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打破核心技术垄断:新型12立方电铲达到国际先进水平

日期: 2020-08-19
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8月12日,湖北技术交易所组织来自知名高校、设计单位、工程单位的7名教授、专家对中铁工业所属中铁科工“基于数字化研发平台的高寒地区大型露天矿用12立方电铲关键技术研究”课题成果进行线上评审,经专家组鉴定,该成果“总体达到国际先进水平”


打破核心技术垄断:新型12立方电铲达到国际先进水平


WKH-12A型12立方电驱动大型单斗正铲挖掘机(简称“12立方电铲”)是该课题的重要成果之一,它的研制成功标志着中铁科工突破了国外对于大型露天矿用电铲研发技术及关键核心技术的垄断,掌握了电铲研发、制造的核心技术,构建起电铲研发、制造的完整体系,跻身于世界电铲领域“第一方队”,对提升中国企业在矿用电铲领域的核心竞争力具有重大意义。


打破核心技术垄断:新型12立方电铲达到国际先进水平


如有“神助”效率极高挖掘、回转、装卸,传统的电铲完成一个作业循环需耗时30秒。研发人员通过开发多电机同步传动与符合分配技术、并联均流技术、快速叠频制动技术,大大缩短了电铲各个作业步骤的加减速时间,让一个作业循环仅需短短的28秒。如果不考虑操作员正常的生理承受能力,设备最快可在26秒内完成一个作业循环,与它略显笨拙的庞大身躯形成强烈反差。经实地检验,12立方电铲装满一辆载重100吨矿卡的时间仅需2分30秒不到,其施工效率获得了业主的高度认可。


打破核心技术垄断:新型12立方电铲达到国际先进水平

不坏“金刚”无惧极寒为了保证12立方电铲能在高寒地区正常作业,研发人员在国内首次就电铲的抗寒性能进行针对性设计。设备的主要结构件材料采用具有低温冲击韧性的低合金高强度钢板,并在结构件出厂前做-45℃的低温冲击试验。设备主要铸锻件材料选取含Ni、Mo、Cr元素的材料,为保证特殊钢材的焊接质量,技术人员对焊接工艺进行了多次试验,最终形成适合高寒地区电铲焊接工艺,提高了设备主要结构件在低温作业条件下的耐用强度。除此之外,技术人员还在机舱、电气柜内设置了恒温暖风循环系统。2019年,12立方电铲成功应用于黑龙江省伊春鹿鸣钼矿,经受住了矿区最低-43.1℃极寒天气的考验,是名副其实的“极端装备”,已成功助力中铁九局在2019年突破1000万方剥采量。


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数字“产房”赋能研发在研制过程中,研发人员基于仿真技术建立了虚拟样机模型,并耦合各种分析数据,开发了国内首个“电铲作业设备的数字化研究平台”,为电铲打造了一个虚拟试验场。通过模拟各种复杂工况来检验设备的性能,引导后续的优化设计,帮助电铲规避实际作业过程中可能出现的问题。该平台还可应用于桩工机械、海工机械、空轨、铁路施工装备等多种类型设备的设计、分析与优化,可以大大缩短研发时间,提高设备可靠性,有助于成本的降低。


打破核心技术垄断:新型12立方电铲达到国际先进水平


掌握“命门”自由生长电铲需要在露天24小时连续作业,高寒、高震动和强冲击的工况对设备的要求比较高,这就需要设备的配套件有较高的可靠性。由于技术的封锁,一直以来很多配套件都是采用的进口品牌,不仅更换不便易影响施工效率,而且价格昂贵增加了成本。技术人员联合国内优质装备制造企业,开创性地研制了全国产化、具有自主知识产权的电铲专用电机、减速机、制动器、变频器等核心配套件产品,第一次在国内实现12立方电铲主要配套件的完全国,让电铲关键部件不再受制于人。


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云端“名医”全天接诊为了及时解决设备故障,最大限度保证设备能够连续作业,研发人员研制了一款可视化的在线信息系统,在国内首次实现了24小时在线提供电铲作业故障解决方案。该智能化电气系统具备状态监测及监控、故障报警及诊断等功能,可以监控记录设备发生故障时的工作状态、工作参数等信息,能针对故障智能提示可能原因,帮助用户实时检查排除故障。该控制系统还嵌入了辅助挖掘功能,能够为设备操作员提供最合理的推压力和提升力匹配值,帮助操作员选择最高效的挖掘操作。同时将信息化系统数据与数字化优化虚拟样机进行了对接,现场作业的一切实时数据都存储在后台系统,为电铲的后续深化开发提供了直接的数据支持。




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