获得奖项:工程机械类(产品组)金奖
作品所属单位:徐州重型机械有限公司
图2-1 XCA1600全地面起重机
作品背景
随着风电战略地位的提升,风电机组安装规模越来越大,亟需更大吨位的起重机去吊装施工,而国内没有超大吨位轮式起重机的应用先例,国外在该领域一直处于垄断的地位,而且价格十分高昂。为了打破国外垄断,解决国内大规模风电机组吊装施工的瓶颈,该产品应运而生。
作品创新点
该产品多项关键技术指标超越国际标杆,行业工况适应性强;打破国外垄断,完全替代进口。
1)创新使用整机协同计算与风电专用臂架技术:可安装140m风电,性能覆盖3.0MW风电,有超强的风电吊装能力。工况覆盖能力、作业效率行业领先。
2)创新使用自折叠式风电专用臂架,可携带所有作业臂架进行风电场内机位间重载转场,全程无需辅助车辆即可完成作业状态与转场状态的转换。
3)全流程人机工效设计,虚拟仿真与实车测试相结合,视野更开阔、操纵更舒适、施工作业更安全。
4)创新采用非线性多柔性体整机优化,L型风电专用臂架技术,与国际标杆产品相比,整机自重降低10%,油耗节约15%~20%。
作品应用效果及取得的效益
该产品作业效率高,1.5h可完成臂架收展,施工效率平均可达1.5天/台;已有19台进入市场,创造经济价值约6亿元;助力国家风电事业,完成500台风电安装,总发电价值达47.25亿元。
图2-2 XCA1600全地面起重机工作场景
获得奖项:工程机械类(产品组)金奖
作品所属单位:中联重科股份有限公司
图2-3 中联重科凌云系列5桥67米泵车
作品背景
中联重科凌云系列5桥67米泵车是为了在5桥底盘的承载能力下最大限度地提升泵车的臂架长度和布料能力,通过一系列轻量化设计理念和技术而开发的一款泵车。该产品是全球5桥钢臂架泵车轻量化标杆产品,集行驶、布料、泵送于一体,各项指标优于同行,最大布料高度66.1m,最高泵送方量180m 3 /h,施工效率领先市场同类产品8%以上。
作品创新点
(1)先进的“超高强钢臂架多目标驱动轻量化技术”
突破了臂架结构薄壁箱型梁结构抗扭能力差、变形大等设计瓶颈,研制出超高强钢镂空臂架,使臂架结构质量更轻、应力分布更合理、使用寿命更长,实现臂架减重8%~10%,同等质量下臂架长度加长3m以上。该技术制造的镂空臂架已通过等效泵送45万m 3 的疲劳试验验证,引领了行业轻量化技术发展方向。
(2)创新使用纤维复材-金属内衬的失效预警输送管
创新使用的“耐磨金属内衬层+(应力分担+防爆)纤维复材层”输送管复合结构,掌握了纤维复材-金属内衬输送管的磨损失效机理,开发了大面积随机磨损状态离散化原位监测技术,实现了混凝土输送管的轻质长寿、安全可靠和失效状态可预警。
(3)低容量节能液压系统
通过基于CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)流体动力学分析仿真,进行油箱结构优化,降低油箱动能扰动和涡旋,“通过液成核”气泡消除技术消除油液气泡,实现液压油箱容积和系统性能的最佳匹配,相比传统液压系统,整车液压油用量减少30%,降低了运营成本,同时延长了液压油使用寿命。
(4)轻量化大排量泵车全工况协同减振技术
提出了基于触发机制的泵车振动无源/有源协同控制策略,通过实时监测泵车的臂架、底架等关键部位的振动状态,触发减振系统的泵送激励控制或/和臂架主动控制,改善了轻量化大排量泵车的泵送激励特性或/和空间动态特性,实现了全工况条件下泵车臂架末端振动控制在200mm以内的目标,显著提高了臂架的操控性。
作品应用效果及取得的效益
该产品通过技术提升、系统优化,综合能耗行业较低。采用“高压泵送技术”搭配闭式液压系统,元件数量减少34%,管路数量减少50%,压力损失降低50%,平均油耗降低4%。采用“低容量节能液压系统”,通过复杂结构液固流场分析技术,整车液压油用量减少30%,液压油寿命延长1倍。
项目2019年6月立项,2019年8月样机下线,经过了4个月的型式试验和臂架、底架疲劳试验,各项指标均达到设计要求,于2020年1月开始批量销售,截至2020年12月,已销售101台,销售额3.5亿元。
图2-4 中联重科凌云系列5桥67米泵车工作场景
获得奖项:工程机械类(产品组)金奖
作品所属单位:山推工程机械股份有限公司
图2-5 K系列全液压推土机
作品背景
近年来的市场调研统计结果表明,静液压传动推土机占全球履带式推土机产品市场的比例已达50%以上,欧美市场推土机年销量占全球市场的60%以上,且其中70%为静液压传动推土机。为打破技术垄断,推动产业结构向中高端迈进,开发高端全液压推土机替代液力机械式推土机已是大势所趋。
该作品全液压推土机结构简单、寿命长,能够适应变化的大负载的要求,具有自动无级变速性能,能充分利用发动机功率,具有自动适应性良好、生产效率高、变速平稳、易实现智能化与远程控制等优点;解决了传统推土机高污染排放、作业质量精度低、作业效率低、自动化程度低、操作复杂、难以实现智能化控制的产业难题;拥有20余项技术创新,比肩国际先进技术水平。
作品创新点
该作品拥有智能的操控系统,环保的设计与工艺,安全舒适的驾乘系统,高效的人机交互体验,实现了更高水平的模具化、标准化、产业化发展,体现出更多的人文关怀。
(1)智能的操控系统
采用低排放电控发动机,PM排放减少90%,NOx排放减少45%,达到EPA Tier 4 final/EU StageⅣ排放标准要求。采用创新的山推静压驱动优化技术,自动匹配最佳作业模式,动力性更强,牵引效率达到70%以上,燃油消耗节省15%以上,节能环保。独立自主开发控制程序,掌握核心技术,具有牵引匹配作业控制模式、坡度控制模式、转向控制模式、铲刀控制模式、跛行回家功能等多种智能控制功能,让工作方式更智能。
(2)环保的设计与工艺
全液压推土机整机驱动系统匹配及优化技术。应用正交试验设计、均匀试验设计和多目标优化等技术,获得液压驱动系统参数的最优匹配。
一体式焊接工艺,焊接量降低40%,减少废气污染。集成式油源系统,载油量降低30%,减少废液污染。内饰可回收材料使用率超过80%,减少废物污染。
图2-6 K系列全液压推土机驾驶舱
(3)安全舒适的驾乘系统
创新使用推土机微增压驾乘系统,减少外部侵害,在抢险救灾时提供更安全的驾驶环境。无涡流集成式风道,空调效率提升30%。全新四点减震系统,汽车级密封,耳边噪声低至75dB。
(4)高效的人机交互体验
集成式大屏彩色液晶显示器,具备模式设定、保养提示、临时应急处理功能;可视化故障诊断系统,实现故障在线测试,方便快捷;手掌指令操作系统,与操作姿态完美映射,操作更舒适;工程机械专用UI设计,环抱式按键布置,交互更高效;集成倒车影像、操控安全控制等功能,多重保护,施工更安全。
作品应用效果及取得的效益
该作品是国内首批排放达到EPA Tier 4 final和EU StageⅣ标准的推土机,达到国际先进水平,提升了国产装备技术含量与竞争力,扩大了出口,具有显著的社会效益。智能的操控系统、高效的人机交互、舒适的驾乘环境使该系列产品具有极高的性价比。2019年在欧洲、北美高端市场实现小批销售,获得用户关注及好评,具有显著的经济效益。
申请发明专利20余项,并获2018年、2020年中国工程机械年度产品TOP50技术创新奖。
图2-7 K系列全液压推土机工作场景