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    高可靠,低功耗,徐工礦挖是如何做到的?

    2023-09-04  來源:中國徐州網-徐州日報  編輯:楊慶宇
    2023-09-04  中國徐州網-徐州日報
    徐工400噸級礦用挖掘機正在露天煤礦作業。通訊員 單文喜 攝

    本報記者 王正喜

    9月1日,在三晉大地的一座超大型露天煤礦現場,徐工400噸級礦用挖掘機揮舞著金色巨臂,僅僅五斗,就裝滿了一臺兩百噸級礦車。

    這臺近三層樓高的徐工XE4000礦用挖掘機于2015年正式下礦,至今已經連續作業8年,動臂起落依舊絲滑,施工作業依舊高效。

    超高的作業效率與可靠性,讓XE4000成為礦區主力?,F在礦上每天三分之一的產煤量由這臺400噸級挖機貢獻。

    今年是它工作的第九年,從施工數據來看,運行效率絲毫沒有打折扣。這也正是剛剛榮獲省科學技術進步二等獎項目“高可靠低功耗重載礦用挖掘機關鍵技術與產業化”的應用范例。

    徐工礦業機械有限公司技術中心主任楊裕豐自豪地說,經過10年的拼搏,研發團隊在關鍵部件高可靠性設計、制造與沖擊抑制技術,以及低功耗作業精準控制與無擾能量回收利用技術方面,取得了重大突破,使得礦用液壓挖掘機結構件沖擊韌性提升35%—50%,疲勞壽命提升60%,無故障工作時間提升了20%。

    礦用液壓挖掘機是露天礦產資源開采的關鍵設備,主要作業場景包括土石方剝離、裝車、礦產開采等作業。這一技術突破之前,國內露天礦區100噸級以上的礦用液壓挖掘機一直被外資品牌所壟斷,礦山設備成為制約中國采礦業進步的關鍵因素。

    露天開采的工況惡劣,一旦停機損失巨大,所以對重載礦用液壓挖掘機產品的可靠性要求特別高。為了提升我國礦用挖掘機的“可靠性、經濟性、智能化”等主要技術性能指標,高可靠低功耗重載礦用挖掘機關鍵技術與產業化研發團隊針對高溫、高寒、高粉塵、高原等作業環境,到各地露天礦山反復試驗礦用挖掘機所用鋼材、液壓件、閥、橡膠材料等關鍵零部件,并進行相應的數據采集。

    400噸級礦用挖掘機一鏟斗就能裝40噸煤,鏟煤時瞬間形成的沖擊力相當于一臺載重10噸、正常行駛的卡車要在1秒鐘之內停下。而在如此短的時間內,機器要承受如此大的緩沖力,檢驗的是油缸的高壓緩沖技術,超大噸位挖掘機液壓油缸緩沖技術一直是工程機械制造的難題。礦用挖掘機質量大,因慣性導致的系統沖擊大,嚴重影響整機可靠性,研發團隊根據工作裝置鉸點位置信號,調整主泵及主閥控制參數,對緩沖壓力實現自動調節。

    露天礦山施工粉塵大、載荷重、強度高,設備幾乎全天候運轉,對可靠性、穩定性、先進性、舒適性、安全性要求都極為嚴苛。礦用挖掘機工作載荷變化范圍大、作業載荷大、載荷變化速度快,重載與惡劣的工況極易造成關鍵受力部件疲勞損壞,導致整機喪失作業能力。研發團隊就大量采集數據,根據仿真狀況形成一套自己的算法,解決了關鍵結構應力集中問題,理論疲勞壽命提升60%以上。

    焊縫處理的質量,對礦用挖掘機整體質量影響很大,每一個承重點的接口處,一點點小的裂紋、夾雜、氣孔、未焊透、未熔合等問題都不能出現。針對大型結構中的大厚度多層多道對接焊縫,研發團隊自主開發焊接仿真軟件,發明了針對厚板箱體窄間隙的焊接技術,讓一次焊接返工率下降80%,沖擊韌性提升35%—50%。

    礦用液壓挖掘機作業負載具有極大的突變性,傳統控制方式無法對工況進行識別,發動機和液壓系統屬于被動調節,嚴重影響燃油經濟性。研發人員運用大量采集的數據,形成了操作意圖專家庫,這樣手柄行程到哪個位置,就可以預測下一步的操作行為,主動增加或者降低發動機轉速,避免由于轉速被動調節帶來的高油耗。

    礦用挖掘機設備大,布置傳感器數量多,數據采樣頻率高,在運行過程中以及全生命周期內積累了海量的運行數據。研發人員基于這些海量數據,通過對比分析,研發了重載礦用液壓挖掘機監測診斷與安全保護系統,這樣就可以提前做好預判,盡量減少維修保養的頻次。

    從2019年開始,上述關鍵技術應用到了徐工70噸至700噸級礦用液壓挖掘機并實現批量銷售,僅700噸級就銷售了3臺,推動了大型礦用液壓挖掘機的進口替代,解決了露天礦企業采購成本高、使用成本高的難題。目前,應用這些技術的系列挖掘機產品批量出口到巴西淡水河谷、厄瓜多爾米拉多銅礦、印尼青山鎳礦項目等工地,進入了全球高端礦山市場,實現了我國重載礦用挖掘機從“跟跑”到“領跑”的跨越。

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