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挖掘机的发展概况

2018-02-07 02:19:53    3739次浏览

国内

中国的挖掘机生产起步较晚,从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为1m³的机械式单斗挖掘机至今,大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等三个阶段。

新中国成立初期,以测绘仿制前苏联20世纪30~40年代的W501.W502.W1001.W1002等型机械式单斗挖掘机为主,开始了中国的挖掘机生产历史。由于当时国家经济建设的需要,先后建立起十多家挖掘机生产厂。1967年开始,中国自主研制液压挖掘机。早期开发成功的产品主要有上海建筑机械厂的WYl00型、贵阳矿山机器厂的W4-60型、合肥矿山机器厂的WY60型挖掘机等。随后又出现了长江挖掘机厂的WYl60型和杭州重型机械厂的WY250型挖掘机等。它们为中国液压挖掘机行业的形成和发展迈出了极其重要的一步。

到20世纪80年代末,中国挖掘机生产厂已有30多家,生产机型达40余种。中、小型液压挖掘机已形成系列,斗容有0.1~2.5 立方米等12个等级、20多种型号,还生产0.5-4.立方米以及大型矿用10立方米、12立方米机械传动单斗挖掘机,1立方米隧道挖掘机,4立方米长臂挖掘机,1000立方米/h的排土机等,还开发了斗容量0.25立方米的船用液压挖掘机,斗容量0.4立方米、0.6立方米、0.8m³的水陆两用挖掘机等。但总的来说,中国挖掘机生产的批量小、分散,生产工艺及产品质量等与国际先进水平相比,有很大的差距。

改革开放以来,积极引进、消化、吸收国外先进技术,以促进中国挖掘机行业的发展。其中贵阳矿山机器厂、上海建筑机械厂、合肥矿山机器厂、长江挖掘机厂等分别引进德国利勃海尔(Liebherr)公司的A912.R912.R942.A922.R922.R962.R972.R982型液压挖掘机制造技术。稍后几年,杭州重型机械厂引进德国德玛克(Demag)公司的H55和H85型液压挖掘机生产技术,北京建筑机械厂引进德国奥加凯(0&K)公司的RH6和MH6型液压挖掘机制造技术。与此同时,还有山东推土机总厂(其挖掘机生产基地改名为山重建机有限公司,包括STRONG和JCM两个品牌)、黄河工程机械厂、江西长林机械厂、山东临沂工程机械厂等联合引进了日本小松制作所的PC100、PC120.PC200、PC220.PC300、PC400型液压挖掘机(除发动机外)的全套制造技术。这些厂通过数年引进技术的消化、吸收、移植,使国产液压挖掘机产品性能指标全面提高到20世纪80年代的国际水平,产量也逐年提高。由于国内对液压挖掘机需求量的不断增加且多样化,在国有大、中型企业产品结构的调整,牵动了一些其他机械行业的制造厂加入液压挖掘机行业。

业内人士指出,中国单斗液压挖掘机应向全液压方向发展;斗容量宜控制在0.1-15 m³;而对于大型及多斗挖掘机,由于液压元件的制造、装配精度要求高,施工现场维修条件差等,则仍以机械式为主。应着手研究、运用电液控制技术,以实现液压挖掘机操纵的自动化。

我国自上世纪六十年代末开始研制、发展挖掘机产品,经过短短40余年,特别是改革开放30余年来,中国挖掘机制造行业发展尤为迅速。国家统计局数据显示,2010年,中国挖掘机制造行业规模以上企业有252家,实现销售额1697.85亿元,实现产品销售利润253.67亿元,利润总计为214.06亿元,同比增幅均超过80%。

中国挖掘机市场平均以30%速度递增,成为世界用量最大的市场之一。从发展情况看,中国正处在道路交通、能源水利、城市建设等各方面基础设施建设的高峰期,挖掘机市场需求量逐年上升,2010年全国挖掘机实际累计销售总量超过16.5万台,同比增长达到了74.5%。

2010年末,国内各大企业纷纷扩建挖掘机生产产能,其它企业更是纷纷开辟挖掘机机种系列,试图通过挖掘机市场的快速增长带动企业盈利增长。事实上,既有对风险因素的考虑,又有收益方面的考量,由于银行信贷在推动保障房建设上并不积极,从而间接导致2011年二季度工程机械市场销量的萎缩。2011年5月,挖掘机国内销售13956台,同比下降12.4%,单月首现同比下降;1-5月累计销售115589台,同比增长38.1%,相比1-4月下降12个百分点。

数据显示,2011年1-5月份国产品牌市场份额进一步提升至37%。国内挖掘机产能居首的三一重工,已达到了年产销上万台的规模,而行业前四名的产能都达到了4000台/年以上的水平。其它企业产能放大的速度也相当强劲。今后一个阶段,国内品牌挖掘机对进口机及二手机市场份额的挤占或许将成为常态。

根据工程机械在线透露的数据,截至2014年9月份,6吨以下迷你挖掘机销量共计1006台,其中外资品牌市场占有率55.0%,国产品牌市场占有率45.0%。此外,6吨以上挖掘机销量为3139台,外资品牌市场占有率61.0%,国产品牌市场占有率仅39.0%。据三一重工方面的资料显示,2011年至2013年,公司挖掘机国内市场占有率分别达到11.56%、15.8%、13.7%,超越卡特,蝉联行业第一。今年上半年,其市场占有率再次超过15%,业内人士认为,公司拿下本年度第一,实现"四载销冠"已无悬念。

整体而言,挖掘机的国内保有量较低,但是产品价格偏高,销售模式中以融资租赁或银行按揭为主,一旦信贷有所放松,挖掘机销量将会是反弹最好的产品。可以预测,2011-2013年,随着世界中国经济的复苏回暖,房地产以及城镇化建设的加快进行,各吨位挖掘机销售情况也将持续增长,扣除不确定性因素,2011-2013年各吨位挖掘机将以超15%的增速增长。

随着挖掘机制造行业竞争的不断加剧,大型挖掘机制造企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的挖掘机制造企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对行业发展环境和产品购买者的深入研究。也正因为如此,一大批国内优秀的挖掘机品牌迅速崛起,逐渐成为中国乃至世界挖掘机制造行业中的翘楚!

国外

第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史,期间经历了由蒸汽驱动半回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动全回转挖掘机,应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程[3]。

工业发达国家的挖掘机生产较早,法国、德国、美国、俄罗斯、日本等是斗容量3.5-40 m3单斗液压挖掘机的主要生产国,从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如,美国马利昂公司生产的斗容量50-150 m3的剥离用挖掘机,斗容量132 m3的步行式拉铲挖掘机;B-E(布比赛路斯一伊利)公司生产的斗容量168.2 m3的步行式拉铲挖掘机,斗容量107 m3的剥离用挖掘机等,是世界上目前最大的挖掘机。

从20世纪后期开始,国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。

1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要,国外发展了斗容量在0.25 m3以下的微型挖掘机,最小的斗容量仅0.01 m3。另外,数量最多的中、小型挖掘机趋向于一机多能,配备了多种工作装置——除正铲、反铲外,还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等,以满足各种施工的需要。与此同时,发展专门用途的特种挖掘机,如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用挖掘机等。

2)迅速发展全液压挖掘机,不断改进和革新控制方式,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵,利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合,实现挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切,挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好前提。

3)重视采用新技术、新工艺、新结构,加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如,德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置,使挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作;美国林肯一贝尔特公司新C系列LS-5800型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统,可自动调节流量,避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS(计算机辅助功率系统),提高挖掘机的作业功率,更好地发挥液压系统的功能;日本住友公司生产的FJ系列五种新型号挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助的功率控制系统,利用精控模式选择系统,减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗,并延长了零部件的使用寿命;德国奥加凯(O&K)公司生产的挖掘机的油泵调节系统具有合流特性,使油泵具有最大的工作效率;日本神钢公司在新型的904.905.907.909型液压挖掘机上采用智能型控制系统,即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作;德国利勃海尔公司开发了ECO(电子控制作业)的操纵装置,可根据作业要求调节挖掘机的作业性能,取得了高效率、低油耗的效果;美国卡特匹勒公司在新型B系统挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等,进一步提高了挖掘机的作业效率和稳定性。韩国斗山工程机械公司在DH280型挖掘机上采用了EPOS——电子功率优化系统,根据发动机负荷的变化,自动调节液压泵所吸收的功率,使发动机转速始终保持在额定转速附近,即发动机始终以全功率运转,这样既充分利用了发动机的功率、提高挖掘机的作业效率,又防止了发动机因过载而熄火。

4)更新设计理论,提高可靠性,延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论,以替代传统的无限寿命设计理论和方法,并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压挖掘机的强度研究方面,促进了产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法,并创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定l了液压挖掘机构件的强度评定程序,研制了可靠性信息处理系统。在上述基础理论的指导下,借助于大量试验,缩短了新产品的研究周期,加速了液压挖掘机更新换代的进程,并提高其可靠性和耐久性。例如,液压挖掘机的运转率达到85%~95%,使用寿命超过1万小时。

5)加强对驾驶员的劳动保护,改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室,安装可调节的弹性座椅,用隔音措施降低噪声干扰。

6)进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中,压力减小时用增大流量来补偿,使液压泵功率保持恒定,亦即装有变量泵的液压挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率。当外阻力增大时则减少流量(降低速度),使挖掘力成倍增加;采用三回路液压系统。产生三个互不影响的独立工作运动。实现与回转机构的功率匹配。将第三泵在其他工作运动上接通,成为开式回路第二个独立的快速运动。此外,液压技术在挖掘机上普遍使用,为电子技术、自动控制技术在挖掘机的应用与推广创造了条件。

7)迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。20世纪70年代,为了节省能源消耗和减少对环境污染,使挖掘机的操作轻便和安全作业,降低挖掘机噪音,改善驾驶员工作条件,逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术。随着对挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高,促使了机电液一体化在挖掘机上的应用,并使其各种性能有了质的飞跃。20世纪80年代,以微电子技术为核心的高新技术,特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在挖掘机上的应用,推动了电子控制技术在挖掘机上应用和推广,并已成为挖掘机现代化的重要标志,亦即先进的挖掘上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。

8)更注重环境保护,CAT、小松等厂家纷纷推出满足三次排放要求的挖掘机。

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