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国内、外装载机新技术应用现状及其展望

当前栏目:行业讯息日期:2019-01-17 10:31:37浏览量:20

  中国是世界上装载机产销大国,装载机在市场上一直占有很高的份额。但是我国装载机行业起步与50年代,相对国外来讲,起步比较晚。今天就来介绍国外装载机技术发展历史,详细阐述电子技术、静液压技术及一些新系统、新结构在国外装载机上的应用现状,并且介绍我国最新一代G一代装载机产品的新技术应用及几种典型新产品。

国内、外装载机新技术应用现状及其展望

  一、国外装载机技术发展概况

  装载机,特别是轮式装载机用途非常广泛,几乎遍及各地域的建设部门,自20世纪20年代问世以来发展非常迅速,先后出现过四次根本性的技术进步。第一次是30年代出现了四轮驱动的轮胎装载机,体现了装载机的灵活机动性;第二次是40年代出现了柴油机代替汽油机,液压操作代替钢丝绳的机械操纵,使装载机可靠性及操纵性能大大改善;第三次是50年代出现了有液力变矩器的液力机械传动代替机械传动,从根本上解决了铲掘阻力大时发动机经常熄火的问题;第四次是60年代出现了铰接式装载机,使转弯半径大大缩小,体现了装载机的灵活机动性,同时稳定性也大为提高。至此,现代装载机的基本结构,包括以柴油机为动力、液力传动、动力换档、轮胎式四轮驱动、铰接式动力转向、作业装置液压操纵等已全部形成。

  到七八十年代,美、日等各主要制造企业在装载机的可靠性、舒适性、安全性及降低能耗、提高作业效率等方面作了大量工作。特别是美国卡特彼勒公司等,其装载机的可靠性在这个时期已完全过关,一般情况下3年以内基本上没有什么故障。装载机开始向高技术、大型化方向发展,出现了一些新技术、新结构,如卡特彼勒988B、992C,克拉克公司475B、675等大型轮式装载机出现了可变能容的变矩器等新技术,其铲斗容量达16m3以上,同时出现了代替普通仪表的电子监控器等新技术。

  从90年代到现在,以美国卡特彼勒、日本小松为代表的世界最先进的装载机,广泛应用机电一体化及微电子技术,操纵实现了自动或半自动化,节能降耗,舒适高效已达到相当完美的程度,外观造型及外形制造也达到了完美的程度,可以跟轿车媲美。产品的规格向大型化及微型化两头延伸,多用途及全液压驱动机型也得到了广泛发展。

  二、国外装载机新技术现状及展望

  1.电子技术在装载机上的应用

  目前国外装载机新技术发展的一个显著特点是从最初的电子监控逐步发展到系统的电子控制,并已得到较为广泛的应用,比如柴油机的电子喷射(EUI)燃烧系统、变速操纵的电脑集成控制系统等。到目前已经发展到了利用体积很小的大规模集成电路、微处理器为核心,对装载机主要操纵控制系统如传动、转向、作业操纵等进行集成电子控制的装载机集成控制系统。比如卡特彼勒的G一代装载机,可实现转向、变速及作业操纵的微电脑集成控制,可实现按指令操作转向,用拇指操作摇杆开关自动变速及采用电液技术用指尖操作工作装置操纵杆。G一代装载机对整机需要监控的部位装有电子监测系统,对各种关键功能进行全作业时间的监控,对当前出现的或潜在要出现的问题实施三级报警,使装载机的动力消耗、驾驶员的舒适性等都达到最佳状态。另外卡特彼勒公司的变速器采用了电子离合器压力控制装置(ECPC),使换档和变速回中位平滑,并方便驾驶员根据具体条件进行调整,使装载机在任何工地条件下都处于最佳牵引状态,达到节能并减少轮胎磨损。

  目前世界上已出现了装载机卫星定位(GPS)电子控制系统,使作业装置定位快速、稳定、精确,极大地提高了多机联合作业的工作效率。在装载机上还可安装先进的卫星通讯与控制装置,对装载机进行全方位的信息管理。此外在地下矿井恶劣的施工条件下已出现了无人驾驶的遥控装载机。

  2.静液压技术在装载机上的应用

  国外装载机最新技术发展的另一个显著特点是静液压驱动得到越来越普遍的应用,其传动效率比液力机械驱动高出十几个百分点。近年来世界上各主要装载机制造企业的发动机功率在70kW以下的小型装载机基本上都采用了静液压驱动。采用了静液压驱动后泵与马达基本上都是变量的,且泵的出油方向可变,不但传动效率高,而且还可非常方便地实现电液变速操纵的电子控制,与动力分配很好地配合,保证在各种速度下得到尽可能大的牵引力,达到最佳的高效节能效果,同时还可采用液压制动。静液压制动理论上是无磨损的,因而减少了制动系统的维护保养,提高了制动的可靠性。

  3.新系统、新结构

  近年来,世界上一些主要装载机制造企业如卡特彼勒、小松、瑞典沃尔沃都出现了一些新结构,驾驶室内的乘座、操纵等都完全按人机工程学精心设计制造,使驾驶室视野开阔,舒适性达到了较完美的程度。驾驶室连同发动机罩等整个外观都按美学精心设计制造,令人赏心悦目。同时,后罩设计成大倾角、整体式、可翻转,既美观又极其方便维护保养,且后视野良好。

  传动系统方面,变速器普遍采用了电液换挡,极方便地实现电子控制。普遍采用了带内藏湿式多片式制动器的驱动桥,加上全液压制动系统,大大改善并提高了制动性能,减少了制动系统的维护保养,且大大延长了制动器的使用寿命。同时驱动桥可由用户选择配带防滑差速器,提高恶劣条件下的通过性及作业性能。

  国外先进的装载机基本上都采用了负荷传感转向系统,中大型为流量放大负荷传感型。这种先进的转向系统使整机获得最佳动力性及燃油经济性,在同样作业效率下比不带负荷传感器的转向系统减少燃料消耗8%以上。

  三、我国装载机新技术现状及展望

  目前我国装载机行业制造企业,包括专营与兼营在内的已达120家,生产能力超过50000台,已超过了市场容量的一倍以上。各主要装载机制造企业为争夺市场竞争的主动权,大大加快了新产品开发、新技术应用及产品更新换代速度,各企业基本上都出现了高技术水平的第三代产品。这些产品不同程度地采用了流线型外观造型、电子技术、先进结构、先进元部件与先进系统,这将进一步促进我国装载机行业的技术进步。

  1.目前应用新技术情况

  目前我国装载机行业已经出现了以柳工、徐装、成工的ZL50G及厦工的XGL50(挑战者2号)为代表的第三代G一代产品,除继承了第二代的先进技术外其先进性主要表现在:

  1)液压系统压力与国际接轨,由16MPa提高到20MPa以上。缸、泵、阀等液压元件及管路附件的规格尺寸普遍减小,整机结构更加紧凑,且降低成本提高可靠性,特别是提高泵的可靠性。

  2)较为普遍地采用了节能较好的负荷传感转向系统,大中型机一般采用全液压流量放大转向系统或流量放大负荷传感转向系统,提高了燃油经济性,在相同条件下能减少燃料消耗8%以上。

  3)机电一体化水平大大提高。由机械液压操纵改为电脑集成控制系统(EST-17T)控制的电液变速操纵,并采用了多种形式的电子监控系统。

  4)普遍实现了液压先导操纵,使作业操纵轻便、灵活、快捷,并大大减轻了司机劳动强度。

  5)采用全密封内藏湿式多片式制动器及制动可靠、性能卓越的全液压制动系统。

  6)采用了流线型外观设计,并采用了前后玻璃分别为一体的空调密封驾驶室。

  7)采用了大转向角、前后对中布置、基本上属单板结构的车架,具有转弯半径小、结构合理、装载机液压系统的维护与修理更方便等优点。

  8)驱动桥上普遍装有防滑差速器,大大提高了恶劣条件下的通过性,提高了作业效率等。

  另外,在大型装载机方面,比如柳工最新开发的目前我国最大的轮式装载机,斗容5.4m3的ZL100C,采用了闭式循环变量液压系统,在更大范围内实现了节能降耗。同时象国外先进产品一样,在液压系统中装有具有自动吸收振动能量的自动减振装置,可充分有效地吸收在高低不平路面上运行的冲击能量,使运行快速、平稳,提高了驾驶人员的舒适性及作业效率。

  2.典型新产品应用新技术情况

  1)柳工ZL50G及ZL40G

  ZL50G是柳工在全行业中率先开发的第三代换代产品G一代的第一个机种,于1998年研制成功。与柳工第二代的代表产品ZL50C相比其显著不同之处:

  ①总体布置上,铰接中心由原来的不对称布置改为与国际接轨的对称布置,使结构更加合理,装载机制动系统的维护与保养更方便,且改善了行驶性能;

  ②拉大了上下主铰接销的距离,并用圆锥滚子轴承代替了原来的关节轴承,改善了主铰接销的受力状态,大大增加了铰接装置的可靠性及寿命;

  ③采用更加宽敞明亮、造型美观的驾驶室及流线型整体式可后翻的发动机罩,前后视野良好,维护保养方便;

  ④在全国同行中率先采用了与世界产品接轨的20MPa高压液压系统,使结构紧凑、可靠性提高、成本降低;

  ⑤采用具有世界先进水平的“ZF”4WG200双变,变速操纵为电脑换挡,且具有Ⅰ、Ⅱ档快速切换的KD功能键,可有效地提高作业效率10%以上;

  ⑥采用ZF公司的AP411/HK及AP409/DK前后驱动桥,具有内藏湿式多片式制动器及防滑差速器,大大改善了整机的行驶性能,延长了制动器的使用寿命,且基本上免维护;

  ⑦采用了组合式全液压制动总阀的全液压制动系统,结构紧凑、制动可靠;

  ⑧作业操纵随用户选择,可先导操纵也可直接操纵。直接操纵为新型的进口分配阀,操作轻便;

  ⑨根据用户需求可选用康明斯6CT8.3柴油机,也可选斯太尔WD615及上柴的C6121或D6114柴油机。总之,该产品结构更加先进,造型更加美观,操作更加轻便灵活,驾驶更加舒适省力,更加高效节能,代表了当前国产装载机的最先进水平。

  ZL40G是柳工G一代换代产品的第二个机种,其先进技术完全与ZL50G相似,与国际潮流接轨和流线型外观造型及视野良好的驾驶室,其前后玻璃各为一整体,后罩为整体可后翻,后翻可用电动式非常方便省力。

柳工ZL40G外型图

  2)厦工XGL50

  厦工XGL50(挑战者2号)装载机是2000年在ZL50E基础上研制成功的最新换代产品,采用单摇臂Z型反转连杆机构工作装置及流线型外观造型。驾驶室造型独特,象面包型。采用斯太尔涡轮增压柴油机、ZF4WG200双变、美驰驱动桥、中间铰接、箱型结构车架,强度高、刚性好。转向为同轴流量放大双泵合流、分流、等值控制卸荷系统,具有高效节能功能。

厦工XGL50外形图

  3)徐装ZL50G

  徐装ZL50G是在ZL50E的基础上于1999年推出的最新换代产品,分出口型、国内重点用户及一般用户等三种不同配置。其外观造型为整体式新型豪华驾驶室,带冷暖空调,整体流线型可开启式复合材料发动机罩,单摇臂型反转连杆机构,平直式动臂的作业装置,中间铰接式单板车架,优先流量放大全液压转向系统,作业装置先导操作。最高配置为进口康明斯发动机、ZF4WG200双变、美驰驱动桥等。

  4)成工ZL50G

  成工ZL50G是在ZL50F的基础上于2001年3月推出的最新换代产品。该机采用ZF4WG200双变,自行研制的三节式内藏湿式多片式制动器的驱动桥,优先同轴流量放大转向系统,作业装置先导操纵,全液压制动系统,鳄鱼嘴式单板后车架,可配康明斯及国产柴油机等。

  5)常林ZL50F

  常林ZL50F是在原ZLM50E的基础上于2000年推出的最新换代产品。该机采用康明斯6CT8.3柴油机,ZF4WG200双变,带防滑差速器及内藏湿式多片式制动器的小松驱动桥,双泵合流优先全液压转向系统,作业装置先导操纵,20MPa高压液压系统,用电子监控取代了仪表系统等,为行业目前的先进机型。

  四、总结

  我国装载机将进一步向微电子技术方向发展,外观造型及制造将更加美观,但在技术质量上即可靠性方面还未得到根本解决。因此各制造企业在采用、发展先进技术的同时应花大力气迅速、彻底地解决可靠性问题,这样才能在加入WTO后与国外大公司先进产品进行竞争,才能使我国装载机大批量进入国际市场。