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天津市市政工程质量检测中心

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我国路面铣刨机发展现状  

2014-05-27 08:20:09|  分类: 道路工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自独上高楼《我国路面铣刨机发展现状》

一、 国内外路面铣刨机的发展现状
  路面铣刨机是公路与城市道路养护作业的专用机械设备,主要用于清除路面的车辙、龟裂、痈包、坑槽等路面病害及水泥混凝土路面的拉毛处理。
  国外路面铣刨机的发展和工程应用已有较长的历史,积累了丰富的经验。形成了以德国Wirtgen公司为代表的欧洲风格的产品和以美国RoadTech公司,CMI公司和Caterpiller公司为代表的北美风格的产品。它们的工作原理和流程相同,发动机的装机容量基本相当。区别在于欧洲的铣刨机采用四履带行走方式,外形结构紧凑、精巧,更多地采用电子控制技术,特别是目前的数字电子网络控制技术;而北美的铣刨机多采用三履带行走方式,外形结构造型粗旷,更加坚固。从近十年的中国市场情况来看,人们更多地接受了四履带驱动方式的铣刨机。因此,在高速公路的养护工程中,经常看到的是Wirtgen公司的2000DC, W2000W1900路面铣刨机。
  在2002年之前,我国公路养护市场对路面铣刨机,特别是大型路面铣刨机的需求主要依赖于进口,但每年的市场批量不大。随着八十年代末和九十年代初修建的一批高速公路,陆续进入大修期,对路面铣刨机的需求逐年递增。从2002年开始,该机种的市场需求增长速度表现的非常突出。在这种情况下,发展我国自己的路面铣刨机,不论从国家的利益还是企业的利益来讲,都是势在必行的。
  自2002以来,国内的一些厂家看好路面铣刨机的市场潜力,在借鉴国外同类产品经验的基础上,开发和制造了具有现代液压传动技术和电子控制技术的大型路面铣刨机。这些成果在200210月于北京举办的CHINA TRANSPO 交通设备展览会上得到了展示,国内有6个生产厂商首次展出了他们开发的大型路面铣刨机。到目前为止,国内已有陕建股份、西安宏大、徐工集团、北方交通、西筑、中联重科可以生产制造铣刨宽度为2m,最大铣刨深度为300mm,具有自动切深控制和收料装置的履带式路面铣刨机。其中陕建股份和西安宏大生产的CM2000CM1900型路面铣刨机,如果从知识产权的角度来衡量,其整机的结构设计,系统设计以及数字网络控制系统的软件设计都是自行设计完成的,不但拥有完整的知识产权,而且在整机系统设计、控制系统及其软件设计和制造工艺等方面均达到了国际先进水平。
  就目前市场的需求量而言,据不完全的数据统计,2003年国内路面铣刨机的销售量已达到约120台左右。但绝大部分的市场份额被进口设备占有,其中德国wirtgen公司占有主导地位。国产路面铣刨机由于发展历史短,市场的认知度尚有一定的差距,处于弱势地位。但是可以确信,通过不长时间的工程实践和努力,国产路面铣刨机在技术的先进性和质量的可靠性方面将有很大的提高,并且在经济性方面具有绝对的优势。随着高速公路大修任务日益繁重,预计经过2~3年的时间,我国市场的年需求量将会达到300~400台。到那时,国产路面铣刨机将会拥有很大的市场份额。
二、国内外路面铣刨机的技术状况
  像其他工程机械一样,路面铣刨机也经历了一个较长的发展过程,即由小型向大型﹑由全机械式向全液压式﹑由机液控制技术向电液控制技术﹑由模拟电子技术向数字电子技术﹑由各系统的分立控制技术向整机的数字网络控制技术和智能技术的发展过程。它是目前工程机械领域中,结构复杂并且高新技术含量较高的少数几种之一,全面集中地反映了国际工程界在机械制造、液压传动和电子控制等工程技术领域的最新发展成果。
  从技术的角度来看,国内外各生产商的路面铣刨机产品,总体上结构大同小异。但在动力传动系统、电子控制系统和行走驱动系统上有所区别。
  1. 大型路面铣刨机的动力传动系统主要分为两类:第一类是以Wirtgen公司的W2000Dynapac公司的PL2000S、陕建股份有限公司的CM2000和西安宏大的CM1900为代表的铣刨机。这类机器在传动系统上,发动机将全部动力输出至专门设计的分动箱,通过分动箱经液控离合器驱动铣刨转子和液压系统,这种传动系统的结构新颖、紧凑,可靠性高,对发动机的选择没有限制。第二类是以WirtgenW1900BitelliSF200L和国内其他厂商生产的2m铣刨机,其传动系统均采用传统的铣刨机传动方案,即发动机采用两头出力的方式,其飞轮端通过液控离合器驱动铣刨转子,前端则将动力输出至分动箱来驱动液压系统。由于受到整机横向结构尺寸的限制,采用这种传动方案时必须选择“V”型发动机,使发动机的选择受到限制,并且动力系统的整体性较差。另外,对于一些小型的路面铣刨机,考虑到成本的因素,多采用全液驱动方案,即铣刨转子采用液压驱动方式。
  2. 控制系统可以分为全数字网络控制系统和分立式控制系统两种类型。所谓全数字网络控制系统,就是由两个或两个以上的带有CAN-busRS485接口的数字控制器和一个总线以及若干个传感元件所构成的控制系统,这种系统的所有控制与反馈信号均由同一个总线传递。而分立式控制系统,意味着在同一台机器上有两个以上独立的控制系统,相互之间没有通信关系,无法实现信息资源的共享。
  以Wirtgen公司的W2000Dynapac公司的PL2000S、陕建股份的CM2000和西安宏大的CM1900为代表的铣刨机采用了全数字网络控制系统,它们采用了当今国际上最先进的CAN-openRS485总线通讯方式,对机器的行走速度、转向操纵以及自动切深实施网络化控制。操作人员可以通过控制系统的显示装置获得关于发动机工作状态、机器作业状态、过载状态和错误信息等数据资料,并具有故障自诊断和报警功能,便于操作和维护。另外,按转向操作的方式又可以分为开环控制和闭环控制两种类型。其一是以W2000为代表的开环控制方式,其转向系统中未设立转向反馈传感器,通过操纵手柄直接控制转向比例阀进行转向,转向角度的大小由转向手柄的操纵时间长短来确定,并且前后履带通过两个控制手柄进行独立转向,以实现各种转向方式。其二是以PL2000SCM2000CM1900为代表的闭环控制形式,这类机器的转向系统中设有转向反馈传感器,通过手柄操纵转向比例阀进行转向,转向角度的大小由操纵转向手柄的角度来决定;通过转向模式选择开关可以进行前轮、后轮、全轮和蟹行转向方式的选择,无论在那种转向模式下,只需要一个转向手柄即可轻松操作;这种转向控制方式的优点是简单、直观和方便。
  WirtgenW1900BitelliSF200L和国内其他厂商生产的2m铣刨机均采用了分立式的控制系统。在这种系统中,自动切深控制和整机的其他控制系统是相互独立的。部分机型的转向操纵采用了全液压转向方式。
  3. 国内外的大型路面铣刨机均采用了履带式的行走驱动系统。以W2000为代表的欧洲风格的机器和以CM2000CM1900为代表的国产铣刨机均采用了四履带的行走驱动系统;而以Roadtec 公司和CMI公司的产品为代表的美国风格的机器则采用了三履带的行走驱动系统,在保证机器接地压力相同的情况下,同四履带相比需要更宽和更长的履带,并且机器的内部布置比较松散,机器的外形粗旷,但其转向很灵活。
  4. 在铣刨宽度为1.3m以下的小型铣刨机中,以Wirtgen公司的W1200FBitelli公司的SF102以及西安宏大的CM1200为代表的铣刨机是小型铣刨机领域的高端产品,具有自动切深控制系统,输料系统为前置式输送方式,并且行走系统也采用了全液压四履带(或四轮)驱动系统,机器的作业质量好,效率高。国内大部分厂商生产的小型路面铣刨机多采用单桥驱动的机械传动方式,牵引力较小,并不装备电子控制系统,适用于对作业质量要求不高、切深较浅的小规模路面养护作业。
  三、我国路面铣刨机面临的机遇与挑战
  随着我国公路交通事业的突飞猛进,公路养护工作也变得日益繁重,以铣刨机为主要作业机械的现代化养护方式势在必行。根据我国公路发展的最新统计数据,到2003年底,我国高速公路的总里程将接近3万公里。因此,未来公路养护对路面铣刨机的需求将会越来越大。如果以高速公路每百公里配置一到两台,二级以下等级公路每二百公里配置一台来计算,再考虑城市道路养护作业的需要,一个很大的市场就要来到。
  在机遇的面前,我们是否能够抓住它,利用这个机遇发展我国的筑路机械工业,是摆在我们面前的一个重要任务。从历史的看,我国的路面铣刨机才刚刚实现了从无到有的突破,尚处于开始阶段,工程经验少,市场的认知度低。而国外的路面铣刨机生产厂商, 特别是德国的Wirtgen 公司,已有数十年的工程和市场经验,产品的质量好,信誉度高,在我国的公路养护市场也已有10余年的历史,已被国内的许多用户所接受。这些构成了制约我们发展的因素,是摆在我们面前,需要我们去逾越的和克服的困难。除了这些客观的因素以外,一些人为的因素也给我们带来了不少的不利环境。例如,在我国已经加入WTO的今天,国产路面铣刨机和进口产品之间,享受着不同市场待遇。国产大型路面铣刨机,作为工程机械中的高端产品,系统中的液压和电子控制及传感元件,甚至机械部件,几乎全部由国外进口,占整机成本的65%70%。国内的各生产企业按照国家海关和国税部门的规定,在进口这些关键部件时,向国家上缴了17%的增值税和一定的海关税。然而,目前进口的路面铣刨机在全国许多较高级别的进出口公司的操作下,利用国家的技改优惠政策,几乎全部免去了增值税和海关关税。这是一个非常不平等的市场环境。如果说在2002年以前,我们还没有自己的大型铣刨机的情况下,可以对国外产品有一定的优惠,是可以理解的。然而,从2002年开始,如果继续这样的政策,是不合适的。希望国内各生产企业和国家的有关部门,对这样的问题给予关注。
  自2002年以来,国内各路面铣刨机生产商都已将自己的产品投入到高速公路的大修养护工程中去,取得了丰富的工程经验和技术数据,在研究和设计层面上对铣刨机有了较深刻理解。从目前了解到的情况看,国产的许多大型铣刨机,例如像陕建股份的CM2000和西安宏大的CM1900,去年以来的年工作量已超过20万平方米(以切削深度为5cm计),经历了水泥混凝土路面的拉毛作业和沥青路面的铣刨作业。经历的最大切深达290mm。当然,在这个过程中,各家都遇到了各种各样的困难。但可以相信,通过在设计上的不断改进和生产制造上精益求精,在较短的时间内,国内自行设计的路面铣刨机在技术的先进性和质量可靠性方面取得大的进展,达到国外同类产品的水平。
  四、对我国路面铣刨机发展的建议
  1、加强创新性研究
在借鉴吸收国外先进技术的基础上,借助逐渐积累的工程经验,针对工程施工中遇到的新要求、新问题,开展对转子系统切削动力学、发动机及其动力系统的合理匹配、液压传动系统的优化组合以及控制系统等方面的研究,以便能够获得更多的第一手工程数据和经验,拥有完整的自主知识产权,对路面铣刨机的各个系统均由非常深刻的理解和认识,使路面铣刨机的技术水平达到并超越国外同类产品。
  2、发展高端产品
利用我国加入WTO的有利条件,树立国际化的设计思想,加强国际间的技术合作,充分利用国外的新材料、新工艺和新元件,及时跟踪国外在数字电子控制和液压传动等领域所取得的最新成果和经验,使整机的技术水平保持与国际发展水平同步,争取更大的高端产品市场;
  3、提高产品的可靠性
提高设计水平,改进制造和装配工艺,力争作到精益求精,努力提高产品的外观质量和可靠性,以争取更大的市场份额。

 

长安大学  王黎宏

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