摘要：从第一台挖掘机成功制造到现在高科技的挖掘机不断诞生，这中间超过了过百年的历史，经过长时间不间断的探索和研究，新的产品也在不断地被研发出来。现在很多工程需要用到挖掘机，比如市政工程的建设、城市的绿化、兴修水利、房屋拆迁、房地产公司等等。由此而来如何在降低成本的前提下生产出接近智能化的挖掘机，也成为商家和技术研发人员最关心的问题。本文将对长时间以来通过改造挖掘机来减低成本的一些技术进行探讨，进一步了解挖掘机的有关技术改造。
关键词：挖掘机改造；降低成本；技术探讨
1 引言
随着社会发展的脚步，我们的生活环境也在不断地改变，挖掘机的应用越来越广泛，例如在一些建筑工程场所、机械制造行业、采矿行业等。由于其需求数量之多，所以商家们在挖掘机上投入了大量金钱。提高挖掘机的使用年限，为产方和商家提供更大的经济利益，成为必然趋势。近年来，挖掘机载设备不断更新，新技术应运。下面将对几种在挖掘机上使用的技术进行浅析。
2 基于Pro/E软件平台的液压挖掘机
液压挖掘机是重要的建筑施工设备。随着科技的发展和现代社会挖掘需求量的迅速攀升，其设备的技术革新也在不断地完善当中。Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/E软件平台可以很好的完成挖掘机零部件的三维造型，提高液压挖掘机的工作效率。
液压挖掘机之所以能广泛应运，一方面是因为它本身的优越性，它的通用性非常好，操作起来也非常方便，另一方面在于它使用了现代化的网络技术，更加注重与产品的研发与实用。
传统的液压挖掘机验证产品的稳定性和可靠性是通过大量的样品来试验的，现在这种方式已经渐渐被虚拟样机和虚拟的实验方式所取代，由于科技手段的改进，挖掘机的质量已经越来越好，缩减了产品从设计开始到制作出来的生产程序。
在液压挖掘机的研发过程中基于Pro/E软件平台，将三维技术与仿真分析技术相结合，对挖掘机设备的静态、振动、屈曲和模态进行详细分析，逐渐深入地了解并规划了设计流程与手段。
图1 液压挖掘机
液压挖掘机中三维仿真技术的优点是集成化，这在机器的实体装配、运动仿真等多个方面得到了广泛的应用，并在实际的设计中收到了良好的效果。
3 ABB变频节能器的使用
降低挖掘机的能耗也是近年来研发工作者一直跟进的问题，所以有了ABB变频节能器的产生。研究人员利用ABB变频节能装置替换了那些传统的、老化的电器元件，减少了日常器件维修的次数，延长了挖掘机的寿命，改造后的挖掘机能源消耗减少，运营成本也会相应的减低，ABB变频节能器带有ABB驱动系统，露天矿重型设备的制动控制和紧急停止功能也得到了改善。
4 挖掘机中CAN总线技术的应用
传统的液压挖掘机执行器之间的连线时一对一的，一个地方出错就会全军覆没，还可能引发安全事故，可靠性并不高，如果将电子部件由总线直接连到控制器上，就必须有总线接口，但是这种器件是非常昂贵的，所以研发人员研究出了新的方法，就是把CAN总线技术应用于挖掘机的电子控制系统中，它只用了2个控制器就对挖掘机的几十种信号进行了控制，这样安装方面和其他方面的费用就节省了下来。
CNA总线应运在物理层、数据层与应用层，有双绞线做成，通信速率高，挖掘机通过CNA总线进行通讯，将驾驶室和发动机的控制信号分开处理，工作人员在控制器中放入控制算法，实现了整个控制系统的闭环控制。
图2 控制系统原理图
5 基于ARM与DSP的嵌入式技术的应用
嵌入式在几年的时间内已经变成了一门炙手可热的技术，应用到了许多领域，将其用到挖掘机中，对挖掘机的控制系统进行智能控制，能实现挖掘机的计算机化、自动化。
这种技术应用了嵌入式的操作系统，主要针对挖掘机配置部件的控制命令、运动举例的远近、运动速度的快慢、运动的方向等进行程序编写，使挖掘机的每一个动作都有对应的函数操作，达到对挖掘机工作装置控制的目的。基于嵌入式系统的挖掘机，灵活性比较大，加上其丰富的功能，研发速度非常快，任务减轻是他们在很短的时间里研制出更加快速、准确、可靠和低成本的挖掘机控制系统。
6 全局功率匹配控制系统
世界上的人口在不断增加，每个国家都在提倡环保，其中的一个重要环节就是要节约能源，液压挖掘机的负载自适应全局匹配控制系统引发了新一轮的热潮，科学家们争先研究这种挖掘机节能技术。其中有一种是以发动机——汞——阀门——铲斗——负载作为一个整体来实现功率匹配的全局控制方案。
挖掘机工作的时候，如果压力不处于设定的状态，相应的程序就会启动，实现挖掘机的自适应功能；当挖掘机超载工作的时候，系统将会设置几秒钟的超载运作时间，在这几秒内，挖掘机必须克服当时较大阻力的负载，在这段时间过后，发动机将自动转回到较低的转动速度。这种负载自适应全局匹配控制系统起到了节能的作用，在为全世界的节能工作尽了一份力的同时，生产厂家和使用方也会有丰厚的利润。
7 结语
文中对挖掘机改进技术进行了浅显的分析，这些技术使挖掘机的成本不断减少。如今发展的速度很快，每天都有很多新的技术注入到我们的生活中，我们需要不断学习新知识，不断研究新技术，使挖掘机在未来工程施工中有更好的业绩表现。
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论文作者:赵榕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/9
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