零件組成。
驅動輪安裝在最終傳動的從動軸或從動輪轂上,用來卷繞履帶,使傳來的驅動力矩轉變為驅動力。它有組合式和整體式之分。組合式驅動輪由齒圈與輪毅組成,齒圈由幾段齒圈節分別用螺釘緊固在輪毅上;整體式驅動輪是將齒圈輪毅制成一體。
支重輪用來支承機體重量,并在履帶的鏈軌上滾動,使機械沿鏈軌行駛。它還用來夾持履帶,使其不沿橫向滑脫,并在轉彎時迫使履帶在地面上滑移。
托輪的功用是托住履帶,防止履帶下垂過大,以減小履帶在運動中的振跳現象,并防止履帶側向滑落。托輪與支重輪相似,但其所承受的荷載較小、工作條件較支重輪為好,所以尺寸較小。
引導輪的功用是支撐履帶和引導它正確運動。導向輪與張緊裝置一起使履帶保持一定的張緊度并緩和從地面傳來的沖擊力,從而減輕履帶在運動中的振跳現象,避免引起劇烈的沖擊,進而加速履帶銷和銷套間的磨損。
轉向系
其作用是保證按需要控制或改變機械的行駛方向。轉向系統應能根據需要保持車輛穩定地沿直線行駛,并能按要求靈活地改變行駛方向。
輪式轉向系統
輪胎式機械的轉向都是通過操縱方向盤來實現的。
轉向器按傳動副的結構形式分為球面蝸桿滾輪式轉向器、循環球式轉向器和曲柄指銷式轉向器三種類型。當方向盤帶動球面蝸桿轉動時,滾輪繞軸承轉動,同時沿著螺旋線滾動使轉向器擺臂軸擺轉,形成蝸輪、蝸桿傳動。
多數工程機械都采用動力轉向。駕駛人員只需很小的操作力來操縱控制元件,克服轉向阻力的能量是由動力(發動機)來提供的。
履帶式轉向系統
履帶式底盤不同于輪式底盤,其行駛裝置是兩條與機器縱軸線平行的履帶,所以它的轉向是借助于改變兩側履帶的牽引力,使兩側履帶能以不同的速度前進,以此實現轉向。
轉向離合器由于結構簡單、制造容易,因而在履帶式工程機械上使用很廣泛。轉向離合器與制動器的配合使用,可使履帶式底盤能以不同的半徑轉向。
轉向離合器的操縱機構有機械式、液壓式和液壓助力式。機械式操縱費力,僅用于小功率的工程機械上,大功率的工程機械大都采用后兩種形式。
制動系
制動系統是用來對行駛的工程機械施加阻力,制動系統可以提高工程機械作業生產率,保證人、機安全。
輪式制動系統
輪式制動系統可分為車輪制動系統(腳制動系統)、手制動系統和輔助制動系統。車輪制動系統(腳制動系統)一般用于行車制動;手制動系統多用于場地停車制動和緊急制動;輔助制動系統一般是裝在發動機排氣管上的排氣制動,也有裝在傳動軸上的液力制動,以便于下長坡時作為輔助制動。
輪式制動系統的組成按作用的不同可分為制動器和制動驅動系統。
制動器可分為機械摩擦式制動器和液力式制動器兩類。機械摩擦式制動器制動力的獲得是靠摩擦副的相互摩擦而產生的;液力式制動器是靠連接在傳動軸上的泵輪葉片攪動液體,產生阻尼來進行制動的。
制動驅動系統可分為機械式和動力式兩類。機械式是整個驅動機構為機械傳動,靠人力操縱,結構簡單,操縱費力,一般用于手制動;動力式靠液壓、氣壓氣-液復合式來驅動傳力、助力機構,駕駛員可通過制動踏板操縱調節閥,控制液體或空氣的壓力和流動方向,目前廣泛應用于各種工程機械中。
如上圖所示,CL7型自行式鏟運機汽車制動系統包括:1、4一前制動氣室;2一空氣壓縮機;3一氣動轉向閥;5一氣壓表;6一氣喇叭;7一腳踏制動閥;8一油水分離器;9、13一后制動氣室;10一儲氣筒;11一快速放氣閥;12一調壓器
履帶式制動系統
履帶式工程機械一般都采用履帶式制動器,其結構簡單而緊湊。制動器分為單向作用式和浮式兩種。
單向作用式制動器的制動帶一端為固定端,固定在機架上;另一端為活動端,與接合杠桿相連。制動時踏下制動踏板,通過杠桿和結合杠桿使活動端拉緊。
浮式制動器的制動帶兩端都固定在浮動式制動臂上,其固定端隨鼓的轉向而改變。制動帶的拉緊方向總是與鼓的轉動方向相同,從而始終能保持“自行增力”的作用。浮式制動器操縱省力,廣泛應用在一些大型工程機械上。
工作裝置
實現作業要求。不同類型的工程機械有不同的工作裝置,如推土機的推土鏟刀、推架等組成的推土裝置,裝載機的裝載鏟斗、動臂等組成的裝載裝置,挖掘機的鏟斗、斗桿、動臂等組成的挖掘裝置。
推土機的工作裝置
推土機的工作裝置是指懸掛于整機前部的推土機和后部的松土器,分別用來推土和松土。推土鏟主要由頂推架、推土板、刀片(推土鏟刀,簡稱推刀、鏟刀或刀片)、升降油缸、撐桿及球較等構成。在現代推土機中,為了提高推土機的使用性能和經濟性,常將推土鏟刀做成固定式。
如上圖所示,固定式推土鏟刀的結構分為:1一頂推架;2一斜撐桿;3一鏟刀升降油缸;4一推土板;5一球鉸;6一水平撐桿;7一銷連接;8一刀片。
挖掘機的工作裝置
挖掘機是用來進行土、石方開挖的一種工程機械,可分為單斗挖掘機和多斗挖掘機。單斗挖掘機是挖掘機械的一個主要機種,也是各類工程施工中普遍采用的機械。單斗液壓挖掘機的工作裝置主要由動臂、斗桿、鏟斗、連桿、搖桿、動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸等組成。各構件之間的連接以及工作裝置與回轉平臺的連接全部采用鉸接,通過3個油缸的伸縮配合,實現挖掘機的作業過程。
如上圖所示,單斗挖掘機的工作裝置包括:1一反鏟;2一正鏟;3一拉鏟;4一抓斗;5一起重
分類及應用領域
工程機械在國際上一般是交通、能源、建材、農林水利、城鎮建設、國防建設等工程施工中所使用的機械產品及設備的總稱。工程機械品種規格繁多,應用廣泛。中國工程機械行業的產品范圍主要源自通用設備制造與專用設備制造業的細分領域。這些細分分類覆蓋了工程建設全流程的需求,不同類型的工程機械通過協同作業,助力各類工程項目高效實施。這個行業涵蓋了為各類基本建設工程提供機械設備的廣泛領域,從土石方工程、流動式裝卸,到人貨升降輸送工程,再到市政、環衛和各種綜合機械化施工等,以及與這些工程相關的生產過程機械化所需的各種機械設備?!捌呶濉卑l展規劃中制定為18大類,2011年中國工程機械工業協會因行業發展和管理的需要制定標準對工程機械重新進行了定義和分類,從18大類擴展為20大類:① 挖掘機械;② 鏟土運輸機械;③ 起重機械;④ 工業車輛;⑤ 壓實機械;⑥ 路面施工與養護機械;⑦ 混凝土機械;⑧ 掘進機械;⑨ 樁工機械;⑩ 市政工程與環衛機械;?混凝土制品機械;?高空作業機械;?裝修機械;?鋼筋及預應力機械;?鑿巖機械;?氣動工具;?軍用工程機械;?電梯與扶梯;?工程機械配套件;?其他專用工程機械。
工程機械應用領域涉及交通運輸業建設(鐵路、公路、港口、機場、管道輸送等),能源業建設和生產(煤炭、石油、火電、水電、核電等)、原材料工業建設和生產(有色礦山、黑色礦山、建材礦山、化工原料礦山等)、農林水利建設(農田土壤改良、農村筑路、農田水利、農村建設和改造、林區筑路和維護、儲木場建設、育材、采伐、樹根和樹枝收集、江河堤壩建設和維護、湖河管理、河道清淤、防洪堵漏等)、工業民用建筑(各種工業建筑、民用建筑、城市建設和改造、環境保護工程等)以及國防工程建設等。
挖掘機械
挖掘機是一種集挖掘、裝載、卸料于一體的高效土方工程機械,它主要通過鏟斗挖掘、裝載土或石塊,并旋轉至一定卸料位置卸載。它是露天礦開采工作中,擔負表上、采裝及排土工作的主要生產設備。
挖掘機一般由工作裝置、回轉機構、行走機構及動力設備等幾個主要部分組成。挖掘機按行走裝置可分為履帶式和輪胎式;按傳動方式可分為機械式和液壓式;按工作裝置可分為反鏟、正鏟、拉鏟等。按工作裝置的鏟斗數目及其工作的續性可分為單斗挖握機和多斗挖掘機;按驅動裝置的動力來源,又可分為蒸汽驅動的、電動的及內燃動力的三種形式;按回轉機構的轉動程度還可分為全回轉式和不全回轉式。
挖掘機廣泛運用于農田、水利建設、市政道路、橋梁、機場、港口及各種建筑物基礎坑的開挖工程之中,對減輕工人繁重的體力勞動、加快工程進度、提高勞動生產率
起著十分重要的作用。
鏟土運輸機械
鏟土運輸機械是一種使用刀型或斗型切削裝置的工程機械,它可以在行走過程中挖掘和切割土石方,并能將切割下來的土石方運輸到一定距離并自行卸載。越野運輸自卸車也被歸類為鏟土運輸機械。鏟土運輸機械包括裝載機、鏟運機、推土機、平地機、叉裝機、除荊機及非公路自卸車等。
鏟土運輸機械可用于民用建筑、水利建設、道路建筑、機場修建、礦山開采、碼頭建 造、農田改良及國防建設;以及作業條件惡劣、人煙稀少、物力不足的高原、沙漠、沼澤地帶、 高寒地區。
裝載機
裝載機是自走式土方機械的一種,可用來平整場地作業。通過更換不同功能的工作裝置,它還能夠用于推土、起重、卸載木材、鋼管以及搬運集裝箱等多種應用場景,因此是一種十分實用的工程機械設備。
鏟運機
鏟運機是利用鏟斗進行運送、卸土和填筑的土方施工機械,主要用于大土方量的填挖和運輸作業,它廣泛運用于公路、鐵路、農田、水利、港口、建筑和礦山等工程中。
推土機
推土機是以履帶式或輪胎式拖拉機作為原動機械的一種自走式鏟土、運土機械,可用以清除土地、道路構筑物或類似的工作。它在農田、水利、筑路中被廣泛應用。
起重機械
起重機械是在工業過程中用于搬運成件的機械,配備抓斗可搬運煤炭、礦石等散狀物料,配備盛桶可吊運鋼水等液態物料。此外,起重機械(如電梯)也可用來載人。在某些特定使用場合,起重設備甚至是主要的作業機械,例如在港口和車站裝卸物料的起重機就是主要的作業機械。起重機械分流動式起重機、建筑起重機。它包括輪式、履帶式起重機、清障車;塔式起重機、橋式起重機、門式起重機、桅桿起重機、汽車起重機、纜索起重機、抓斗起重機、施工升降機、卷揚機及高空作業機械等。
工業車輛
工業車輛是指用來搬運、推頂、牽引、起升、堆垛或碼放各種貨物的動力驅動的機動車輛。它們的特點是輪式無軌底盤上裝有起重、輸送、牽引或承載裝置,進行游動作業。工業車輛分機動工業車輛(內燃、蓄電池、雙動力)和非機動工業車輛。包括工程運輸車輛(卡車、自卸汽車、牽引車、掛車、推頂車等)、裝卸機械(叉車、堆垛機、翻車機、裝車機、卸車機等)。工業車輛產品廣泛應用于國民經濟的諸多領域,如物流業、制造業、交通運輸、倉儲、出租等行業。
牽引車
牽引車是指具有牽引裝置、專門用手牽引載貨全掛車進行水平搬運的車輛,是汽車列車組合中的動力頭,用以實現汽車列車的運輸作業,其總體結構與載貨汽車基本相同,由發動機、底盤、車身(駕駛室)和電氣設備組成。牽引車主要用于車間內或車間之間的貨物運輸。
叉車
叉車是叉式裝卸車的簡稱,由動力、底盤和一組能夠前后傾斜和垂直升降的工作裝置組成,是工業生產過程中的運輸專用車輛,它可以將裝卸和搬用兩種作業合二為一,加快作業效率。叉車具有很強的通用性,廣泛運用于工廠、倉庫、碼頭、車站等各種生產和工作場所,能夠提高勞動生產率,實現裝卸搬用作業的機械化和自動化,是現代物流系統的重要裝備。
壓實機械
壓實機械是一種利用機械自重、振動或沖擊的方法,對被壓實材料反復加載,克服各種松散材料中固體顆粒間的摩擦力、黏著力,排除氣體或液體,使各個顆粒發生位移,互相靠近,使之達到一定密實度和平整度的作業機械。它廣泛應用于公路鐵路路基、機場跑道、堤壩、石壩、圍堰等的土壤、砂礫石、石渣基礎及瀝青混合料等壓實作業,是工程建設必備的機械設備之一。壓實機械包括靜作用壓路機、振動壓路機、震蕩壓路機、沖擊式壓路機及振動夯實機械等。
壓路機
壓路機又稱壓土機,是一種修路的設備,它通過碾壓、沖擊等方法,使材料顆粒之間的摩擦力、凝聚力變得更大,讓被壓實材料更加密實。壓路機按壓實原理可分為靜作用式、振動式、震蕩式。壓路機廣泛用于高等級公路、鐵路、機場跑道、大壩、體育場等大型工程項目的填方壓實作業,可以碾壓沙性、半粘性及粘性土壤、路基穩定土及瀝青混凝土路面層。
路面施工與養護機械
路面施工與養護機械是確保工程質量、加快施工進度的一類工程機械,這類機械不僅能夠提高工作效率減輕工人勞動強度,而且可以降低施工成本,在公路、城市道路建設和養護中起著重要的作用。路面施工與養護機械包括瀝青路面施工機械、水泥路面施工機械、路面基層施工機械、路面附屬設施施工機械、路面養護機械等。常用路面機械有攤鋪機、拌和設備、灑布機(車)、路面銑刨機、路面劃線、清掃、除雪等機械。
混凝土機械
混凝土機械是指利用機器取代人工把水泥、河沙、碎石、水按照一定的配合比進行攪拌,生產出建筑工程等生產作業活動所需的混凝土的機械設備?;炷翙C械包括混凝土攪拌機、攪拌樓、攪拌車、混凝土輸送泵、混凝土泵車、混凝土制品機械、振動器、混凝土噴射機械手及混凝土澆筑機等,其中屬混凝土泵車和混凝土攪拌運輸車所占比重最大?;炷翙C械產品廣泛應用于公路建設、鐵路建設、房地產建設、電力基礎設施建設、軌道交通基礎設施建設等領域。
混凝土泵車
混凝土泵車是裝備有混凝輸送泵和輸料管道,利用壓力將混凝土沿管道連續輸送的機械。混凝土泵車可以用其輸送泵將混凝土泵送至作業半徑650米以內、高度150米以下的使用場地。特別是在高層建筑領域,混凝土泵車以其特有的性能而得到迅速發展和廣泛使用。
混凝土攪拌運輸車
在現代的筑路和大型建筑工程中,為了確?;炷恋馁|量、提升工作效率和減少環境污染,常常會設立專門的混凝土攪拌工廠或站點。利用廠內的混凝土攪拌樓等專用設備進行混凝土的生產,然后通過自卸汽車將混凝土運往施工場地進行直接澆注。然而,如果混凝土的運輸距離和時間稍長,可能會導致水泥沉淀并和水分離,破壞混凝土的均勻性。同時,沉積在車廂底部的水泥難以卸載,增加了貨物的損失,也減小了自卸汽車的實際裝運量。相較于傳統的運輸方式,混凝土攪拌車能夠克服這一缺點,保證混凝土的澆注質量。
掘進機械
掘進機械是用于掘進工作面,具有鉆孔、破落煤巖及裝載等全部或部分功能的機械。掘進機械分全斷面隧道掘進機、非開挖設備、巷道掘進機等,如盾構機、TBM、頂管機、水平定向鉆、懸臂式掘進機。掘進機械是一種廣泛應用于隧道和礦山巷道的現代化機械。
樁工機械
在建筑工地、港口、碼頭、公路和鐵路橋梁以及海底石油開采等領域,樁基礎已成為最常用的基礎形式。樁基礎因承載力大、施工周期短、成本低等優勢而得到廣泛應用。在樁基礎施工過程中,所使用的各種機械被稱為樁工機械。根據工作原理,樁工機械分為沖擊式、振動式、靜壓式和成孔灌注式四類,包括柴油打樁機、液壓打樁機、振動打樁機、靜力壓樁機、各種成孔機、連續墻挖槽機以及與樁錘配套使用的各種樁架等。
市政工程與環衛機械
市政工程與環衛機械是用于城市市容整理、清潔的專用設備,包括18個系列7大類產品,主要可分為環衛車輛和垃圾處理設備兩大類:環衛車輛包括生活垃圾清運車、掃路車、吸糞車、灑水車、除雪車等5大類;垃圾處理設備主要包括垃圾填埋設備、焚燒設備、糞便處理設備、大型壓縮式垃圾轉運站設備及其它專用車輛或設備。
垃圾清運車
垃圾清運車是用于城鎮垃圾、渣清運作業的專用汽車。垃圾車分自卸式、密封式、垃圾收集車、垃圾自上車等主要型式。
掃路車
掃路車是一種專門用于清掃保潔的環境衛生機械設備,主要適用于城市道路、廣場、機場、隧道、車站、港口、廠區、學校的路面保潔清掃。
灑水車
灑水車是美化城市環境必不可少的機械設備,它可用于道路沖刷保潔,灑水,并可進行道路施工的澆水壓塵工作,以及洗刷人行道、溝底的泥漿、痰跡、污物等。
混凝土制品機械
混凝土制品機械是以混凝土拌合物為原料,在建筑或構筑物施工前預制成制品或構件的機械?;炷林破芬话阍诠S進行集中規?;a預制,然后運到施工現場進行鋪設或安裝。對于大型或重型制品,由于運輸不便,往往選擇在工程現場附近建立混凝土制品工廠進行預制生產。混凝土制品機械的產品種類極為豐富多樣,涵蓋面廣泛,且隨著技術的不斷發展,制品機械的新品種也在不斷擴充。根據制品特點和成型原理的不同,混凝土制品機械可以分為砌塊機械、制板機械、制管機械、輕質混凝土制品機械以及其他混凝土預制構件設備。
高空作業機械
高空作業機械是一種將作業人員、工具、材料等舉升到空中指定位置進行各種安裝、維修等作業的專用高空作業設備,它既屬于專用汽車,又屬于工程機械,是一種重要的施工設備。高空作業機械主要包括高空作業車和高空作業平臺,廣泛應用于各種領域,如外墻表面的裝飾、清洗和維護、絕緣架線和維修、消防救援及大型物體(船舶、飛機)維護檢查、路燈維修、機械化施工作業等。
裝修機械
裝修機械是對建筑物結構的面層進行裝飾施工的輔助類機械,主要用于房屋內外墻面和頂棚的裝飾,地面、屋面的鋪設及修整,是提高工程質量、作業效率、減輕勞動強度的機械化施工機具。裝修機械主要有抹灰機、涂料噴涂機、裱糊機、地面修整機、屋面機、裝修平臺和吊籃、手持裝修機具等。
鋼筋及預應力機械
鋼筋及預應力機械是在預應力混凝土結構中用于對鋼筋施加張拉力的專用設備,可分為鋼筋強化機械、鋼筋成型機械、鋼筋連接機械、鋼筋預應力機械等。這類機械主要服務于建筑業、橋梁、隧道、鐵路、冶金等領域,制作各種混凝土結構物或鋼筋混凝土預制組件所用的鋼筋和鋼筋骨架等。
鑿巖機械
鑿巖機械是用來對石方進行鉆孔等作業的機械化設備,其中,最常用的鑿巖方法是鉆孔爆破法。在鉆孔爆破法施工中使用的鑿巖機械有鑿巖機和鑿巖臺車。鑿巖機械具有礦山開采鑿孔、建筑施工、水泥路面、柏油路面等各種劈裂、破碎、搗實、鏟鑿等功能,廣泛用于礦山、建筑、消防、地質勘探、筑路、采石、國防工程等。
氣動工具
氣動工具是指以壓縮空氣為動力,進行機械作業的便攜式工具。氣動工具可以幾倍、十幾倍乃至幾十倍的提高勞動生產效率改善作業條件,保證加工質量。氣動工具可分為氣砂輪、氣鉆氣扳機、氣動壓鉚機等,因工作效率高、輕巧便攜、安全可靠、使用維修方便等特點,氣動工具廣泛運用于飛機、船舶、汽車、家電、能源、化工、建材、家具裝潢等多類機械制造領域。
軍用工程機械
軍用工程機械是軍隊負責工程保障和國防工程施工的各類機械的特定統稱,主要分為三個類別:野戰工程機械設備、軍事建筑機械設備以及保障機械設備。根據其應用領域又可以詳細分為工程偵察機械、道路機械、筑城機械、架橋機械、布雷機械、掃雷機械、野戰給水機械以及渡河機械等不同類型。
電梯與扶梯
電梯是解決垂直運送人或物的一種常用設備,它具有速度快、節省時間、省力等優點。按照電梯的使用性質可以分為客梯、貨梯、消防電梯和觀光電梯。自動扶梯是建筑物層間連續運輸效率最高的載客設備,一般可以正、逆兩個方向運行,當扶梯停止時還可當作臨時樓梯。自動扶梯采用機電系統技術,由電動機械牽引,梯段踏步連同扶手同步運行。電梯和自動扶梯廣泛運用在大型商場、醫院、賓館、辦公樓、高層住宅等建筑中。
傳動方式
機械傳動
機械傳動是利用機械方式傳遞動力和運動的傳動,應用非常廣泛。機械傳動系統適宜于行駛阻力比較穩定的連續作業的機械,有不少小型鏟土運輸機械,如小型推土機、平地機等,為了提高傳動系統的效率、降低成本而采用機械傳動。
帶傳動
帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動,也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。
繩傳動
繩傳動是靠緊繞在輪槽上的繩索與輪槽間的摩擦力來傳遞動力和運動的機械傳動。傳動用的繩索有棉繩索、麻繩索、滌綸繩索和鋼絲繩索等。
摩擦輪傳
摩擦輪傳動是利用兩輪直接接觸所產生的摩擦力來傳遞運動和動力的一種機械傳動。
齒輪傳動
齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互吶合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動相交軸圓錐輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。
蝸輪蝸桿傳動
蝸輪蝸桿傳動是用來傳遞兩交錯軸之間運動的一種齒輪傳動。蝸輪及蝸桿機構常被用于兩軸交錯、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合。
螺旋傳動
螺旋傳動是由螺桿和旋合螺絲螺母組成的機械傳動,是精密機械中常用的一種傳動形式,它是利用螺桿和螺母的相對運動,將旋轉運動變為直線運動,同時傳遞動力。按螺紋間摩擦性質,可分為滑動螺旋傳動和滾動螺旋傳動。按其用途分為傳力螺旋、傳導螺旋和調整螺旋。
鏈傳動
鏈傳動是通過鏈條,將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。
液壓傳動
液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式。它的應用非常廣泛,例如一般工業用的塑料加工機械、壓力機械、機床等水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等,發電廠渦輪機調速裝置、核發電廠等。
液壓系統主要由動力元件(液壓油泵)、執行元件(油缸或液壓馬達)控制調節元件(各種閥)輔助元件和工作介質等五部分組成。
動力元件
動力元件是指各種液壓泵。它是將機械動力裝置的機械能轉化為液壓能的裝置,為液壓系統的執行元件提供壓力能。它是液壓系統的動力源,是液壓系統不可缺少的核心元件。
執行元件
執行元件是指液壓油缸或液壓馬達等元件。它是將液體的壓力能轉化為機械能的裝置,其作用是在壓力能的推動下輸出力(或力矩)和速度,以驅動工作部件。
控制調節元件
控制調節元件是指液壓系統的各種閥類元件,如溢流閥、換向閥等。它們的作用是控制和調節液壓系統中液體的壓力、流量和方向,以保證執行元件完成預期的工作運動,滿足對傳動性能的要求。
輔助元件
輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、冷卻器、壓力表、流量表等液壓元件。這些元件分別起貯油、輸油、連接、過濾、散熱、測量壓力和測量流量等作用,是確保液壓系統完整和正常工作不可缺少的組成部分。
工作介質
工作介質是指傳動液體,通常為液壓油,它在液壓系統中起著能量傳遞、系統潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。
氣壓傳動
氣壓傳動是指以壓縮空氣為工作介質來傳遞動力和實現控制的一種傳動形式。氣壓傳動具有防火、防爆、節能、高效無污染等優點,廣泛應用在機械工業、冶金工業、輕紡食品工業、化工、交通運輸、航空航天、國防建設等領域。
氣壓傳動系統一般由氣源裝置、氣動執行元件、氣動控制元件、輔助元件和工作介質等五個部分組成。
氣源裝置
氣源裝置是產生具有足夠壓力和流量的壓縮空氣并將其冷卻、凈化、暫時儲存的裝置,其主體是由原動機驅動的空氣壓縮機和儲氣罐。
氣動行件
氣動元件是將壓縮空氣的壓力能轉變為機械能的能量轉換裝置,包括做直往復線運動或擺動的氣缸、做連續回轉運動的氣動馬達等。
氣動控制元件
氣動控制元件是用來調節和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向,使執行元件按預定的運動規律工作的元件。
輔助元件
輔助元件是指用來對壓縮空氣進行二次凈化、解決氣動元件內部潤滑、降低噪聲以及實現氣動元件間的連接等功能的各種氣動元件,如過濾器、油霧器、消聲器、各種管道附件傳感器等。
工作介質
工作介質是指經除水、除油、過濾后的潔凈壓縮空氣。
工程機械的型號表示方法
工程機械采用國家統一標準編號,型號中的代號表示產品名稱、結構型式與主參數其表示方法如下:
如TY160C型推土機,“T”表示推土機,“Y”表示液壓操縱式,“160”表示其功率為160馬力D,“C”表示第三次改型。再如 ZL50C 型裝載機,“Z”表示裝載機,“L”表示輪胎式,“50”表示其鏟斗額定裝載量為5t。
有些產品的特性代號,根據實際情況在型號中可予以省略。如輪胎式裝載機和推土機,現在只有液壓操縱的品種,機械式的已不生產,因此對液壓式的“液(Y)”字可不予標注。
材料與制造工藝
工程機械用材料
高強度鋼板
為了滿足礦山開發、興修水利以及修筑公路、鐵路等大型工程施工的需求,高強度鋼板在工程機械構件中起到了至關重要的作用。因此,工程機械的不少構件,例如挖掘機的斗桿、動臂、平臺和鏟斗,起重機的箱形吊臂,推土機的推土板,自卸卡車的車箱等都廣泛采用了這種材料。
高強度螺栓用鋼
工程機械的很多部位都需要螺栓,例如用帶板、刀片、驅動輪等,且因為要求強度高,所以主要為高強度螺栓。高強度螺栓的抗拉強度通常要求達到980MPa,強度要求更高的(如履帶螺栓)則達到1500MPa。
耐磨鋼
工程機械中的許多產品要與土石打交道,因此耐磨鋼的使用必不可少。由于磨損零件的服役條件和受力類型不同,其磨損機理也不同,因此所采用的耐磨鋼種類也有所不同,常見的有高強度耐磨鋼、低碳錳鋼、低合金耐磨鋼等。
非調質鋼
工程機械的工作裝置通常使用銷釘進行連接。過去,這些銷子主要采用調質鋼來制造。但為了節約原材料和調質費用,減少設備數量并縮短生產周期,國際上逐步采用非調質鋼來替代調質鋼。
齒輪用鋼
許多工程機械的作業條件相當惡劣,例如推土機,其傳動系統齒輪除了承受較大的負荷外還伴隨著沖擊負荷,因此要求齒輪材料具有較高的彎曲強度、沖擊韌性和表面硬度。滲碳齒輪多用保證透性的H鋼,高頻淬火齒輪一般使用0.4~0.5%C碳鋼。隨著對齒輪性能要求的提高,脫氣鋼已被采用。采用脫氣鋼可使鋼中缺陷明顯減少,顯著改善鋼的冷鍛性能和數控刀具性能,提高了疲勞強度,穩定了鋼的淬透性能,減少了熱處理變形。
低溫用鋼
在嚴寒地區服役的工程機械,常常因為所用材料的低溫韌性不足,致使某些零件發生低溫脆性斷裂現象。因此,低溫環境下對零件材質的選擇十分重要。不同的國家對材料的選擇標準是不同的。美、日、英、俄等國都規定了嚴寒條件下工程機械用鋼材V型缺口試驗的最小沖擊能指標。
硼鋼
硼鋼可顯著增加鋼的淬透性能,具有良好的韌性和可靠性,同時工藝性能好,價格便宜。硼鋼在耐磨性優良的硬度范圍內(HRC50~60)具有良好的韌性,同時能降低其脆性轉變溫度。工程機械的行走機構和工作裝置中的易損件常常需要進行焊接補修,在獲得相同淬透性的條件下,鋼中添加硼使焊接裂紋敏感性系數增加的程度遠遠比添加錳、鉻、時要小。
鑄鐵
工程機械中生鐵的使用比例較少,主要是灰鑄鐵、球墨鑄鐵及高強度合金鑄鐵。灰鑄鐵主要用于液壓裝置;日本采用球墨鑄鐵制造整體式差速器;高強度鑄鐵可用于磨料摩擦副中。
粉末冶金材料
粉末冶金是少無切削工藝的一種,可大大提高材料的利用率。粉末冶金還可以制成難以成形和具有特殊性能的零件。
非金屬材料
非金屬材料可分為高強度合成材料、聚合材料、陶瓷材料等。
高強度合成材料是用高彈性模數增強纖維制造的,具有較高的強度和較大的細長比。與合金材料相比,具有密度小、彈性模數高、縱向強度極限高,以及吸振、防磨等優點。
聚合材料可以提高工程機械用液壓元件的壽命和維修性能。如采用聚酰胺薄涂層修理齒輪泵,具有良好的抗磨性能;使用氟聚合物代替銅作液壓缸導向套,其耐磨性高,對污染物不敏感,改善了可維修性并減少振動。
陶瓷材料用做絕熱發動機已在不少公司開展這項研究。
制造工藝
板型材的下料
工程機械所處的工況條件,決定了其必須有堅固的整體結構和可靠的性能,所以鋼結構件在工程機械制造中起到了舉足輕重的作用。板焊件在工程機城產品中的重量是整機重量的60%以上。大多數生產廠家為了降低成本,會購買標準的板型材,然后自己下料再投入制造,所以板型材的下料是工程機械制造中的重要環節。
目前對中厚板或其它型材的預處理常用的是物理方法。其工藝流程是:板型材上線-預熱-清理-噴丸-噴漆-烘干送出。有些廠家只進行噴丸處理,待部件焊成后,再以機械方法(噴丸、手工打磨等)或用化學方法(浸入磷酸鹽溶液內,以便達到除油、除銹、磷化等目的)進行漆前處理。對于中厚板和角鋼H型鋼、鋼等各種型材,也有不少工廠采用鋼材聯合預處理線,其工藝流程與上述流程相同。這種高效率的作業線自動化程度高,鋼材處理質量好,特別適合厚度>5~60mm的各種尺寸板材。
機械制造業下料可分為熱切和冷切。熱切主要指火焰切割、光能量切割和電能量切割等;冷切主要是剪切和沖切。
結構件的焊接工藝
焊接結構件占工程機械產品總重量已達60%以上,焊接工藝在工程機械制造中有著舉足輕重的地位。
氣體保護焊是常用的焊接方法,大致可分為純CO2保護焊和混合氣體保護焊(90%Ar+10%CO2),且以后者為主。因為混合氣體可加強焊接電弧和熔深,減少焊接飛濺,其焊縫質量好,可減少打磨工作量。
對于不重要的焊縫一般采用外觀檢查;重要的焊縫除外觀檢查外還采用超聲波探傷檢查儀檢查。外觀檢查通常看焊縫外表熔接質量、裂縫、咬邊等,并根據不同焊縫高度用相應的檢查樣板檢查焊縫高度是否符合圖紙要求。
機械加工工藝
放眼全球,工程機械正朝著大型化和小型化兩個極端發展。為了在激烈的市場競爭中脫穎而出,各生產廠家不僅注重產品的研發,不斷提高其質量和可靠性,還加大了對機械制造設備的投資。這些廠家逐漸用數顯、數控和多工位的加工設備替代過去的普通機床,用柔性生產線替代組合機床加工線。
柔性制造系統既可以靈活地用于小批量產品的加工,又可以減少等待時間,它具有高效率、柔性、自動化、可靠性高、占地少和省勞力等特點。
為了適應數控機床、柔性加工單元和柔性加工系統,在夾具設計上有幾大特點:(1)普遍采用液壓夾緊,以保證所需的夾緊力,同時做到夾緊迅速、可靠,勞動條件好;(2)夾具剛性強;(3)夾具精度高;(4)組合夾具的使用在加工中心為了加工小型零件,常常使用由標準夾具零部件組成的夾具。
轉位機夾刀具具有不需重磨,省工省時,刀柄重復使用等特點。
檢測系統將信息反饋給計算機,實現零件加工過程中的修正補償,提高加工成品率。由于工程機械大型基礎件比較多,多數廠家普遍應用三坐標測量機作首檢和抽檢。
熱處理工藝
工藝及裝備
目前應用最多的是可控氣氛滲碳和滴控滲碳。滲碳后工件的表層碳濃度一般為0.7%~1.0%,滲碳溫度為 900~950C。滲碳后熱處理分直接淬火和重新加熱淬火。
為解決一般的離子氮化爐效率低,爐溫不均勻,尖角易產生輝光放電等缺點,有些廠家制造了有輔助加熱體的氮化設備。
隨著科技的發展,感應加熱設備不斷地改進,發電機式和電子管振蕩式中高頻電源逐漸被可控硅中頻電源和晶體管固態電源所代替。
大件調質和淬火在連續爐或有裝出爐裝置的大型周期加熱爐內完成。表面要求保護的工件都在保護氣氛熱處理爐內加熱。
工件滲碳后緩冷,再快速加熱到奧氏體化溫度后淬火,這種方法為滲碳淬火的強韌化處理(亦稱快速熱處理)。
淬火冷卻技術
國際上水溶液淬火介質種類很多,如聚乙烯咯(PVP)聚二醇(PAG)聚丙烯酸鹽(ACR)等。這類新型淬火介質具有無毒、無煙、無嗅、不燃燒、無腐蝕等特點。它們的冷速范圍寬,淬火性能優于水或油。
水一空氣混合劑能調節水和空氣的壓力,以及霧化裝置和冷卻表面的距離,可以改變混合劑的冷卻能力。
防銹、包裝與涂裝技術
防銹與包裝
由于工程機械的出口需要防銹包裝,其防銹期一般以室外6個月不生銹為基準。
由于工程機械的發動機系統有色金屬和電鍍件較多,因此不能使用氣相防銹紙(VCI紙)包裝。另外,塑料薄膜只能使用聚乙烯塑料,而不能使用聚氮乙烯材料,否則會加劇腐蝕。
工程機械的車體部位,如履帶式拖拉機的行走部分、履帶張緊彈簧箱內,需放入足量氣相防銹紙(VC1片),以防止履帶張緊裝置銹死。
工程機械的工作裝置,如推土機的鏟斗、推桿、油缸外表面等,噴與車體相同的涂料。鏟斗、推桿等需要拆下發貨時,則應在銷孔、銷等機加工表面涂硬膜防銹油。
涂裝用材料
工程機械由于機型和生產企業的不同,涂裝用材料也有所區別。以日本為例,推土機、裝載機、挖掘機等作業條件較為惡劣的機器設備一般選用醇酸樹脂漆,而一些外觀要求較高的機器如汽車起重機、地牛等,則大都選用丙烯酸樹脂漆或者使用雙組份丙烯酸聚氨脂漆。國際上工程機械用涂料正在向無鉛、無苯、低毒和節能方向發展,以減少環境污染。如一些推土機車架就采用水溶性涂料施工。
市場
市場概況
工程機械在各個工程施工領域的重要作用可以集中概括為其施工過程的“低成本高速度、高質量、高效益”。北美是全球最大的工程機械區域市場,房地產及油氣投資帶動工程機械需求高增;歐洲工程機械市場需求主要來自西歐建筑市場及東歐資源市場,工程機械各家份額較為均衡,國內廠商的切入阻力較?。恍屡d國家工程機械廠商具備區位優勢及關稅優勢,搭車出海+海外建廠+自主出海,拓展前景可觀;中國廠商通過收購兼并、海外建廠等方式不斷發起海外市場的開拓。
全球工程機械市場規模巨大,但伴隨著全球經濟周期的波動,工程機械市場規模也呈現出一定的周期性。2012~2016年全球工程機械市場規模逐步下降,由1860億美元下降至1300億美元。2016年市場規模觸底反彈,至2019年達到2027億美元。2020年全球經濟負增長,工程機械行業景氣度下滑。2021年行業強勢反彈,總銷售額達到2327億美元,同比增長21.5%。2022年工程機械維持了較高的市場規模,前50名工程機械制造商合計實現收入2306億美元。
全球攪拌車制造商與品牌
中國品牌
徐工機械
徐工集團工程機械股份有限公司(簡稱:徐工機械),為徐州工程機械集團有限公司(簡稱:徐工集團)核心成員企業,是國企改革“雙百企業”,江蘇省首批混合所有制改革試點企業,是中國工程機械行業規模宏大、產品品種與系列齊全、極具競爭力、影響力和國家戰略地位的千億級企業。公司前身溯源于1943年創建的八路軍魯南第八兵工廠,是中國工程機械產業奠基者和開創者。公司產品囊括了土方機械、起重機械、樁工機械、混凝土機械、路面機械五大支柱產業,以及礦業機械、高空作業平臺、環境產業、農業機械、港口機械、救援保障裝備等戰略新產業,下轄主機、貿易服務和新業態企業60余家。
三一集團
三一集團有限公司始(簡稱:三一集團)創于1989年。三一集團是中國首家“破千億”的工程機械企業,也是中國申請及授權專利最多的工程機械企業。三一集團聚焦裝備制造業,主導產品為“混凝土機械、挖掘機械、起重機械、筑路機械、樁工機械、風電設備、港口機械、石油裝備、煤炭裝備、裝配式建筑PC機械等全系列產品。
中聯重科
中聯重科股份有限公司(簡稱:中聯重科)創立于1992年,主要從事工程機械、農業機械等高新技術裝備的研發制造,主導產品涵蓋18大類別、106個產品系列、660個品種。中聯重科已覆蓋全球100余個國家和地區,在“一帶一路”沿線均有市場布局。公司在東亞、東南亞、歐洲等全球近20個國家建有分子公司,在意大利、德國、巴西、印度、白俄羅斯投資建有工業園,在土耳其、沙特阿拉伯擬新建工廠,并在全球設立50多個常駐機構。以阿拉伯聯合酋長國、巴西為中心,正逐步建立全球物流網絡和零配件供應體系。 中聯重科開創了中國工程機械行業整合海外資源的先河,中聯重科先后并購英國保路捷公司、意大利CIFA公司、德國M-tec公司、荷蘭Raxtar公司、德國Wilbert公司,均取得卓越成效 。其中,2008年并購世界第三大混凝土機械制造商意大利CIFA公司,使公司成為中國工程機械國際化的先行者和領導者,該宗并購整合也作為經典案例進入哈佛大學課堂。
柳工集團
廣西柳工集團有限公司(簡稱:柳工集團)創建于1958年,是國有資產授權經營方式組建的大型裝備制造業國有企業,核心企業為廣西柳工機械股份有限公司。通過多年技術積累,柳工集團形成了19大類產品品種、33種整機產品線,產品覆蓋土方機械、路面施工、電動工程機械、無人駕駛工程機械、起重機械、高空作業平臺、混凝土設備、預應力業務等方面。同時,積極落實國家“雙碳”目標戰略,形成了電動裝載機、挖掘機、礦用卡車等成套電動設備施工解決方案。
其他國家品牌
卡特彼勒
美國卡特彼勒公司(卡特彼勒公司,卡特彼勒公司)是工程機械、礦用設備、非道路用柴油和天然氣發動機、工業用燃氣輪機以及內燃電傳動機車領域的全球卓越制造企業,2022年全球銷售和收入總額為594億美元。卡特彼勒公司在全球各大洲開展業務,公司運營主要涉及三大業務板塊:建設行業、資源行業、能源和交通行業,并通過金融產品業務板塊提供融資及相關服務。
小松集團
日本安尼普株式會社小松制作所(即小松集團,komatsu)誕生于1921年,是從石川縣的一所小鐵廠開始起步,1955年首次向海外發展,現已成長為海外市場銷售額占工程機械、礦山機械銷售總額80%的跨國企業。小松集團主要生產工程機械,以及礦山機械、林業機械和產業機械,并提供解決方案。
發展趨勢
當前,工程機械的研究與發展主要致力于大型化、提高機械生產率,以及采用新技術、新方法和新工藝來提升機器性能,同時朝著節能和環保的方向發展。未來的工程機械將不會再局限于單一的機械工程技術屬性,而是具有全面的信息化管理,智能化系統,將會把人類從煩瑣的勞作中完全解放出來,從事更高端的創造性工作。
隨著世界各國對科學技術的深入研究,工程機械技術也在不斷創新與完善,向多元化發展。未來的工程機械將向更高的自動化技術,智能化系統發展。隨著“5G+工程機械”的逐步應用,智能工程機械產品,如5G智能遙控挖掘機、5G智能旋挖鉆機、引孔式鉆機等創新型智能產品的研發與推廣將會取得顯著成果。
從單一功能到多功能發展,工程機械將會有更大的發展空間。例如,液壓挖機的種類繁多,同一個服務器可以進行挖掘、搬運、粉碎、切割和加固等功能。駕駛員可以進行不同的操作,有效地提高了工作效率。
許多大型工程機械的生產廠家本著“以人為本”的設計思路,推動工程機械向個性化發展。而“以人為本”的人機工程本身強調設備與人員的和諧穩定,極大地方便了人員的駕駛操作與維修,同時還能提升工程機械自動化的工作效率。未來,工程機械將更加強調人機交互的便利性和舒適性。
未來工程機械的另一個發展方向是低碳壞保。通過簡化生產流程、開發高附加值和高回收利用率的產品,可以促進社會和經濟的高質量發展,從而達到節約能源、減少排放的目的。
參考資料 >
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了解徐工.徐工官網.2023-09-28
三一介紹.三一集團官網.2023-09-28
關于中聯.中聯重科官網.2023-09-28
集團介紹.柳工集團官網.2023-09-28
關于我們.卡特彼勒中國官網.2023-09-28
關于小松.小松集團中國官網.2023-09-28