基于正向設(shè)計的液壓挖掘機控制及節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用
2019年06月04日10:27
項目簡介
1、項目的重要性和意義、立項背景
國家“十三五”和中長期發(fā)展規(guī)劃中明確提出把創(chuàng)新設(shè)計作為國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，著力推進和提升企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計能力，加快實現(xiàn)中國制造向中國創(chuàng)造跨越。在液壓挖掘機領(lǐng)域，節(jié)能高效與智能控制一直是國內(nèi)外產(chǎn)品競爭的焦點。中國作為全球液壓挖掘機產(chǎn)銷第一大國，國產(chǎn)品牌市場占有率過半，但自主品牌液壓挖在控制及節(jié)能等核心零部件和關(guān)鍵技術(shù)上突破不夠，特別是設(shè)計手段及創(chuàng)新能力不足，制約了我國液壓挖掘機產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
近幾年，徐工集團立足自我，主動出擊，不斷攻克節(jié)能、控制等關(guān)鍵技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)率先提出“技術(shù)領(lǐng)先、用不毀”產(chǎn)品理念，依托正向設(shè)計等創(chuàng)新性研發(fā)手段的引入，自主開展液壓節(jié)能系統(tǒng)、自尋優(yōu)控制技術(shù)、熱管理控制等技術(shù)研究，實現(xiàn)了全新產(chǎn)品開發(fā)從跟蹤模仿到創(chuàng)新引領(lǐng)。
2、主要科技內(nèi)容
1）自主研發(fā)液壓節(jié)能系統(tǒng)：攻克了低沖擊節(jié)能型主控閥、斗桿合流降壓損控制、電控降溢流控制等核心技術(shù)，克服了液壓沖擊，降低了壓力損失，實現(xiàn)了整機節(jié)能5.7%以上；
2）基于重載、多機具的自動控制技術(shù)：提出階梯壓力控制技術(shù)，建立壓力、檔位、功率和油耗的數(shù)據(jù)鏈，可有效識別重載工況，提升該工況下的設(shè)備效率；開發(fā)多機具自適應(yīng)控制技術(shù)，通過線性流量控制技術(shù)、壓力跟隨控制方法及實時監(jiān)控,滿足不同機具的作業(yè)要求；
3）基于挖掘性能圖譜分析和離散元的工作裝置優(yōu)化技術(shù)：基于挖掘性能圖譜分析優(yōu)化工作裝置各絞點的位置、四連桿機構(gòu)的傳動比模型，挖掘力衰減速率降低5%以上；采用離散元技術(shù)仿真，優(yōu)化鏟斗斗形，減小鏟斗內(nèi)物料與鏟斗的阻力作用，降低挖機阻力16%以上；
4）新型熱管理技術(shù)：CFD仿真與測試相結(jié)合，進行風扇翅片葉數(shù)、翅片角度、風扇翅片和導風罩安裝距離仿真測試，同等條件下，風扇噪音降低3-5dB，風扇能耗減小3%以上；研究風扇群多參數(shù)協(xié)同控制技術(shù)，改變傳統(tǒng)的單一風扇形式，通過在導風罩上并聯(lián)多個無級變速風扇，組建風扇群，整機油耗降低3%以上，室外噪音降低1dB以上。
3、技術(shù)經(jīng)濟指標
該項目在液壓節(jié)能系統(tǒng)、自尋優(yōu)控制技術(shù)、工作裝置優(yōu)化設(shè)計、熱管理等關(guān)鍵技術(shù)研究等方面開展自主技術(shù)研究并產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，整機節(jié)能5.7%以上，效率提升5%以上，完成從15噸級至70噸級系列液壓挖掘機的研發(fā)，主要性能指標達到國際先進水平。單臺售價從55萬到380多萬元，邊際貢獻為32%～45%。
4、經(jīng)濟效益
項目成果應(yīng)用以來，徐工挖掘機在很多區(qū)域市場上表現(xiàn)卓越，自2016年投入市場，產(chǎn)品廣受市場青睞。截止2017年12月，15噸、70噸產(chǎn)品市場占有率連續(xù)三年第一，21噸、47噸產(chǎn)品市場占有率第二，累計銷售收入達63億元。其中，2017年全年，新款D系列15噸至70噸中大型液壓挖掘機已累計銷售5260臺，年收入42.08億，經(jīng)濟效益顯著。
5、社會效益，及促進行業(yè)科技進步作用等
項目的實施，打破了外資品牌在液壓挖掘機關(guān)鍵核心技術(shù)的壟斷，減少了對外資品牌的依賴，為民族工業(yè)的復興及國家裝備制造業(yè)的發(fā)展作出重要貢獻，有力支撐了“中國創(chuàng)新、智能制造”的技術(shù)發(fā)展，極大推動了我國工程機械行業(yè)技術(shù)進步。
同時，該項目提升了徐工在工程機械的知名度，為促進江蘇省土石方工程機械產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整具有重要意義，同時帶動了本地區(qū)相關(guān)配套企業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級，為促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展做出了積極貢獻。
獲獎等級：三等獎
完成單位：徐州徐工挖掘機械有限公司
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