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银奖· 2021 · 第七届

50吨级破碎专用挖掘机及关键技术

完成单位
山东临工工程机械有限公司
主要完成人
刘崇,董立队,张建,刘淑强
项目编号
202101381
项目简介 / OVERVIEW

生态环境保护一直是山东临工的社会责任。随着国家对环保要求的日趋严格,矿山开采时炸药爆破因污染环境而被逐渐禁止,液压挖掘机带破碎锤破碎岩石成为露天矿山开采的主流方式。为了提高破碎的产量,矿山主通常要求挖掘机配更大规格的破碎锤,大规格液压破碎挖掘机以外资品牌为主,购买价格高、维护使用成本高,一直被国内矿山企业及大型工程施工所诟病。

山东临工工程机械有限公司通过深层次的市场调研,发现大型破碎挖掘机在生产应用中还存在以下问题:破碎时流量不够;液压油温度过高;智能化程度较低;强振动下的可靠性低。流量不够会导致破碎锤击打频率低,破碎产出率下降;液压油温度过高使得液压系统泄漏量增大,进一步降低液压系统流量;同时液压油温高还使得破碎锤打击无力。因此,亟需开发一款效率高、击打力大、能配大规格破碎锤的液压挖掘机。50吨级破碎专用液压挖掘机及关键技术项目因此立项。

50吨级破碎专用挖掘机是以E6500FB液压破碎挖掘机为代表的一系列大吨位大规格液压破碎挖掘机,它主要应用于露天矿山开采,岩石破碎等作业。具有以下创新点:

1
行业首创自主电控阀内阀外双回路合流技术,液压流量增加35%,使得50T挖机可干70吨的活,且单泵负荷低,故障率降低50%。
2
采用智能温控技术及PID智能控制策略使得散热性能提高了156%,解决了高温环境下“工作3小时,停机1小时”的行业瓶颈,可连续24小时连续作业无须停机。
3
智能破碎作业控制系统,根据油温对液压系统进行实时补偿,保证打锤频率的稳定,为用户带来卓越作业效率和经济油耗表现。
4
引领行业的智能技术,该机可选配5G+远程遥控技术,实时远程遥控,特殊工况、非常时期可处理紧急突发事件。

整机关键技术申请国家专利16项,已授权7项。自2019年上市以来,累计实现整机销售1599台,销售收入38.4亿元,利税9.4亿元,参与多项国内重大工程施工,尤其在疫情其间参与援建雷神山医院,连续作业48小时不停机,真正做到了打锤行业的第一。

设计阐述 / DESIGN FEATURES

根据国际先进技术的发展趋势、客户的实际需求,在以E6500FB为代表的大型液压破碎挖掘机的产品设计开发过程中主要有以下创新:

1
双模式系统,多流量等级打锤

E6500FB电控系统拥有挖掘和破碎两种工作模式,用户可根据实际工况通过按键切换当前工作模式。

系统工作于挖掘模式时,兼顾整机动作的协调性、工作效率及油耗数据;系统工作于破碎模式时,可实现对破碎流量的精准控制,同时系统设有8个打锤等级,打锤流量在115~335L/min范围内可调,以满足不同工况对破碎锤流量的需求。

2
双泵合流,等排量输出

E6500FB使用新开发阀外双泵合流液压系统,同平台整机可以配备更大规格的破碎锤,作业效率提升,产品竞争力提高。

主泵P1与主阀左联连接,向主阀左行走联、动臂2联、回转联、多功能联和斗杆1联供油;主泵P2与主阀右联连接,向主阀右行走联、动臂1联、铲斗联和斗杆2联供油。一般情况下,多采用单泵破碎液压系统。即主泵P1通过多功能联向破碎锤供油,

双泵合流破碎液压系统工作时主泵P1通过多功能联向破碎锤供油,主泵P2通过合流阀块向破碎锤供油,实现双泵合流。

整机进行破碎作业时,系统根据压力传感器检测的信号自动切换到破碎作业模式。此时,主泵P1通过多功能联向破碎锤供油;破碎先导油打开合流阀块并关闭主阀右联中央回油通道,主泵P2通过合流阀块向破碎锤供油,实现破碎双泵合流。且油液不流经主阀内部通道,压力损失小,相对节能。

主泵的排量通过同一个比例电磁阀进行控制调节,破碎作业时双泵等排量输出,单泵负荷小,主泵可靠性提高,寿命延长。输入不同的电流,比例电磁阀输出不同的压力,可以实现对主泵的排量进行正向调节。客户可以通过ECU选用适合的流量来匹配不同规格的破碎锤。

挖掘作业模式下,合流阀块处于关闭状态,主泵P1、P2正常向各执行机构供油。

3
降低液压油温,补偿液压流量

破碎锤工况中单一的打锤动作占比大,动作密度高,容易造成液压油温度过高,影响液压系统的工作寿命。

为增强散热效果,E6500FB的散热性能比标准机提升156%。散热器具备大流量低温通油能力,校核设计油温大于11.6℃时,能满足600L/min的大流量通油性能;选用低速大直径风扇,确保工作温度60±5℃范围内;破碎回路采用独立回油管路,与主阀回油隔离,并增加液压油入口压力传感器,实施低温保护策略;同时加大迎风面积。

在整机对散热器进行加大改良的基础上,电控系统采用PID跟随调节的散热控制策略,降低了液压油温度。

另一方面,破碎锤用户一般都会根据破碎物料的坚硬程度选择合适的打锤频率,而随着破碎锤工作时间的增加,液压油温度的升高会导致液压管路内部的泄漏量增大,因此提供给破碎锤的实际流量会减小,造成打锤频率不稳定。

为解决该问题,我们在E6500FB的控制系统中建立了液压油温度和泄露流量的数学模型,根据实时油温对泄露量进行补偿,以实现不同油温下破碎锤流量的一致性,从而维持打锤频率的稳定性。

4
作业安全性和舒适性

为保护操作手的安全性,E6500FB配备了驾驶室前、上防护网,以避免碎石击碎玻璃。同时驾驶室内配备了灭火器和消防锤,供操作手在紧急情况下逃生使用。配备动臂油缸护网,防止碎石落入车架内部,磨损胶管。

E6500FB驾驶室宽敞、密封,隔音效果好,配三面遮阳网;采用高级橡胶减振器,降低振动和冲击。配有高档减振座椅及双级空气过滤自动空调,提供了舒适的驾乘环境

5
结构可靠性

上车架作为电器、液压、动力、工作装置、覆盖件等模块的承载体,每个位置的静载荷及动载荷都不一样。6500FB创新设计了大型液压油散热器承载机构,加强了横梁承载能力;同时主架结构进行了提升设计,进一步增强了上架的可靠性。

E6500FB配置加长轴距加宽轨矩底盘,下架履带盒托链轮固定座结构加强,驱动轮固定座连接焊缝优化设计、X架底部筋板结构优化加强,适应恶劣工况,使整机具备更好的稳定性、可靠性。配置两齿矿山型履带,链轨节厚度提升加强;标配全防护履带链轨护板,优化护板结构,更好适应破碎工况。

6
智能遥控

该机可选配5G+远程遥控技术,实时远程遥控,特殊工况、非常时期可处理紧急突发事件。

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材料索引与延伸阅读 / SOURCES & FURTHER READING
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