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国外大型液压挖掘机发展动向

2014-11-15 21:45| 发布者: 巨车网| 查看: 8204| 评论: 0|原作者: 袁瑜|来自: 矿业装备网站

摘要:   自挖掘机诞生以来,人们就一直尝试将各种最新工程科技成果应用到挖掘机上,液压技术以其独特的优点很早就被认为是挖掘机理想的动力方案,但由于早期液压技术昂贵又不成熟,一直没有得到应用。直到经历两次世界大 ...


  上世纪90年代除了市场格局发生了变化外,矿山用户对大型液压挖掘机的认可程度不断提高,大型液压挖掘机产品也日渐成熟。德马克在90年代初将其挖掘机产品升级为S版,提升了性能,其最主要特点是采用了先导液压系统,我国三峡水电枢纽工程建设中曾采用过数台德马克的H135S。在将H185、H285和H485分别升级为H185S、H285S和H485S之后,又分别在1997年、1994年和1998年推出了H255S、H455S和H655S,以图逐渐用55系列替换掉85系列,其中H655S的工作重量为685 t,正铲斗容达到35 m3。另外,该公司还在九十年代末专门为油砂开采定制了唯一的超级型号H740 OS,铲斗容量40 m3,工作重量达到了740t。

德马克 H655S

德马克 H740 OS

  1999年起,小松将原德马克的液压挖掘机产品线进行调整,砍掉了H135S以下与小松产品线有一定冲突的小吨位产品,并将保留下来的大型液压挖掘机产品纳入小松的PC系列产品线并按照PC系列进行重新命名,H135S成为PC1400,H185S/H255S成为PC3000,H285S成为PC4000,H455S成为PC5500,而H485S/H655S成为PC8000。之前已经谈过正铲的翻斗油缸布置问题,从55系列起,德马克已经开始将正铲的翻斗油缸移到动臂上去,较早的H455S虽然看似沿用过去的设计,但已经和85系列有所不同,到了较晚些时候的H255S和H655S则完全改用流行的设计。进化到PC系列当然也不是仅仅改个名字,各方面都有所改进,其中就包括彻底抛弃老式设计。

小松 PC4000

小松 PC8000

  而O&K在90年代全面发展TriPower技术的产品线,新增加了RH170这一360吨级产品,此外还在继续发展更大的产品,随着220吨级卡车的日渐普及,O&K认为有必要发展一款能3斗装满220 t卡车的大型挖掘机,1995年O&K与加拿大的Syncrude公司达成协议,为其在阿尔伯塔省的油砂矿生产一台超级挖掘机,这就是RH400。随后开始了紧张的设计和试制工作,到1997年7月,RH400样机在多特蒙德工厂组装完毕,RH400在各个方面都堪称巨大,其工作重量达到了825 t,斗容达到42 m3,与大型钢丝绳挖掘机处于同一水平。RH400也使用了TriPower技术,当然它的尺寸和重量都是超级的,动臂加上TriPower机构重量就有近120 t。RH400原本设计使用康明斯的新一代QSK60发动机,但因康明斯的进度滞后,原型机只好采用了康明斯K2000E发动机。两台发动机总功率达到2 500 kW,驱动8台工作液压泵和6台回转泵。

O&K RH170

  RH400原型机于1997年10月在加拿大投入使用,立即展示了其强大的生产率,达到每小时4 200 m3,一个工作循环只需要29 s。Syncrude于是决定继续采购,第二台RH400于1998年5月交付,仍然使用了K2000E发动机。第三和第四台分别在2000年4月和5月交付,使用了两台卡特3516B发动机,工作重量达到了870 t。第5台RH400是电动版本,称作RH400E,而且卖给了美国怀俄明州的雅各布兰奇煤矿,从而开始逐渐出现在世界其他大型露天矿上。尽管数次易手,RH400及现在的型号卡特6090保持了最大液压挖掘机的称号长达15年,直到被卡特6120B H在2012年打破。
 

O&K的首台RH400

  利勃海尔的家族企业性质使其结构相对稳定,在其竞争对手由于并购和频出新品让人眼花缭乱的时候,其发展显现出稳扎稳打的特点。1995年推出了最大的R996,原型机工作重量为547 t,但很快增加到635 t,发动机为两台康明斯K1800E,总功率2 238 kW,标准斗容34 m3。澳大利亚是利勃海尔的主要市场,R996,特别是R996反铲得到了澳大利亚承包商的青睐,获得了很大成功。随后在1997年,较小些的R995推出,其工作重量414 t,使用单台MTU 16V4000E20发动机,功率1 600 kW,标准斗容23 m3。

利勃海尔 R996

利勃海尔 R995

  日立有点类似于利勃海尔,在20世纪90年代动作不大,只是将Giant-EX系列升级为Super-EX系列,设计得到改进,性能得到提升,但工作参数变化不大。1996年新增加了工作重量为238 t的EX2500以填补EX1800 和EX3500之间的空当。1998年,更大的EX5500问世,超过之前的SMEC 4500成为日本制造的最大挖掘机。EX5500以O&K RH200为主要对手,工作重量为517 t,正铲斗容27 m3,反铲斗容29 m3,配备两台康明斯发动机,总功率1 865 kW。和EX2500一样,EX5500正铲也采用了日立一贯使用的不等长双斗杆油缸,并凭借其出色的性能很快在北美和澳大利亚市场打开了局面。

日立 EX2500

日立 EX5500

  在二十一世纪的头十年里,总体来说,市场变化不大,还是四大厂商在进行竞争,各厂商仍然在不断改进和完善产品线。

  特雷克斯的战略是组合收购来的各业务板块,由同一品牌向用户提供一站式解决方案,但在实际运作中并不能很好地实现,O&K的挖掘机产品线涵盖40 t到800 t,而与O&K同属特雷克斯采矿设备分部的UnitRig的卡车产品线只涵盖154 t到360 t,而且在二十一世纪的头十年里UnitRig开始逐渐式微,因此很多时候难以达到特雷克斯设想的战略目标。卡特彼勒在2002年已经决定要终止5000系列挖掘机,但并不真的想放弃矿山挖掘机的市场,于是与特雷克斯谈判以图收购O&K的挖掘机产品线,但最终双方未能谈成。

  2003年,特雷克斯一度重新命名了O&K的RH系列产品,将RH改为TME,意为“特雷克斯矿用挖掘机”,如RH400改名为TME400,好在很快又纠正回来。2004年,O&K推出了RH340,填补了RH200和RH400之间的空当。RH340工作重量550 t,可选康明斯K1500或QSK45发动机,斗容34 m3,可4斗装满一台220 t卡车。RH340由于推出时间较晚,集成了各种最新的科技成果,而且吨位合适,很快取得了成功。

O&K RH340

  和特雷克斯不同,小松不会只玩资本运营,它将原德马克的产品线逐渐消化,融进自己的产品体系中,尽管曾将H135S以下的原德马克的产品砍掉,但小松仍不满足,终于将H135S的后继产品PC1400也从产品线中去掉,转而用自己的产品代替。2007年,小松推出PC2000加入矿山挖掘机产品线,PC2000由PC1800发展而来,而PC1800又是由PC1600发展而来(见上期)。PC2000基本上和原德马克没有什么关系,设计和生产也在日本国内的兵库县六甲工厂进行,PC2000工作重量200 t,配备一台小松SAA12V140E-3发动机,功率713 kW,其反铲斗容为12 m3。

小松 PC2000

  此外,小松还将一部分大型挖掘机的生产转移到日本,2004年起一度在六甲工厂生产PC3000,随后于2007年在石川县新建了金泽工厂,并于2009年逐步开始在金泽工厂生产PC3000和PC4000。

小松 PC3000

小松 PC4000

  日立在进入二十一世纪后开始升级老旧的两款机器EX1800和EX3500,2000年将EX3500升级为EX3600,EX3600工作重量350 t,发动机功率1 400 kW,正铲标准斗容21 m3。紧接着在2001年,又将EX1800升级为EX1900,EX1900工作重量186 t,发动机功率765 kW,正铲标准斗容11 m3。

日立 EX3600

日立 EX1900

  此外,随着300吨级卡车开始流行,同时也为了不落后于O&K和小松,日立也从2000年开始发展斗容40 m3的产品,以满足4斗、2 min内装满300吨级卡车的要求。2004年,首台EX8000面世,这也成为日本制造的最大挖掘机,随后发往加拿大的油砂矿进行试验,该机工作重量为780 t,配备两台康明斯QSK60发动机,总功率2 800 kW。EX8000不再采用一贯使用的不等长双斗杆油缸,转而使用等长双并列油缸,同时,各种最新科技也应用在了该机上,光各种传感器就有60多个。EX8000在油砂矿取得了用户的认可,开始出现在世界各地的大型矿山上。

日立 EX8000

  二十一世纪的头十年里利勃海尔仍旧稳步发展,逐步升级并优化自己不太丰富的产品线,由于意识到原有的命名规则已没有多少命名空间,于是增加了新的命名规则,这就是R9000系列。2006年底推出的R9250反铲是首个采用新命名规则的产品,它实际上是R994的升级产品,工作重量250 t,配备一台康明斯QSK45发动机,功率960 kW,斗容15 m3。几乎是同时,R9350反铲也紧接着推出了,这是300吨级产品,配备1 120 kW康明斯发动机,斗容18 m3。

利勃海尔 R9250

利勃海尔 R9350

  除了R994被R9250取代外,R995和R996以及更小的R984都得到了保留,利勃海尔投入有限的资源发展新产品。2008年,顶级产品R9800反铲问世,这不仅使利勃海尔跻身800吨级俱乐部,也成为首个先推出反铲的800吨级挖掘机。R9800可选两台1 492 kW的康明斯QSK 60发动机或两台1 425 kW的MTU 12V4000发动机,铲斗容积为38 ~42 m3。R9800仍然把澳大利亚承包商作为主要客户,主要出现在澳大利亚和印尼。R9000系列和保留下来的R900系列一道构成较为完整的产品线。

利勃海尔 R9800

  在2010年前,四大厂商基本都建立了较为完整的从200吨级到800吨级的矿用挖掘机产品线,各家的技术水平基本相当,都能够快速完成装载循环,具有巨大的生产力,不断对钢丝绳挖掘机的地位构成威胁。同时,为了降低客户的运行成本,很多型号都可选配电动版本,以代替耗油巨大的大马力柴油机。

  2010年初,擅长资本运营的特雷克斯将其采矿设备分部卖给了比塞洛斯国际公司,比塞洛斯再次成为既拥有钢丝绳挖掘机产品线又拥有液压挖掘机产品线的厂商,比塞洛斯取消了所有子品牌,O&K不再出现,但保留原产品系列的命名。

  而就在此之前,一度退出矿用挖掘机市场的卡特彼勒也重新启动了新的5000系列项目,计划投资达7亿美元,发展5个型号覆盖125~800吨级。比塞洛斯收购特雷克斯采矿设备分部还不到一年,2010年底,戏剧性的事件发生了,卡特彼勒与比塞洛斯国际公司达成协议,以76亿美元的价格收购后者。时隔8年后卡特彼勒终于如愿以偿获得了原O&K的液压挖掘机产品线,于是正在研发中的新5000系列胎死腹中。

  卡特彼勒在2011年年中完成收购比塞洛斯后,将原O&K产品线命名为6000系列,产品型号从6015到6090,分别对应RH40E到RH400。当然改变的并不仅仅是名称和涂装,由于卡特彼勒同时也是重要的发动机厂商,使用自己的发动机是卡特设备的一贯特色,因此,用卡特发动机改造6000系列是第一要务,除了6050和6090,其余所有型号都换装了卡特的发动机,相信这两个型号换装卡特发动机也是迟早的事。此外,为了优化资源配置,卡特彼勒还将6090的生产从原O&K的多特蒙德工厂转移到美国威斯康星州原比塞洛斯的南密尔沃基工厂。

由RH400换型而成的6090

  凭借原O&K的号召力和卡特彼勒强大的销售和服务网络,焕然一新的6000系列开始出现在世界各个角落。2012年MINExpo期间,卡特彼勒还发布并在南密尔沃基工厂向用户展示了一款超级挖掘机,这就是6120B H,该机工作重量达到1 270 t,斗容达到46~65 m3,直逼顶级电铲。更让人出乎意料的是它采用了油电混合动力技术,由柴油机驱动发电机,再用电动机驱动工作液压泵,回转部分由电动/发电机负责驱动回转并回收制动的能量,回收的能量存储在大电容中并在需要峰值功率的时候释放。卡特彼勒声称该技术可减少25%的燃油消耗。

卡特彼勒 6120B H

  由于卡特彼勒收购比塞洛斯时间不长就推出6120B H,因此有理由相信该项目在卡特彼勒接手之前就已经开始了。从2011年7月的卫星照片上,能看到在南密尔沃基工厂内有一台接近完成组装的巨大液压挖掘机,还是比塞洛斯涂装,位置就在2012年向客户展示6120B H所在处,卫星照片还显示,2010年5月的时候该位置已经开辟出来在做准备,相信那就是6120B H。显然,这是在比塞洛斯收购特雷克斯采矿设备分部后,结合了多特蒙德工厂和南密尔沃基工厂的液压和电力技术的产物。

  6120B H虽然技术先进,但一定价格不菲,又赶上矿业不景气,因此短时间内恐怕不容易找到用武之地。此外,2013年慕尼黑宝马展期间,卡特彼勒又发布了一款新型的6020B,工作重量220 t,斗容12 m3,填补了6018和6030之间的空当,并成为日立EX1900和小松PC2000的有力竞争者。6020B目前只有反铲,除了采用更加优化的驾驶室外,其最大特点是模块化设计,上部结构由若干个易于运输的模块组成,非常方便在现场组装。

卡特彼勒 6020B

  其它厂商方面,小松这两年没有大的动作,日立则在2012年分别将EX2500和EX5500升级为EX2600和EX5600,还在2013年发布了EX8000的反铲版本,使得EX8000反铲成为第三款800吨级的反铲。而利勃海尔在2012年推出了350吨级的R9400,此外还有R9200未正式发布,这是一款200吨级产品。

利勃海尔 R9400

  谈到大型液压挖掘机不得不谈到液压挖掘机和钢丝绳挖掘机之争,这个问题的争论已经由来已久,这里不再赘述,但实际上还有正反铲之争。传统上大型液压挖掘机都以正铲为主,就象钢丝绳挖掘机那样去运用,但在条件合适的情况下,反铲拥有更大的挖掘力和生产率。特别是反铲的挖掘高度与正铲相当,却拥有正铲不具备的较大的挖掘深度,挖掘半径也更大,因此灵活性更胜正铲一筹。在很多不适合发挥正铲工作效率的场合,反铲却能很好地发挥。近年来反铲的比例越来越大,一些客户特别是澳大利亚的承包商,比较偏爱反铲。当然,为了充分发挥反铲的效率,通常需要较低的台阶高度,或者由反铲自行搭建一个台阶。总体来说,正铲反铲各有优缺点,具体选用时与现场的条件和用户的习惯有很大关系。
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