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国外大型液压挖掘机发展动向

2014-11-15 21:45| 发布者: 巨车网| 查看: 3780| 评论: 0|原作者: 袁瑜|来自: 矿业装备网站

摘要:   自挖掘机诞生以来,人们就一直尝试将各种最新工程科技成果应用到挖掘机上,液压技术以其独特的优点很早就被认为是挖掘机理想的动力方案,但由于早期液压技术昂贵又不成熟,一直没有得到应用。直到经历两次世界大 ...
  自挖掘机诞生以来,人们就一直尝试将各种最新工程科技成果应用到其上,液压技术以其独特的优点很早就被认为是挖掘机理想的动力方案,但由于早期液压技术昂贵又不成熟,一直没有得到应用。直到经历两次世界大战,液压技术在军事领域日渐成熟,战后开始广泛进入民用工业领域。20世纪40年代末,在意大利、法国和美国,出现了最早的完全采用液压工作装置的挖掘机,而到了50年代中期,以德马克(DEMAG)B504为代表的全液压全回转履带式液压挖掘机才真正出现。

DEMAG B504

  由于此时的液压挖掘机大多由传统的电铲厂商生产,因此早期的液压挖掘机上保留了相当多的电铲的元素,如铲斗、行走机构等等。随着越来越多厂家的进入,液压挖掘机逐渐走上了自己的发展道路,逐渐地同绳铲分道扬镳。如在工作装置方面,整体式的封闭结构的动臂取代了装配式的框架式的动臂;正铲的封闭结构的斗杆也取代了框架结构的斗杆;出现了蚌式开启的正铲铲斗取代了底卸式的桶形铲斗。

  经过20世纪60年代的不断发展,随着液压技术的不断成熟和完善,液压挖掘机以其较轻的重量、较大的工作范围及灵活的操作特点在小吨位的建筑领域淘汰掉了传统的钢丝绳挖掘机,同时在20世纪70年代也开始向大型化发展。如法国波克兰(Poclain)在1970年推出的EC1000型反铲,配备3台通用汽车GM 8V-71型发动机,总功率达到626 kW(840 hp),工作质量达到137 t,斗容达到7.6 m3,成为当时世界上最大的液压挖掘机。很快,正铲版本也发布了,斗容为8.8 m3,发动机总功率也达到了636 kW(852 hp)。

Poclain EC1000

  不同于其他工业领域,矿用液压挖掘机由于使用环境恶劣,对液压系统要求很高,而且在发展早期市场需求不大,矿山仍对液压挖掘机持观望态度。因此大型液压挖掘机只集中在少数几个厂商,特别是在液压技术领先的西德。当时领导液压挖掘机大型化的厂商主要有:西德(DEMAG)、西德奥伦斯泰因•科佩尔(O&K)、西德利勃海尔(Liebherr)、日本日立(Hitachi)等。

  O&K当时具有近百年的机械制造历史,并有多年的钢丝绳挖掘机的生产经验,1961年推出了首款RH5型液压挖掘机,到1975年已在其多特蒙德工厂生产了超过2万台液压挖掘机并不断拓展产品线。凭借强大的实力,1975年O&K推出了颇为畅销的RH75型挖掘机,工作质量约135 t,配备两台康明斯发动机,总功率达到626 kW(840 hp),正铲斗容为7.5 m3。虽然比波克兰的EC1000晚了5年,但RH75在当时非常先进,有着非常高的工作效率和可靠性,因此销售情况非常理想。我国在1978年为霍林河煤矿引进了10台RH75型正铲,配合WABCO 75B型自卸车从事剥离作业。

O&K RH75

  利勃海尔在1955年推出首款轮式液压挖掘机L300以来也一直保持着高速发展的态势,1961年在法国阿尔萨斯大区的科尔马设立了工厂专门生产挖掘机。1968年起发展了多款R900系列挖掘机并取得了不俗的销量。1977年,利勃海尔推出了一款可与波克兰的EC1000以及O&K的RH75同台竞争的挖掘机R991型,该型号工作质量163 t,标准斗容7.6 m3,采用两台康明斯发动机,总功率537 kW(720 hp)。

利勃海尔 L300

利勃海尔 R991

  而德马克也是一家老牌机械企业,也有着多年钢丝绳挖掘机生产经验,自B504以来推出了多款H系列挖掘机并不断改进发展,包括很多经典产品。1978年德马克推出H241型,工作质量达到281 t,成为当时世界上最大的液压挖掘机。该机配备一台通用汽车底特律16V 149T发动机,功率988 kW(1 325 hp),斗容达到14.5 m3,可在平均2.5 min内用5~6斗装满一台130 吨级卡车。H241是个畅销型号,在世界范围内特别是北美得到了矿山的认可,并开始逐步将14~19 m3钢丝绳挖掘机排挤出市场。与H241同一时期的还有一款较小的H121,工作质量只有115 t,斗容7.5 m3,德马克曾向我国太原重型机器厂转让H121的技术。

德马克 H241

德马克 H121

  而在日本,由于战后欧美等国提供了经济和技术援助,经过20年的发展,日本逐渐在挖掘机领域崛起,也试图发展大型挖掘机打入北美市场。日立在1975年推出UH30型进入了液压挖掘机领域,很快就在1979年推出了矿用级产品UH801,工作质量为157 t,配备两台康明斯发动机,总功率597 kW(800 hp),正铲标准斗容8.4 m3。UH801在美国取得了不错的成绩,为日立后来的市场地位奠定了良好的基础。

日立 UH30

日立 UH801

  德马克H241的世界最大液压挖掘机头衔只维持了1年,1979年,O&K推出了震撼业界的RH300,工作质量达到490 t,标准斗容22 m3,由两台康明斯KTA2300-C1200发动机提供动力,总功率达到1 730 kW(2 320 hp)。然而由于20世纪80年代初的世界经济危机,RH300只生产了3台,第2台没有卖出去沦为备件机,最后一台是电动版本,由两台900 kW电动机取代了柴油机。虽然RH300是个失败的型号,但为大型液压挖掘机积累了经验。

O&K RH300

  液压挖掘机不断蚕食钢丝绳挖掘机的市场,美国的老牌钢丝绳挖掘机厂商坐不住了,也开始拓展自己的领域。三大厂商都试图抵挡德国厂商的冲击,比塞洛斯-伊利(B-E)早在20世纪40年代末就有了早期液压挖掘机,在60年代还曾试验过混合使用了液压和钢丝绳的大型挖掘机。1982年B-E推出了其最大的工作质量为127 t的550-HS,不过只生产了2台并在1984年停产。而它的老对手马里昂则在1983年推出了首款Marion 3560液压挖掘机,工作质量272 t,斗容15.3 m3,配备两台卡特3412PCTA发动机,总功率1 044 kW(1 400 hp)。和其它80年代初的产品一样,世界经济危机使得马里昂难以继续发展液压挖掘机产品,到1988年停产,Marion 3560只生产了8 台。

Marion 3560

  P&H的情况稍微好一点,1978年,P&H推出了由西德工程师设计并在多特蒙德制造的P&H 1200,但随后便转到美国生产。P&H 1200工作质量为162 t,斗容8 m3,与欧洲设计的大型液压挖掘机不同,P&H 1200保留了钢丝绳挖掘机的一个特点——驾驶室在右侧。随后,在1983年,357 t的P&H 2200也推出了。P&H 2200后来发展为P&H 2250,但这些液压挖掘机的销售情况并不理想。

P&H 1200

P&H 2250

  熬过经济危机后,德日厂商又继续推进液压挖掘机大型化。1983年起,德马克开始将全系列液压挖掘机由1系列升级到5系列,1986年H241升级为H285,工作质量达到298 t。同年推出的还有更大的H485,工作质量达到544 t,标准斗容23 m3,配备一台MTU 16V-396TC43发动机,功率1 567 kW(2 103 hp)。为适应钢丝绳挖掘机驾驶员的改装,H485也把驾驶室布置在右侧。H485不仅创造了新的世界纪录,而且在全球范围内的销售情况也很理想。

德马克 H485

  利勃海尔也在20世纪80年代拓展了产品线,其中最大的R994于1984年推出,工作质量为209 t,标准斗容13.5 m3,配备一台康明斯KTA-C1050发动机,功率783 kW(1 050 hp)。利勃海尔的大型挖掘机销售情况也非常好,为后来发展更大的型号打好了基础。

利勃海尔 R994

  日立也在20世纪80年代后期调整了挖掘机产品系列,原来的UH系列被新的Giant-EX系列取代。1987年推出了EX1800和EX3500,EX系列正铲都采用了不等长的双斗杆油缸设计,不同于其他品牌的并列双油缸。其中EX3500工作质量为328 t,标准斗容18 m3,采用两台康明斯发动机,总功率1 238 kW(1 660 hp)。EX3500在价格上比欧洲产品更有优势,在销售上取得了很大成功,在同级别挖掘机中是最畅销的。

日立EX1800正铲,注意其两个斗杆油缸,上下布置不等长

日立 EX3500


  20世纪80年代在日本,除了日立,其他厂商也试图在大型液压挖掘机领域有所作为。小松在1981年推出了PC1500,工作质量160 t,后来发展为PC1600。三菱重工也在1983年推出了MS1600,工作质量为165 t。当时日本通产省主导的联合了11家企业成立的煤炭露天采掘机械技术研究协会(SMEC)还主持研发了当时世界第二大液压挖掘机SMEC 4500。SMEC 4500主要由三菱重工和神户制钢联合研制,并在神户制钢的高砂工厂生产。该机工作质量420 t,斗容15~30 m3,两台发动机总功率1 805 kW(2 420 hp)。SMEC 4500只生产了1台,于1987年开始在澳大利亚投入试验性运行,并于1992年报废。

小松 PC1600

三菱重工 MS1600

SMEC 4500

  而O&K在经受了RH300的失败后在20世纪80年代没有发展更大的型号,但是发展了新一代液压挖掘机,其显著特征就是在正铲上应用了TriPower技术,也被称作“强力三角”。TriPower通过增加一对连杆并用一对连接件把动臂油缸、翻斗油缸和连杆连接起来,用连接件连接动臂,从几何上保证了一种联动机制,无论动臂和斗杆如何动作,只要翻斗油缸不动作,那么铲斗相对地面的角度基本不变,从而简化了操作,也使得挖掘力更大。O&K在1982年首先将TriPower技术应用在新的RH40C上,随后所有新型大型挖掘机都应用了TriPower技术。1989年在宝马展上推出了略小于当年RH300的RH200,RH200最初工作质量为400 t,随后增加到480 t,斗容23.6 m3,采用两台康明斯KTA38-C1200发动机,总功率1 566 kW(2 100 hp)。RH200取得了很大成功,成为世界上最畅销的500吨级挖掘机。

O&K RH40C

O&K RH200

  提到TriPower,不得不谈到翻斗油缸的布置问题,对于正铲,早期的油缸设计都类似反铲,即油缸布置在相互铰接的两个部件上,如翻斗油缸一端在斗杆上,一端在铲斗或铲斗连杆上,也就是说,只有翻斗油缸有动作才能使得铲斗和斗杆发生相对转动。这种设计简单明确,但是也带来操作上的复杂性,驾驶员必须时常做出复合动作以控制铲斗。同时,这种设计带来翻斗油缸布置不便的问题。20世纪70年代中期B-E率先将翻斗油缸直接连接动臂和铲斗,从而改变了几何关系,产生联动,简化了操作。随后O&K的RH300也采用了这种设计,20世纪80年代后的挖掘机大多改用该设计,O&K的TriPower技术是一种终极改进,使更大范围内都能较为精确地保持铲斗的角度。但仍有少数厂商坚持原先的设计,如P&H和德马克。P&H后来放弃了液压挖掘机业务,德马克则坚持到20世纪90年代末与小松合资以后才逐渐改变原有设计。

  进入20世纪90年代,世界大型液压挖掘机市场格局发生了很多变化,继80年代B-E和马里昂相继退出之后,P&H也在1996年为老牌钢丝绳挖掘机厂商的抗争画上了句号。而卡特彼勒这个工程机械行业的巨头却要杀入这个领域,卡特一直把目标确定在为用户提供一站式解决方案上,希望给销售情况不错的矿用卡车配上大型挖掘机。1987年在其迪卡特工厂成立了矿用车辆中心,开始了一系列矿用产品的研发,按照其设想,将发展150~500吨级的液压挖掘机5000系列。1992年推出了170吨级的5130,5130最初的销售情况还是不错的。随后在1994年320吨级的5230也问世了,这是一款以日立EX3500为主要竞争对手的机器,5230配备一台卡特3516EUI发动机,功率1 096 kW(1 470 hp),标准斗容17 m3,可以与卡特785良好匹配,匹配卡特789也是个不错的选择。不过当时卡特在大型挖掘机和液压领域相比德日厂商并不具备优势,仅仅在销售网络和售后服务方面占优势,因此销售情况不是很理想。最后原本计划的更大型号54XX等也没有继续发展,卡特最终在2003年停止了5000系列。

卡特彼勒 5130

卡特彼勒 5230


  在欧洲,1995年曼内斯曼•德马克与小松合资组建了德马克-小松公司,产品冠以德马克-小松的品牌,到1999年,小松买下了全部股权,成立了小松采矿德国公司,完全控制了原德马克的挖掘机业务,德马克这个名字不再出现在挖掘机上,所有产品仍在北莱茵-威斯特法伦州的杜塞尔多夫工厂生产。而奥伦斯泰因•科佩尔股份公司也在1997年将其大型矿用挖掘机分部——O&K采矿有限公司卖给了特雷克斯集团的采矿设备分部,O&K品牌得以保留,与TEREX品牌一同出现,所有产品仍在北莱茵-威斯特法伦州的多特蒙德工厂生产。

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