自90年代以來，國外工程機械進入了一個新的發展時期，在廣泛應用新技術的同時，不斷涌現出新結構和新產品。繼完成提高整機可靠性任務之后，技術發展的重點在于增加產品的電子信息技術含量，努力完善產品的標準化、系列化和通用化，改善駕駛人員的工作條件，向節能、環保方向發展。由于工程機械涉及的機種較多，本文重點以輪式裝載機（以下簡稱“裝載機”）為例，就其技術現狀、新技術和新結構，以及發展趨勢作簡單介紹。  

　　新技術與新結構  

　　近幾年，國外工程機械產品以信息技術為先導，在發動機燃料燃燒與電控、液壓控制系統、自動操縱、可視化駕駛、精確定位與作業、故障診斷與監控、節能與環保等方面，進行了大量的研究，開發出許多新結構（或系統）和新產品，提高了工程機械的高科技含量，促進了工程機械的發展。  

　　1．計算機輔助鏟土運輸技術與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系統（M ETS）。M ETS包括多種多樣的技術產品，如無線電數據通信、機器監測、診斷、工作與業務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微波定位和高速無線電通信三項技術。在運行中，機載系統通過無線電接收整個無線網絡中的鏟土運輸數據、工程數據或現場規劃數據。這些數據都顯示在駕駛室內的一個屏幕上，司機在駕駛室內能直觀地了解機器的作業位置，并準確地判斷需要挖掘、回填或裝載的土方量。2）關鍵信息管理系統（V IM S）。V IM S監測機器中極其關鍵的性能與作業參數，并且通過無線電將數據從該機器傳送到業主辦公室。可立即分析數據以便估量機器的當前狀態，或加以收集和整理，以便顯示機器的作業趨勢。3）C AESo ffice軟件。這種軟件與來自裝有C AES的機器的數據相結合，產生一個集成的現時作業模型，使業主能在接近實時條件下對現場或遠處監控各種作業。  

　　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生產率。  

　　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生產率。該軟件包與W im d ow s兼容，采用3D模擬技術分析推土機距離、坡度、工場設計參數，并可輸出總土方量（壓實或松散）、每趟移走的土方量、每小時移走的土方量、每趟總耗時、每趟總成本、總系統生產率等大量信息。計算機精度高于C AD系統。  

　　Le ica采用G PS技術的D o ze r 2000導航系統，在無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，實現虛擬推土作業。  

　　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。駕駛室內安裝有圖像控制臺，向司機顯示機器在作業區內的位置，并實時顯示關鍵作業參數，如鏟刀角度或被移動的土方體積。  
Trimble的產品是Site Visio n G PS，可實現坡度的精確控制，駕駛室內可視化顯示系統指導司機精確作業，精度可達cm級。  

　　3．裝載機新技術與新結構  

　　為了提高裝載機的作業生產率，自90年代以來，各生產廠商在廣泛采用新技術、新結構的同時，經過不懈地努力，相繼研制出許多超強功能的系統。現列舉如下：1）行駛平穩性控制系統———在動臂舉升油缸液壓回路中增加一個蓄能器，以衰減工作裝置在機器行駛過程中產生的振動，減少裝載機的顛簸。2）附著力控制系統———在每個車輪上安裝一個速度傳感器，自動將所需的制動力施加到車輪上，并將扭矩傳給與之緊密相連的車輪，便于裝載機直線行駛及轉向。3）動力電子控制／管理系統———根據傳動裝置及液壓系統的工作狀態，自動調節發動機輸出功率，以滿足不同作業工況的需要，提高燃料的經濟性。4）發動機自動控制系統———當裝載機處于非作業工況時，自動降低發動機轉速，減少燃料消耗及發動機噪音。5）關鍵信息顯示／管理系統———采用網絡通訊技術，在辦公室的控制中心實時監控裝載機的作業狀態，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———取消傳統的方向盤和變速桿，將轉向與變速操縱裝置集成為一個操縱手柄，并采用簡單的觸發式方向控制開發和選擋用的分裝式加速按鈕。利用肘節的自然動作左右扳動操縱桿，實現轉向；利用大拇指選擇按鈕，實現前進與后退、加速與減速行駛。7）銷軸潤滑系統———能為工作裝置上的所有銷軸提供為期200h的潤滑服務，并使銷軸的潤滑作業易于完成。8）舒適驅動控制系統———其目的是提高司機的舒適性，幫助長時間進行作業的司機減輕勞累，保持作業效率。9）負載感應變速系統———根據負載狀態，自動調節車速及發動機飛輪扭矩，實現高速、小扭矩或低速、大扭矩的動力輸出。10）計算機故障診斷系統———通過控制面板上的指示燈、聽覺與視覺相結合的報警信號，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需不斷查看儀表讀數。11）負載自動穩定器———采用一對鋼膜氮氣蓄能器，安裝在前車架中，與工作裝置液壓系統聯通。當作業或低速行駛時，系統自動斷開；當車速超過4．8km／h時，由電子速度開關控制的電磁閥自動開啟，蓄能器吸收工作裝置液壓系統的振動與沖擊載荷，提高了操作的穩定性、安全性和舒適性。12）自動運輸控制系統———降低機器在凹凸不平路面上的振動，提高駕駛舒適性和作業效率。JC B公司456BZX（18t）安裝此系統，最高車速達38km／h。13）燃油／空氣比例控制系統———提高燃料的利用率，確保發動機排出的廢氣符合環境控制法規要求。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，在遇到突發或緊急情況時，很容易通過液晶儀表顯示、聽覺與視覺相結合報警信號，提醒駕駛人員注意。15）裝載量稱量系統———自動稱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———自動監控油泵的運行狀態。18）柴油發動機先進管理系統———燃油噴射控制及維護發動機最佳性能的電子控制模塊，亦可與監測系統進行通信，當發生故障時提醒司機注意。C a t3516B型發動機裝備有此模塊。19）先進的轉向系統———替代傳統的方向盤和控制手柄，安裝在W A1200型上。  

　　發展趨勢  

　　廣泛應用微電子技術與信息技術，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；通過不斷改進電噴裝置，進一步降低柴油發動機的尾氣排放量；研制無污染、經濟型、環保型的動力裝置；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報警系統、自動換擋變速裝置；用于物料精確挖（鏟）、裝、載、運作業的工程機械將安裝G PS定位與重量自動稱量裝置；開發特種用途的“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展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現其產品系列化進程，形成了從微型到特大型不同規格的產品。與此同時，產品更新換代的周期明顯縮短。所謂特大型工程機械，是指其裝備的發動機額定功率超過1000H P，主要用于大型露天礦山或大型水電工程工地。產品特點是科技含量高，研制與生產周期較長，投資大市場容量有限，市場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特大型裝載機。  

　　2．多用途、微型化  

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

　　3．電子化與信息化互動  

　　以微電子、In te rn e t為重要標志的信息時代，不斷研制出集液壓、微電子及信息技術于一體的智能系統，并廣泛應用于工程機械的產品設計之中，進一步提高了產品的性能及高科技含量。LeT o u rn eau集成網絡控制系統便是一例。通過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）表示發動機、液壓系統、電氣和電子系統的各種狀態。目前，該系統已安裝在L1350型礦用裝載機上。  

　　4．不斷創新的結構設計  

　　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），駕駛室前端視野開闊。O＆K公司研制的創新LEAR連桿機構，專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展覽會上展出的高卸位式SK L873型輪式裝載機的可折疊式創新連桿機構工作裝置，進一步增加了輪式裝載機的工作裝置的種類。  

　　5．安全、舒適、可靠  

　　駕駛室將逐步實施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“安全環保型”駕駛室，采用人機工程學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境，提高作業效率。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，為司機安全作業提供音頻和視頻信號。微機監控和自動報警的集中潤滑系統，大大簡化了機器的維修程序，縮短了維修時間。如卡特彼勒公司的F系列裝載機日常維修時間只需3．45m in。目前，大型工程機械的使用壽命達2．05萬小時，最高可達2．5萬小時。  

　　6．節能與環保  

　　為提高產品的節能效果和滿足日益苛刻的環保要求，國外工程機械公司主要從降低發動機排放、提高液壓系統效率和減振、降噪等方面入手。目前，卡特彼勒公司生產功率為15～10150kM的柴油發動機。其中6缸、7．2升、自重588kg、功率為131～205kW的3126B型環保指標最好，滿足EPA Tie rⅡ和EU Stag eⅡ排放標準。卡特彼勒3516B型發動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％。個別廠家生產的工程機械產品，機外品噪聲已降至72dB（A）。