工程机械轻量化模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇工程机械轻量化，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

引言：起重机事业的发展已经在我国的国民经济发展中占有一席重要的位置。它的发展水平代表了专业相关人员的聪明才智，同时也彰显了我国建设上的突破性进步，所以我们日后的起重机发展要紧追世界上的轻量化发展脚步。

一、我国起重机轻量化设计实施的积极意义

（一）起重机在国际上的发展形势和积极意义

起重机在国际上的发展形势已经逐渐走向明朗化进程式的发展，在国外的市场上我们很容易就能找到起重机轻量化产品，像西班牙的Linden-Co-mansas；德国的德玛格、斯泰尔、安博；芬兰的科尼；日本的住友、日立、神户制钢、石川岛、韩国半岛；美国高博；法国的法兰泰克等等都是起重机重要的著名制造单位。并且这些单位都注重起重机的结构、电气和机构方面的时代化进步内容，他们都有着共同的目标就是要起重机产品逐步走向美观、节能、轻便、适用等综合发展方向。

（二）起重机轻量化在我国的发展形势和积极意义

随着国际化的起重机发展进程的不断加快，国外方面的进口起重机关于数量上的优势在我国也日益凸显出来，国外的起重机在我国占有广阔的市场，这同时也刺激着我国的起重机事业的发展，我国自主研发的起重机轻量化产品也取得了一定的成果。目前我国政府和国家都已经开始重视起重机的轻量化发展。相继推出了很多重要性的研究课题和政策去进一步支持我国的起重机轻量化事业的发展。

（三）起重机在节能环保方面的积极意义

我国新颁布的《节约能源法》强调了特种设备的节能方面的相关注意问题，而且我国现在已经进入到了低碳时代化的发展新格局中，环保和节能是现阶段的中心话题，所以起重机也要在这方面起到一定的表率作用。起重机中金属机身的质量一般占总重量的一半以上，巨型的起重机会达到百分之九十的比例，所以由此可见我国的起重机轻量化路线可以节省下来的原材料非常巨大，并且这种发展形势会帮助减轻机构本身的负担，有效地解决数目巨大的造价问题。轻量化设计是起重机现如今重要的研究话题和方向，它不仅能节约资源，保护环境，还能提高经济性能[1]。

二、我国起重机轻量化设计的相关内容

1.极限设计方法

极限设计方法就是概率设计方法。它主要产生于二十世纪七十年代，当时国际上的工程化结构设计方法主要倾向于采用概率理论为主要内容的极限设计方法，它的计算结果相对精准，很符合金属的实际工程工作内容，同时也能有效地利用钢材的重要性能，做到有效地节约材料资源。

2.现代技术方法

现代技术的方法上的应用主要集中在它能考虑到机器本身的承受负荷的能力，而且它还会结合钢材的基本性能和材料加以整合。其中结合的技术和方法涉及有起重机动力学、等强度设计、有限元法、灵敏度分析、模糊优化设计和模块化设计，它们都以最大限度减轻机器自重为主要奋斗目标。

3.反求工程方法

现在的其他国家都在积极吸取别国的实际经验和教训，努力设计更加具有强大能力的起重机产品希望在国际舞台上站稳脚跟。反求工程方法就是针对于这种吸收技术的方法的概括。它通过实际操作和有关重要资料进行一定的分析和研究，从而了解参数性能，逐步掌握技术上的关键原理技术，在加以仿制和创新。

三、我国起重机轻量化设计存在的问题

（一）计算设计方面

现在一般计算设计上采用的是许用应力法，这种方法本身简单，但是存在一定的缺点，它无论运用何种金属结构都一律采用统一的安全系数。这种明显的不合理方法需要做进一步改进。如果按照这种方法计算设计的话就会消耗不必要的金属资源，而且安全系数还不能得到有效控制，由于系数的不精确就会给设计人员的计算设计造成一定的精确问题上的困扰，设计人员一般为了机器的安全问题还会预留安全系数，这样直接导致我国的起重机质量过大。

（二）工艺方面

工艺方面起重机主要采用钢板焊接的结构作为构件，生产过程主要以半手工半机械制造，这样就会导致起重机结构笨重，有碍美观性还会延误交货期。

（三）材料方面

材料上一般采用的是高分子材料、型钢、轻合金材料，而且钢材的性能存在参数不全和负偏差，不会进行预处理，直接导致为增强安全性能而加强各种板材材料的直接浪费资源现象。

（四）结构方面

传统的计算设计一般倾向于安全和稳定，所以一般都会浪费大量的经济上的资源也要保证机器的安全和稳定性能，但是这种行为往往就浪费了很多材料资源，而且这样的起重机一般都会比较笨重。

（五）电气和机构方面

制约起重机轻量化发展的原因还有电气和机构方面的问题。传统的系统的工作化效率过低，而且电气控制系统性能水平也不高[2]。

四、我国起重机轻量化设计的有效建议

（一）计算设计方面

针对上述提到的问题和所遇到的困难，我们建议采用极限设计方法去加以改善。这种方法能够得出比较精确的计算结果，而且一般都能符合实际化的要求，充分利用材料的基本性能，做到节约资源。而且它还能结合许用应力法做到具体化和实际化的应用。还有按照“定位精度”考核起重机性能要求，而且适当结合反求工程设计理念和现代设计方法保证工作的精确性和完善性。

（二）工艺方面

建议采用受力构件可以换成槽钢、H型钢、工字钢，焊接手段改为机械手，并且车轮、齿轮和滑轮必须经过热处理，增强硬度性能。

（三）材料方面

建议采用轻合金和轻度较高的钢制材料，节约资源，减轻机器本身重量。同时减轻支撑结构和厂房结构的负荷量，有效地减少成本上的浪费情况。用高强尼龙可以延长机器寿命，相对减少噪声污染[3]。

结束语：我国的起重机发展正在逐步走向轻量化方向，并且已经取得了相关的有关部门的一直认可和支持，我们要积极向国外的先进技术学习，在吸取经验的同时，研究自己的创新型内容，争取赶上世界起重机轻量化的发展的先头部队。

参考文献：

篇2

中图分类号：U465 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0172-01

1 前言

作为城轨车辆内装中的一项重要方面，对轻量化新材料的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对轻量化新材料应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化城轨车辆内装工作的最终整体效果。

2 聚碳酸酯材料的应用

聚碳酸酯，即俗称的PC材料，与传统的玻璃相比，聚碳酸酯板材具有以下几方面的优势：

2.1 轻量化优势

同等厚度面积的PC重量仅为玻璃的一半，减重效果明显。

2.2 力学性能优势

作为由有机大分子链结构组成的PC材料，韧性和强度大大强于玻璃，主要体现在拉伸强度，冲击强度等方面。在实际的使用过程中，PC不会发生自爆，且受外力冲击不会崩碎，安全性更高。

2.3 隔热性优势

PCk值较玻璃低10%左右，可以更好的隔绝冬天的热量损失以及夏天的热量传入。冬天或夏天空调环境中触碰感觉较玻璃来说，不会很凉。

2.4 隔声性优势

阻隔分贝值较玻璃高10%左右，可以更好的隔绝噪音。

2.5 抗划伤方面

经过硬化涂敷的PC材料，可接近于玻璃的抗划伤效果。

综上所述：聚碳酸酯材料在具有玻璃一系列性能特征的同时，重量仅为玻璃的一半，在轻量化方面优势巨大。内装系统的车窗、屏风、行李架均可以使用聚碳酸酯材料来代替现有的钢化玻璃。

3 NGC型铝合金型材的应用

目前城市轨道交通车辆上的扶手，材质多为不锈钢，重量较大。NGC型铝合金型材因其机械性能、防腐性能及成形焊接性能方面的特点，具备了替代不锈钢作为扶手基材的可能，使用铝合金扶手将比不锈钢扶手减重50%以上。

NGC型合金、防锈铝LF5合金、Us5083按《轻金属材料和加工手册》规定的快速腐蚀条件，用3%氯化钠+1%过氧化氢（重量比）作腐蚀介质，在25℃，全浸96小时，腐蚀速度对比：

为了提高铝合金扶手的表面硬度和耐磨性，通常还需进行硬质阳极氧化处理，氧化膜厚度在20μm，硬度（HV）3500MPa以上的称为硬质氧化膜，表面处理工艺顺序：机械抛光拉丝除油清洗化学抛光水洗中和硬质阳极氧化水洗封孔烘干。硬质阳极氧化膜受溶液组成、浓度、温度、电流密度等多种条件的影响，而其中影响最大的是温度。溶液温度越低，氧化膜的硬度就越高。

随着轨道交通车辆的不断创新发展，NGC型铝合金扶手在车辆上的应用必定会得到更加广泛的推广。

4 碳纤维材料的应用

碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。

碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维（GF）相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维（KF-49）相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。

碳纤维密度不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3000MPa以上，是钢的7～8倍，抗拉弹性模量为23000～43000MPa亦高于钢。因此碳纤维增强复合材料的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程机械的广阔应用前景。

目前城市轨道车辆上的司机室面罩所使用材料为玻璃纤维增强的热固塑料，该结构密度低，强度好，城轨车辆的面罩一般在250kg～320kg左右。为达到更轻量化的目的，可以采用碳纤维增强的热固塑料，碳纤维相比玻璃纤维而言密度更小，性能更加卓越。

碳纤维的密度约为钢的1/5，玻璃纤维的2/3，抗拉强度却能达到钢的7-8倍左右，玻璃纤维的2倍以上。

使用碳纤维替代玻璃纤维去制作地铁车辆的司机室面罩，在保证面罩相关性能要求的前提下，轻量化方面优势明显。随着轨道交通的不断发展，碳纤维在车辆内装件上的应用必将愈发广泛。

5 复合铝板的应用

复合铝板，又称铝塑复合板，是由多层材料复合而成，上下层为经过化学处理的涂装铝板，中间层为无毒低密度聚乙烯（PE）芯板，在专用铝塑板生产设备上加工而成的复合材料。

复合铝板具有如下所述的性能特点：

5.1 剥离强度高

铝塑复合板最关键的技术指标-剥离强度，因特殊的复合工艺被提高到了极佳状态，使铝塑复合板的平整度、耐候性方面的性能都相应提高。

5.2 防火性能卓越

铝塑板中间是阻燃的物质PE塑料芯材，两面是极难燃烧的铝板层，因此具有良好的防火性能。

5.3 耐冲击性

耐冲击性强、韧性高、弯曲不损面漆。

5.4 易保养

自清洁性好，只需用中性的清洗剂和清水即可，清洗后板材永久如新。

5.5 材质轻

铝蜂窝板每平方米的重量在11kg左右，复合铝板每平方米的重量仅在3.5kg～5.5kg左右，轻量化优势明显。

城市轨道车辆的内装墙板基材通常有复合铝板、铝蜂窝板、玻璃钢等，其中复合铝板在满足结构强度、防火环保的前提下具有明显的轻量化优势。

6 结束语

综上所述，加强对轻量化新材料在城轨车辆内装中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的轻量化新材料应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

篇3

随着现代工业的发展，起重机在工业中的应用也变得较为常见，而且起重机在工业生产中的作用也是越来越大，在众多的起重机之中桥门式起重机是其中最为常见的起重机类型，了解桥门式起重机的结构部件以及合理的操作章程是非常重要的，随着这么多年的发展，桥门式起重机的发展也取得了较大的进步，但是社会是发展的，科技是进步的，要想满足以后的工业需求，就必定得对桥门式起重机进行技术上面的革新，强化桥门式起重机的结构部件，比如说发明新型的材料等等对桥门式起重机的结构部件进行改良。

1.桥门式起重机

桥式起重机的特点：又称“桥架型起重机”，桥式起重机的取物的装置是悬挂在起重小车上面的，有的又把取物装置悬挂于运行式的葫芦上面，无论是小车还是运行式葫芦均可以桥架为依托进行运行。外形看起来像是两端在平行的两条轨道上面有支撑地进行平行运行的单跨平板桥。桥式起重机的每一个部分都有着自己明确的分工，既有垂直方向上的运动也有水平方向上的运动，还有纵向运行的方式。起升装置完成垂直方向的运动，而起重的小车则来完成水平方向上的运动。这样就能够使得能够在跨度内以及不超过规定高度的三维空间内部进行物料的装载和卸载工作了。因为其功能的强大性，它的使用范围最为广泛，所能承担的物料重量梯度也是很广泛的，从几吨到几百吨不等。

门式起重机的特点：又称龙门起重机，它的本身还是桥架型起重机，不过它支撑在地面轨道上的方式是通过两侧的支腿进行支撑作用的。门式起重机的一般用途的起重机就是通用门式起重机。门式起重机中有的称之为半门式起重机，这么称呼的原因是它在一般的门式起重机上有了一些改动，它只有一侧支腿，另一侧支腿由厂房或是栈桥代替了，因此称之为半门式起重机。门式起重机能够通过对一些部件进行改进扩大起重机的工作范围，比如说通过采用带臂架的起重小车、向一侧或者是两侧对主梁进行支腿的伸出工作，形成了悬臂等等都是对门式起重机的工作范围进行扩大的有效手段。

2.桥、门式起重机的结构优化

以桥式起重机为例，桥式起重机的结构优化，因为桥式起重机在现代工业中普遍使用，介绍一下桥式起重机的结构优化具有一定的说明力以及说服力。到现在为止，从现有的桥式起重机来看，有关桥式起重机的设计以及制造都是凭借以前的设计人员留下来的图纸进行设计以及制造的，因为部分的限制条件以及对安全方面的过多考虑，导致先前设计的起重机具有非常大的安全系数，因为拥有较大的安全系数导致设计制造的起重机耗费了非常大量的原材料，浪费严重，大量的原材料使用也导致了起重机出现一些不合理的结构，降低了起重机的效率，间接地导致耗费大量设计费用。由于科学的发展以及已经出现的现代化设计制造方法，比较典型的凸显了桥门式起重机在上述问题中的严重性。因此对现有起重机的设计以及制造进行优化迫在眉睫，加大力度探索以及创新桥门式起重机的新型结构，有利于加快我国起重机行业的发展速度以及对我国起重机设计理论的完善也是具有积极意义的。轻量化起重机成为研究方向的主导，即提升桥式起重机的技术含量及尽可能的降低其本身的质量。

工程机械优化设计的基础就是数学规划理论基础，通过计算机确定机械设计的最好参数，工程机械优化设计是最为常见的一种用于解决现有工程复杂问题的手段及方法。通过优化能够对产品进行提高，还能够对现有的设计方案和方法尽可能的进行改善，设计方案以及改造对优化的需求是非常大的。有关数学模型的建立，搞清楚自己确立的自变量和因变量之间有什么样的函数关系，用目标函数解决最优指数以及自变量之间的函数关系。

设计轻量化起重机，主要目的是减轻重量、节约能量、降低起重机压力还有就是降低起重机的高度以及增加起重机的跨幅度。轻量化起重机桥架采用了四梁结构。轻量化起重机系列的主梁结构形式的特点有很多，比如说：在主腹板顶上设置小车轨道，结构的受力比较简单，还可以把为支承轨道的短横隔板给省去；能够明显改善主梁上盖板的焊接变形以及波浪边形等等；由于大吨位偏轨箱形梁是比较宽的，而且上盖板的宽度使得走台能够得到满足，就可以省去走台，这样的结果更加简化了结构以及制造难度。

轻量化系列的主端梁连接的方式就是采用搭接的方式连接四梁结构，这样对于拆卸以及定位而言提供方便；就起重机的储存、运输以及安装而言也是较为方便的，这样的结构使得起重机的模块化得以实现；除此之外还有明确的受力表现，腹板是抗剪的，并没有很高的要求连接装置的抗剪性，这样就很明显的提高了起重机的安全性。

减轻起重机自重的方式有采用窄翼缘偏轨箱形梁，既满足强度、刚度以及稳定性还能够取消小隔板等等，进而就减轻了主梁的自重；小车轨道使用焊接方钢在主梁盖板上，进而提高了主梁的承载能力，提高了车轮的承载能力；四梁结构的采用，对组装提供方便，实现了模块化生产；铰接梁结构的使用，提高了起重机更加能够适应厂房结构的变形，进而就降低了轮压。

3.结束语

社会中科学技术、经济都在发展，经济的发展带动着科学的进步，工业也随之发展，工业要发展，那么就不能够想着凭借原来的一些工业机械来完成未来的一些工业所需，因为要发展工业技术，那么就得发展起重机，而且起重机在大量的工业生产中占有非常重要的地位，优化起重机的结构部件，对起重机的性能以及材料进行提高非常重要，以前的起重机现在已经难以满足工业需求了，已经逐渐的被淘汰，那么就必须得发展出新型的起重机来对原来的起重机进行代替，才能够使得工业技术得到有效的发展。

参考文献：

[1] 丁敏；张德文 大跨距轨道式集装箱门式起重机结构计算分析[J] 港口装卸 2009-06-30

[2] 雷春丽；吕彭民；周彦龙 桁架门式起重机结构优化设计[J] 建筑机械化 2005-02-15

篇4

参观过愚公机械的生产车间后，笔者对即将进行的YGQY7H型汽车起重机的试驾亟不可待，心中充满好奇：我等矮搓矬能够买得起，却又能让我逆袭为高富帅的设备究竟怎么样？

小憩过后，在李学峰的带领下，笔者来到了愚公机械厂区内的试驾地点。远远地看上去，YGQY7H和普通的厢式货车无太大差异，无非将车厢更换为一座配有“炮筒”的“堡垒”。

走近细看，YGQYVH型汽车起重机底盘配备的是轻型汽车底盘，低成本的前提让底盘的质量得到保证，而且服务网点遍布全国，零配件购买方便，维护保养费用低。发动机选用同为国产品牌的莱恩LN4D27E3型动机，此款发动机为4缸2.7L排量发动机，额定功率66kW，扭矩可达235N・m，符合国Ⅲ排放标准。从发动机的选择又可以看出YCQY7H型汽车起重机在用户使用成本控制上的功课做得充足。李学峰告诉我们，根据售后服务的跟踪了解，用户收回成本的时间基本在6个月以内。

篇5

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.050

0 引言

随着装备制造业产品的不断升级，在石油机械、工程机械等领域，对作为原材料的钢材的要求也在不断提高。例如以往石油钻井井架多采用Q345级别的低合金结构钢焊接制造，目前Q390级别的低合金结构钢已经在石油钻井井架得到应用，由于原材料截面尺寸的减小，降低了井架自身重量，降低了井架原材料成本及运输、安装成本。尤其针对深海石油开发、极地开发、军事用途等特殊使用开发的产品，其市场发展前景广阔。其技术指标要求结构钢-40℃的冲击韧性Akv>34J。

H型钢在石油钻采行业作为结构件已经有了较为广泛的应用，例如石油行业用的较多的抽油机，它的主要承载件游梁通过H型钢制作而成；再如石油钻机的井架、底座、海洋石油平台的载荷承载件也主要由H型钢制作而成。目前石油钻采装备用H型钢正向高强、高韧、轻量化方向发展，Q345级别的H型钢已经不能满足钻采机械的实际要求，因此开发390Mpa级H型钢非常有必要。值得我们关注的是，随着近年石油钻采业中的陆地钻井向深井、超深井发展，海洋钻井向深水井、超深水井发展，钻采设备工作环境更加恶劣，单机的承载能力增大，这必然要求作为主要负荷承载件的H型钢具备更高强度，同时具备更高低温冲击韧性。同时新型陆地钻机要求具备高效运输、快速移动、快速拆装的特点，轻量化成为海洋钻机和陆地钻机新特点[1]。

目前，目前我国东北地区、新疆地区，俄罗斯、美国阿拉斯加、冰岛、及中亚五国等地区耐低温抽油机、耐低温钻机具有较大的市场需求，同时随着石油资源开发的不断深入，超深井、海洋钻井所需要的耐低温钻机具有较大的市场前景。我们通过对国内主要钻采石油装备生产企业充分的市场调研发现，石油钻采行业目前使用的高强高韧H型钢主要通过焊接来实现或者用别的材料来替换如矩形管等。我们与中石油华北石油管理局第一机械厂、中石油南阳二机石油装备集团、宝鸡石油机械有限公司，中石化江汉油田第四机械厂、兰州石化国民油井有限公司、辽河石油装备有限公司、上海三高石油设备有限公司、科瑞集团等等进行了充分的沟通交流。针对耐低温抽油机、耐低温钻机提出了高强度高韧性热轧H型钢技术需求，其主要性能指标为屈服强度390Mpa、-40℃冲击值〉34J。

1 实验材料及方法

成分设计及其设计思路：通过Nb/Ni复合微合金化，Nb的作用主要通过细化晶粒来实现，细化晶粒对钢的强度和韧性都有较好的强化作用，初步确立Nb的控制范围在0.025%-0.05%之间，含量太高会增强钢的裂纹敏感性。Ni的作用，具有体心立方晶格的材料（α-Fe）均会有低温冷脆现象，而面心立方晶格的材料，如Ni、奥氏体不锈钢（γ-Fe）都无低温冷脆现象。Ni元素的加入，扩大奥氏体区，从而有利于提高钢的低温冲击韧性，根据不同的低温韧性要求，来决定Ni的加入量。同时含Ni钢与无Ni钢相比，具有较小的屈强比（σs/σb），钢材屈强比越大，表明其塑性变形能力储备越小，易于促使脆性断裂。Ni元素的含量控制在0.5%～0.8%之间。在保证强度的前提下，碳尽量采用下限，同时避开C包晶脆性区，把碳含量控制在0.12%～0.15%之间，重点是既要保证低温冲击韧性，同时防止异型坯裂纹的产生。过程是 冶炼精炼连铸控制轧制

冶炼过程的关键点是：采用高拉一次补吹法，终点压枪大于1分钟，出钢时间大于3分钟。精炼过程主要进行成分微调，精炼出站前S

采用控冷控轧技术，铸坯加热温度控制≤1250℃，万能粗轧机开轧温度控制在1100℃，万能精轧机终轧温度控制在820-860℃，采用良好控轧匹配。

2 力学性能

根据GB/T 228―2002制备拉伸试样，试样尺寸为 15 mm ×30 mm×200 mm（厚×宽×长）， 并在MTS拉伸试验机上进行拉伸试验，测定出钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率。同时按照GB/T229-2007国家标准制备标准冲击试样，进行室温、0 ℃、-20 ℃、-40 ℃的冲击试验。如图1所示为不同成分含量的钢的力学性能值。由实验结果能够看出，Ni元素对钢的强度影响较小，但是对低温冲击性能影响大，Nb元素对强度的贡献最大。从而的得出在0.075至0.085含量范围，Nb含量在0.040至0.050范围，满足Q390E耐低温钢的成分要求。

3 微观组织

对一号实验钢制备金相试样，经抛光腐蚀，在金相显微镜上观察试样的金相组织，其结构主要组成为铁素体和珠光体组成，晶粒度均匀，粒度等级在8至8.5级。

4 总结

篇6

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0106-01

1 传统的节流调速及容积调速液压回路的不足

节流调速回路是液压调速回路的一种，它用定量泵供油，用节流阀（或调速阀）改变进入执行元件的流量，实现变速目标。结合流量阀处于回路中的不同位置，又分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。节流阀的节流高速回路适用范围小，只适合轻载、速度低、负载变化不大、速度稳定性要求不高的高功率液压系统。

容积调速回路则是以调解回路中的泵或者是马达对应的排量进行调整速度的。容积调速回路的功率损耗非常小，没有其他多余的损失。而且容积调速回路的运转压力随系统的负载一起变化，因此运行起来效果显著、系统内的油温适宜。容积调速回路按油路的运转路线不同，分为开式及闭式两种回路。但容积调速回路对于系统的负载、转速有较高的要求，必须满足负载大、运动速度高、油的温度要求小，一般功率5kW以上的宜采用容积调速回路。

与传统的节流调速及容积调速液压回路相比，工程机械液压系统在性能、操作、节能等方面的效果要提高许多。

2 工程变频液压技术的优势特点及背景

工程变频液压系统是一种新型的、从全局出发的节能传动系统，它与传统的的节流调速及容积调速液压回路控制相比，具有如下的优势和特点：没有了复杂的变量量泵，选取变频器、交流电动机和定量泵，操作简单；选取定量泵使用，有效减少噪声污染；使调速范围变得更大；节能环保效果明显，和容积控制液压系统相比，节约能源最高达六成；有效实现系统产生的制动能量的回收；变频器的内置控制使控制性能更优秀，用无速度反馈矢量控制更好发挥特性。

工程变频液压系统的应用是基于工程变频液压系统的出色的调速性能和良好的节能效果，所以工程变频液压系统在液压电梯、机床、飞机、制砖厂等方面有着不错的应用前景。

3 工程变频液压系统的研究现状

工程变频液压系统是工程机械的重要组成，承担工程机械的多项功能，工程变频液压系统自身结构的复杂，使得工程机械的故障有七成是工程变频液压系统发生故障引起的。

工程机械液压系统故障的预防和诊断始于20世纪60年代。到90年代，人工智能预防和诊断液压系统故障迅速发展。加拿大研究驱动卫星天线跟踪的液压系统故障诊断；英国研究了液压系统神经网络故障感知诊断；法国采用观测器诊断液压系统故障；哥伦比亚运用非线性辩识诊断电液压系统故障。

我国预防和诊断工程机械液压系统起步晚，但发展很快。1994年利用专家系统、小波分析等方法实现智能诊断液压系统故障；2000年选取信号处理诊断液压系统故障；2002年采用故障树分析方法诊断机液压系统故障；2003年采用动态神经网络诊断液压伺服系统故障。综合起来，目前预防和诊断工程机械液压系统故障方法有：直观检查、对换诊断、仪表测量检查、故障树分析和原理推理等方法，其中原理推理最有效。

4 工程变频液压系统存在的问题

工程机械液压系统有液压泵、液压马达、液压缸、变速器和变速阀等构成，其故障通多表现为行走和执行无力、离合器接合状况不好、液压缸活塞的伸缩不到位等方面。这些故障是因为由于工程机械液压系统的元件效用失去所致，表现为液压系统的系统压力、系统流量和系统温度发生波动。

4.1 液压系统振动和噪音

振动和噪声易造成安全事故。产生这类故障由于：一是吸油路有气体时的噪音。由于吸油高度太，管道细，油液粘和油网堵塞等原因，使油油液中的空气产生空蚀；吸油管密封差使得油面低，滤油网外露，导致吸油时吸入空气；油泵和马达质量不过关，油泵和马达的流困油现象未消除引起噪音和振动。

4.2 油温过高

使工程机械液压系统产生油温过高的问题原因主要有：液压系统设计不合理；使用压力没调整好；周围温度高；液压油泄漏严重；工程机械液压系统散热不好；系统油箱散热不足；工程机械液压系统油箱小，油液循环快而无法及时冷却；使用粘度大的油液引起液压损失等等。

4.3 液压系统泄漏

液压系统泄漏多受系统振动、压差、制造、安装等不当影响所致。泄漏分外泄漏及内泄漏。外泄漏是指液压油液双系统内向外界环境泄漏；内泄漏是指系统内由于间隙、磨损等使油液从高压侧流至低压侧。

5 解决工程变频液压系统存在的问题的对策

5.1 选择适合的液压油

选用适合的液压油会使工程机械液压系统的压力传递、系统、系统冷却和密封等作用得到更好的发挥，按照《使用说明书》中选择对应的液压油，特殊情况须替代时，要保障替代油的功能与型号符合。不同液压油禁止混合，防止产生化学变化。

5.2 定期维护

工程机械液压系统要定期进行保养和维护，有些系统中的智能装置可以预警某些安全隐患，但这种智能预警的监测效果和监测准确度受限，因此定期保养和维护液压系统是必要的，保养工程机械液压系统可结合的智能监测结果进行。工程机械液压系统的保养与维护分三种：250h检查保养。检查油泵磨损程度，检查油缸拉缸，及时更换；500h检查保养。工程机械液压系统运行500h后，必须更换滤芯，长期高温作业要提前更换；1000h检查保养。清洗系统，更换滤芯与液压油。

5.3 防止杂质混入系统

清洁液压油是保障液压系统正常运转的核心，若有固体杂质进入则会损坏系统，危及系统运行。防止杂质进入系统方法有：工作人员须用清洁的手套与工作服；进行拆卸保养时要避开灰尘，液压系的拆卸部位要彻底清洁；仔细清洗压元件和液压胶管，吹干后方可组装；选用正品滤芯；定期清洗滤清器，擦净滤清器的污物；要多次清洗液压系统；更新滤芯加新油。

6 工程变频液压系统的前景展望

预防和诊断工程机械液压系统故障的发展应包含：多采用信息集成和融合技术；采用远程协同预防和诊断技术；加强故障检测和容错控制的研究。监测工程机械故障，建立远程维护服务系统，使得预防和诊断工程机械液压系统故障的发展前景更广阔。

参考文献

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在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

2）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

3）尽量采用低环境负荷材料

工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

4）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

2、环保型工程机械产品设计

1）选用低公害发动机

发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

2）降低整机振动与噪声

减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

3）液压系统的清洁和防渗漏

保持传动液压油的清洁度对工程机械的液压传动非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样就可去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过高过快，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。

另外通过采用增压液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入油箱，提高整个液压系统的清洁度。液压系统的渗漏对周围环境的污染是目前部分工程机械产品中普遍存在的，液压管路采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的进口优质胶管很有必要；为了减少损坏软管的废弃量，设计时应在可能的条件下尽量使用硬管；对设计过程中只能采用软管并且容易破裂时油液流出而污染环境。

4）系统高效节能的设计

工程机械的高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。故选用电控高性能长寿命节能型发动机是研制环保型机械最基本的一环；另外在设计时采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术等都可达到节能降耗的目的。

3、工程机械产品人性化的设计

1）环保安全关怀型驾驶室的设计

如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计FOPS及POPS驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。

2）自动加脂装置或集中系统的配置

传统的手动加注脂费时费力，而且通常有多余的油液溢出来污染周边环境。因此研制环保型工程机械就能自动定时加注脂的设备，如集中系统就能自动定时给各铰销加注黄油，其加油量经过仔细计算后设定，可很好地保证各销轴得到足够的而又没有多余的油溢出，既环保又方便。另外对于小型机械，鉴于降低设计成本，可采用密封的销轴或使用新型材料的特殊轴套、或设计二级防尘结构等防止外部异物的进入和内部油脂的排出，从而延长加注油的间隔，减少对环境的污染。

3）外观美学设计

传统的工程机械产品一直是外形粗放、笨重的形象，环保型产品更应注重外观美学和车身的流线型设计，达到机器的环境的谐和，给人以视觉上的美感。如发动机机罩就可进行造型别致美观的流线型设计，整机的标识标牌应精心布置、设计，良好地体现环保特色。

4）人性化设计

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随着我国基础建设的蓬勃展开和西部开发战略的推行, 我国的工程施工机械获得了一个大好的发展机遇。同时国家也加强了在发展中对生态环境的控制力度。各类节能环保机械产品的诞生, 为公司赢得了市场, 也为客户创造了更多的价值, 更符合了行业的发展趋势。

节约能源不仅对用户具有很大的经济效益, 而且有利于保护地球资源, 有利于人类社会的可持续发展。节约能源与减少污染又是密切相关的。下面提出几点建议：

一、环保型材料的选用

（一）尽量采用能再生利用的材料和资源在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

（二）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

（三）尽量采用低环境负荷材料。工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂(空调)、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

（四）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化。

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

二、环保型机械产品的设计趋势

（一）选用低公害发动机

发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

（二）尾气的治理

1、现动机多数采取安装三元催化转换器。它是一种通过催给反应, 能同时把发动机尾气中的污染物一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物转化为无害物质的装置。一般装在发动机和消声器之间的排气管上。

2、对于无增压中冷的发动机, 可采用排气滤清器来改善尾气排放。例如采用陶瓷泡沫体和壁流式陶瓷蜂窝体的排气滤清器, 或基于静电式微粒捕捉原理的排气滤清器, 对于捕捉废气中的碳微粒有良好效果; 采用沸石为吸附剂的排气滤清器, 对于吸收废气中的HC 化合物有良好效果。

3、此外, 在柴油中加入消烟添加剂, 不使用含有重柴油成分的劣质柴油燃料, 都是提高燃烧效率, 降低排污的有效措施。

4、另一种方法就是适当限制发动机的最大功率输出。

（三）降低整机振动与噪声

减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

三、降低发动机和整机热污染的措施

全世界数量巨大的各型热机所产生的热污染是恶化地球生态环境和气候的另一重要因素。它所产生的温室效应导致了冰川熔化、海平面升高、气候变异以及干旱和洪水的频繁发生。

施工机械的动力机、液压回路以及某些执行机构等都是热源。因此降低施工机械的热污染也是不可忽视的一个问题。目前所能做到的, 如在发动机的选择上, 应尽量选用能量转换率高热耗小的发动机; 柴油机热效率为30% ~ 40% , 汽油机为20% ~ 30% 。在机械运动部件设计中(特别是高速运动部件), 应尽量减小磨擦并加强, 在液压回路的设计中应尽量减小管道流通阻力以减小热量的产生。但最根本的改进还须等待新型的动力机问世来取代目前的热机。

四、降低施工机械噪声的措施

施工机械产生的噪声可分为动力机噪声(发动机、电机、油泵等)和传动、执行机构的噪声。下面分别介绍几种噪声控制措施。

（一）隔声降噪技术: 隔声降噪技术主要是采用隔声罩将声源与外界隔离。隔声罩内一般衬有阻尼层或阻尼涂料以增强隔声效果。对于热机, 为满足散热通风的需要, 必须要有进气口或排气口, 此时需在进气口和排气口上装置消声器以保持隔声效果。采用这种方式一般可降噪15-30dB。

（二）吸声降噪技术: 吸收衰减声波能量的技术。吸声材料一般为多孔吸声材料。多孔材料中90% 是细微的互相连通的空腔, 这些微腔对振动着的空气分子产生粘滞阻力和摩擦作用, 分子的振动动能转变为热能而使声能衰减。

（三）声波对消技术: 采用声波对消技术的消声系统是由一组声波探测器、信息处理器和声波合成器组成。探测器将感受到的噪声强弱、方向等数据送到信息处理器, 信息处理器经过分析后指令声波合成器产生与噪声波振幅相同、振动方向相反的声波信号, 将噪声对消掉。这种技术已在英国的空调系统降噪中得以应用, 可获得10 dB左右的降噪效果。

五、结语

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分析人士指出，随着行业的稳定发展，作为国内重卡发动机生产的龙头，潍柴动力在行业内已经具有垄断地位，同时也形成了一定的行业壁垒，想进入者的门槛已经提高。因此，潍柴动力的优势毋庸置疑，与此同时，公司未来几年的稳定增长仍会持续。

重卡发动机龙头地位难动摇

“价格基本上就是他们说了算，由于潍柴在重卡发动机的龙头地位，因此有很强的定价能力。”2月16日，中投证券分析师邓学向记者表示，在重型卡车的迅速发展时期，潍柴动力是受益最明显的公司。

“过半以上发动机都要到他们那里拿货。”邓学分析师说，随着需求旺盛，2010年上半年，潍柴动力甚至出现了产能紧张。在重卡发动机方面的龙头地位，使得潍柴动力不用担心销售。

光大证券分析师于特认为，2010 年公司销售各种发动机55-60万台，其中重卡发动机40 万台左右，市场占有率近40%；5 吨以上装载机发动机十几万台，市场占有率超过80%；大客车发动机4 万台左右，市场占有率达50%。潍柴动力在发动机领域的龙头地位不可动摇。

近年来，随着中国的消费升级，重卡仍将快速发展。邓学分析师认为，消费带动了物流需求，卡车由于有轻便和灵活的特点，还是很重要的物流工具。

东方证券汽车行业分析师秦绪文表示，从公路货运类重卡需求看，随着国家治理超载力度的逐步加强，运输户将有动力通过更换大马力、大吨位的重卡产品以实现运输效率的提升，实现更多的经济效益。这将带动重卡产品销售结构上移，行业增长模式以粗放式的数量扩张为主开始进入内涵式增长的阶段。

而潍柴动力的大马力发动机、更多挡位变速箱组成的动力总成较好地迎合了公路货运行业的新需求，具有领先技术优势与先发优势，将明显受益于重卡行业技术升级的过程。

随着潍柴动力在发动机领域的垄断地位形成，同时也形成了一定的行业壁垒，后进入市场者很难与潍柴动力相抗衡。尽管近几年竞争对手逐渐增多，但公司已经占据了绝对的领先地位与规模优势，加上产品具有明显的价格优势与使用经济性，拥有最完善的服务网络，秦绪文表示，重卡发动机的龙头地位在未来很长一段时间内无法被撼动。而随着12升发动机、12 档/16 挡变速箱销量比重的进一步提高，公司在重卡产业链中的地位及盈利水平将进一步提升。

工程机械发动机成为新动力

“不仅仅是重卡发动机，工程机械一块也有比较好的增长。”2月15日，潍柴动力有关人士向记者如是表示。

事实上，公司工程机械类发动机占总销量的比重超过20%，主要下游产品为5吨装载机，市场份额达到80%左右。由于需求旺盛，在2010年上半年，甚至出现要不到货的现象。与此同时，2010年上半年由于产能紧张，公司工程机械类发动机的市场份额有所下滑至73.2%，不过公司目前已通过技术改造、工艺规划等多种措施提升产能，有望能满足未来1-2年的生产需求。

东方证券秦绪文分析师认为，2011年1000 万套保障房的开工将很大程度弥补商品房投资的下滑，水利基础设施建设投资及区域振兴规划带来的基建投资将逐步落实，预计工程机械下游需求增长仍将维持在15%以上，产能问题的解决将有助于公司抓住下游旺盛的机会，工程机械类发动机销量比重将进一步提升，为公司业绩提供显著支撑。

与此同时，潍柴动力的产品线将进一步扩充。公司目前产品主要集中在 8-12 升发动机，未来将开发5-7升市场，主要配置中小挖掘机市场和中小客车市场目前已经进入主要客户进行试用。

市场认为，中小功率发动机的的盈利能力相对较低，但可以为公司规避市场风险，进一步大幅提升产销规模，降低公司原材料的采购成本，提升公司的盈利总量。

中金公司认为，潍柴动力的现有业务优势支撑多元化发展，中长期发展值得期待。往后看，公司现有重卡发动机业务能提供强有力的现金流支持，同时管理能力处于行业领先，其向工程机械发动机、船用发动机等领域的多元化以及出口有望取得成功，中长期发展值得期待。

业绩增长有保证

2月16日，中国重汽（000951.SZ）公布1月份产销报告。重型卡车产量同比增加10.70%，销量则同比增长73.83%，超出预期。在此消息刺激下，当日中国重汽大涨7.87%。

在重卡销量大幅上涨，下游需求旺盛的情况下，生产重卡发动机的主要厂商潍柴动力的产销也将大幅上涨。邓学分析师认为，重卡发动机行业的库存一般很小，一般是一个月一定，基本上是“以销定产”，因此，潍柴动力的产销也将超出预期增长。市场分析认为，1月份，在下游需求较旺以及企业和经销商补库存双重拉动下，重卡产销均同比明显增长，销售旺季提前到来。公司凭借较高的议价能力和盈利能力，将成为重卡产销超预期的最大受益者。2月16日，潍柴动力的股价同样大涨4.78%。

2月16日，潍柴动力有关人士向记者证实1月份的产销确实比较好，不过，他以年报即将公布为由，不方便透露更多的信息。

而在之前公布2010年公司业绩预报中，潍柴动力的业绩同向大幅上升。归属于上市公司股东的净利润增长达75%-105%。业绩大幅增长的主要原因是市场需求量攀升，从而带动公司主营产品业绩同步大幅提升。

未来几年，公司仍将受益于市场需求量的攀升。而随着产量的扩张，潍柴动力的利润增速将超过主营收入增长的速度。

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Abstract: the JD4110 type diesel engine independently developed mainly for balance vibration, low fuel consumption, low noise, low emissions, reliability, design, new structure, new materials, new processes, improved power and torque, through the strengtheningtest, and better indicators.

Keywords: design, development, structure, direct injection, diesel engine

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

1、概述

根据近几年来大中型拖拉机市场需求的发展情况，已呈现蒸蒸日上的局面，总量大幅增长，每年以70～80%的速度在递增，已突破10万台大关，随着国家对农业扶持力度的加大，农民负担日益减轻。在农机购买方面又给予了补贴的优惠政策，进一步推动了农业机械的旺销，此外为了提高农田作业效率，一些地方政府出台了整合土地资源，提高种植规模的政策，使农田作业规模增大，农民需要大型拖拉机来进行深耕等农田作业，有力地推动了大中拖市场的发展。

JD4110型柴油机适合于大中型拖拉机对动力的需求，当前市场中主要有洛拖的4105和玉柴的4118机型与大中拖配套，本公司研制的这一档机型是70型以上拖拉机配套的优良动力，该机型是有较大的市场空间的，而且该机型经适当变型，还可作为其他方面如工程机械、发电、固定动力等的配套之用，为本公司多缸机的发展提供了一个新的品种。

2、设计原则

2—1、JD4110型柴油机必须具有良好的经济性、动力性、可靠性，在同类产品中处先进水平。

2—2、设计中尽可能采用成熟技术，优选成熟的配附件，采用新工艺、新材料、新技术，力求有创新性。同时考虑有合适的性价比，价格上要有竞争力。

2—3、设计中以配拖拉机为主，同时也可经适当变型作为工程机械，、发电、甚至车用配套动力。

2—4、设计中留有发展余地，在采用自然吸气基础上留有增压及增压中冷的余地。

2—5、以110缸径和125冲程为基础，留有发展为108、113、115、118缸径及改变冲程的技术储备，并可发展成为2、3、4、6缸系列机型的可能性。

2—6、排放、噪声等要满足国家法规的相关要求。

3、柴油机的概要和主要技术规格

JD4110型柴油机的开发主要以大中马力拖拉机为配套对象，同时兼配做工程机械及农用机具配套动力。在整机设计上重视驾驶员乘座舒适性与低排放的“人与地球和谐”的环保型柴油机。

JD4110柴油机主要技术参数

4、技术重点

1、高开启压力无压力室伞喷式P型喷油器和高供油速率PL型喷油泵；

2、外接水循环热平衡模块式机油冷却器；

3、大平台倒M型高涡流保持率燃烧室，中凸变椭圆热流型抗咬合式活塞；

4、高效能、低冲击高次方型线凸轮轴；

5、前端双液压泵、气泵联动型传动机构；

6、高龙门式、曲面结构、高刚性低频振动抗振气缸体。

5、主要结构设计简介

5—1、气缸体和气缸套

采用高龙门式结构，框架式结构，曲面机体取消了前端的翻边，缸径φ110、行程125、缸心距140，龙门高度85。留有安装模块式机油冷却器的接口和进出水道以及机油的进出油道，并预留有安装冷却活塞的平台，合理地布置了加强筋，既减轻重量又使整个机体有足够的刚度，防止工作中产生变形。

气缸套材料采用贝氏体合金铸铁，提高了气缸套的刚度；改善缸套支撑，减少缸套变形；采用缸套平面网纹珩磨工艺，降低气缸套阻挠度，减小了缸套早期磨损。

5—2、气缸盖部件

整体式结构，采用螺旋进气道口，通过性能试验选择合适的涡流比，尽可能提高流量系数，以提高充气效率；采用特殊曲面形状的气门座圈，有利于增强充气涡流，减小进气阻力；气门杆外增加阀杆油封，减小机油耗；减少气门下沉量，缩小气缸垫整边尺寸，减小有害容积。材料为HT250加铜铬。

5—3、曲柄连杆机构

曲轴采用中空型连杆轴颈氮化球铁，轴颈表面氮化等强化工艺；增大主轴颈、连杆颈圆角，提高了曲轴疲劳强度和耐磨性能，提高了曲轴的可靠性和使用寿命。活塞连杆轻量化设计，活塞顶距燃烧室中心设计尽量向气缸中心靠近；活塞设计缩口微涡流燃烧室。第一道活塞环设计为楔形桶面镀铬环，以提高抗粘结能力；第二道环为正扭曲环；第三道为螺旋撑簧油环，并减少刮油刃宽度。活塞销设计短式结构，承载弯矩能力大运动质量轻。

5—4、摩擦和机械效率

设计窄系列主轴瓦、连杆瓦，减少摩擦损失，材料采用高强度合金材料，有效增加了可靠性。中间轴衬套、凸轮轴衬套材料采用20高锡铝合金，解决了衬套磨损的故障。采用铝锡活塞，并通过有效控制轴与孔的配合间隙保持转动灵活性，大大提高了机械效率，经样机测定机械效率达到78%。

5-5、燃油系统

在匹配喷油泵和喷油器时，我们进行了大量的匹配试验，最后确定该机型采用高供油速率的4PL喷油泵，喷油器选用无压力室伞喷式P型喷油器6×0.23mm，试验结果表明，该匹配具有良好的转矩走向和低速小烟度的优点。

5-6、低振动低噪声

a、设计轻量的连杆，比老95连杆轻500g，同一机组各连杆总成重量不相差8g，同一机组活塞连杆组重量相差不超过10g,曲轴动平衡不平衡力矩小于20g.cm；曲轴飞轮组合进行动平衡调试，其不平衡力矩取得较小为45 g.cm。

b、通过采用高效螺旋进气系统，最佳的喷油正时，减小了燃烧噪声。

c、通过采用小模数剃齿高精度齿轮及其特殊结构齿轮室盖，减小了齿轮机构的传动噪声。

d、优化设计复合型气缸盖罩，有效降低了气缸盖罩部件的噪声。

e、优化设计特殊复式排气歧管及其复合排气歧管罩，减小了排气干扰，从而降低了排气阻力和噪声。

5-7、良好的低温起动性能

a、在气缸燃烧室中安装电热塞，提供了一个高温点火源，使混合气迅速着火。

b、为一些特殊用户设计冷却水加热器，经加热后的冷却水流过机体全身，提高气缸体的温度，同时降低了缸套对活塞的摩擦，加热了燃烧室，使燃烧充分。

c、鉴于一些寒冷地区用户经常在-25℃低温环境下户外作业，开发了寒区型低温起动系统，为用户提供了极大的选装余地。

d、采用了3kW行星减速起动电机，在保证可燃性前提下能使柴油机顺利、快速起动。