混凝土泵的技術(shù)發(fā)展趨勢和市場前景分析
我國從20世紀70年代開始探索開發(fā)混凝土泵,80年代引進技術(shù)開始制造混凝土泵,但真正意義上的國產(chǎn)混凝土泵制造應(yīng)該從1993年中聯(lián)重科的前身中聯(lián)公司成立開始。經(jīng)過20多年的發(fā)展,中國已經(jīng)成為世界上最大的混凝土泵生產(chǎn)國。2007年泵車銷售約3000臺,拖泵約為6500臺。而同期,國外混凝土泵的總產(chǎn)量僅為12000臺左右。
雖然中國混凝土泵最初引進過日本的技術(shù),但真正成功的產(chǎn)品是借鑒歐洲技術(shù)自主開發(fā)的。以關(guān)鍵的液壓系統(tǒng)為例,與液壓挖掘機當初走技術(shù)引進——盲目國產(chǎn)化而失敗的道路不同,混凝土泵一開始就采用國外優(yōu)秀的液壓元件。優(yōu)點在于:(1)產(chǎn)品立足點高;(2)通過與外國專家的商業(yè)和技術(shù)交流,學到了最先進的技術(shù)和理念。20世紀90年代中國混凝土泵企業(yè)曾經(jīng)百花齊放,涌現(xiàn)過各種各樣的液壓系統(tǒng),其中有不少獨特的創(chuàng)新。例如,中國制造商獨具匠心開發(fā)了轉(zhuǎn)速為3000r/min的A4V56泵閉式液壓系統(tǒng)。當時國外主流制造商的開式系統(tǒng)用的是A7VO或A8VO斜軸油泵和專用液壓閥,中國制造商卻大量使用大排量的斜盤泵A11VO190/260和工業(yè)閥。此外,中國制造商在全球率先開發(fā)了三級配混凝土泵,雙動力混凝土泵,并首先使用PLC控制油泵的排量。
目前以三一重工、中聯(lián)重科為代表的制造商所生產(chǎn)的混凝土泵已經(jīng)達到了比較高的水平,但眾多的混凝土泵制造企業(yè)還存在著產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重、技術(shù)創(chuàng)新能力較差、低價競爭等問題。中國的混凝土泵已走向世界,中國其他出口產(chǎn)品因為知識產(chǎn)權(quán)問題在國際上的“不公”待遇,應(yīng)該引起國內(nèi)廠家的重視。創(chuàng)新是企業(yè)生命之源,混凝土泵的技術(shù)創(chuàng)新大有文章可做。另外,應(yīng)該看到中國的混凝土機械經(jīng)過十幾年的高速發(fā)展,未來前景仍然非常樂觀,這也為我們混凝土泵技術(shù)的進一步發(fā)展提供了廣闊的舞臺。
1 技術(shù)發(fā)展趨勢
在未來,混凝土泵的發(fā)展主要方向是:提高主機性能和作業(yè)效率,降低使用成本,提高舒適性以及適應(yīng)法規(guī)要求。
1.1主液壓系統(tǒng)
目前國內(nèi)主流泵送液壓系統(tǒng)有3種。一種是全液壓液控信號換向,電控油泵排量調(diào)節(jié)的開式系統(tǒng),主要為三一重工所采用;第二種是以中聯(lián)重科為代表的電信號換向,液控油泵排量調(diào)節(jié)的開式系統(tǒng),幾乎成為國內(nèi)大多數(shù)混凝土拖泵的標準配置。絕大多數(shù)的液壓系統(tǒng)均為雙回路系統(tǒng),即泵送和擺動回路分別由主油泵和恒壓泵(或齒輪泵)供油。第三種系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)成本較高但換向沖擊小,目前主要用在泵車上,在拖泵上基本已被淘汰。開式系統(tǒng)也可以研究出沖擊小的系統(tǒng),比如三一重工所開發(fā)的。但對其他一些廠家來說,與其花幾年時間研究系統(tǒng),不如直接采用成熟的閉式系統(tǒng)快速占領(lǐng)市場。這就是為什么國內(nèi)大多數(shù)廠家的泵車采用閉式系統(tǒng)的原因。由于采用PLC控制油泵排量具有調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點,成本也低,以后普通開式系統(tǒng)的油泵排量控制將會全部采用電比例調(diào)節(jié),即傳統(tǒng)的LRDH2控制方式將會被LRDU2代替。
(1)極限負荷調(diào)節(jié)和自動功率分配。
目前國內(nèi)外普遍采用的恒功率泵系統(tǒng)有一個很大的缺點,它只對主泵進行恒功率控制。
實際上,混凝土泵,尤其是泵車是由多個系統(tǒng)組成的,包括泵送系統(tǒng)、換向系統(tǒng)、攪拌、臂架控制、冷卻和水泵等;柴油機本身也有冷卻、發(fā)電等輔助功率消耗和備用功率。這些在分配功率時都要予以考慮,這就影響了主泵的功率分配和利用。泵送功率是決定混凝土泵工作效率的重要因素。如何利用其他系統(tǒng)的富余功率提高泵送功率,是提高發(fā)動機功率利用的重要途徑。電子技術(shù)的發(fā)展為泵送功率的提高奠定了基礎(chǔ)?;炷帘茫绕涫潜密?,將會朝著極限負荷調(diào)節(jié)和自動功率分配的方向發(fā)展,主泵以外的多余功率將通過柴油機或直接地自動轉(zhuǎn)移到主油泵,從而大大提高泵送功率,并使采用較小的發(fā)動機來降低采購成本和節(jié)省油耗成為可能。
(2)功率模式選擇。
混凝土泵的載荷按工況(作業(yè)高度和輸送距離等)不同差別很大,液壓系統(tǒng)的壓力和需要的發(fā)動機功率變化往往很大。如果按照不同的工況來設(shè)置不同的功率模式(比如輕載節(jié)能、重載滿功率和自適應(yīng)等),精確協(xié)調(diào)在不同作業(yè)模式下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、油泵排量和功率,使發(fā)動機和泵的功率匹配更加合理,就能降低油耗和噪聲,延長主機的使用壽命。
以油泵的變功率原理為例。通過改變比例電磁鐵控制電流的大小可以改變油泵的功率值。在混凝土泵高壓大排量工況時,油泵輸出最大設(shè)定功率;在輕負荷情況時,比例電磁鐵5的電流上升,油泵的功率值下降。如果控制電流由計算機來調(diào)節(jié),則通過軟件可以實現(xiàn)功率極限負荷調(diào)節(jié)、功率自動分配和功率模式選擇等功能。計算機還同時對發(fā)動機進行功率設(shè)定,確定發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和油門開度。這樣,可根據(jù)混凝土泵車不同的泵送工況,采用不同的發(fā)動機特性和液壓泵特性,其特性曲線都是由計算機軟件來決定的。
在混凝土泵的使用中,油泵的型號為A11VO/LE2DU2或A11VO/EP。后者為純電控比例油泵,功能通過電控系統(tǒng)實現(xiàn);前者帶機械的功率調(diào)節(jié)裝置,優(yōu)點是電控系統(tǒng)較為簡單,即使發(fā)生故障,油泵仍可以以機械設(shè)定的功率和壓力進行工作。國內(nèi)已有制造商成功開發(fā)出混凝土泵的變功率系統(tǒng),并開始批量投放市場。
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