机液一体式强夯机市场前景与趋势,本文是关于发展趋势硕士学位论文范文和强夯机和市场前景和发展趋势有关论文范文数据库.
发展趋势论文参考文献：
罗鉴
（杭州杭重工程机械有限公司,浙江 杭州 311100）
摘 要：介绍了机械式、全液压式、机液一体式强夯机的发展历程以及各自优劣点,着重介绍了市场上最认可的机液一体式强夯机,重点提出了强夯机以后发展的技术方向.
关键词：变幅臂架式；强夯机；强夯法；机液一体式臂架
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.16.093
变幅臂架式强夯机（以下简称为强夯机）是众多强夯设备中应用最广泛的一种专业用于土石方填平后夯实工程的机械设备,是一种基于强夯法原理设计的工程机械.其工作原理是将很重的锤（一般10～25吨）从很高处（一般15～30米以内）自由落下,形成很大的冲击,使土层达到很高的致密度,并使之具有很大的承载力.该设备具有作业频率高、设备频繁承受破坏性冲击载荷、作业环境恶劣等特点,广泛应用于机场建设、围海造田等建设工程中.
1强夯机的三大驱动类型及其发展历程
强夯机根据动力系统的驱动原理可分为机械式、机液一体式、全液压三大类.早期的强夯机大多是机械式,如杭重W200A、QH550以及抚挖50t,由于整体采用机械传动,使得设备体积庞大、自重大,运输成本高昂,而且强夯能级不高,自动控制水平又往往较低,工作效率普遍较低,但机械式也有一些优点,比如主卷扬、变幅卷扬采用机械传动,功率损失小,同时机械式维修方便,使用成本较低,而且经久耐用.
近几年随着土地资源日趋紧张,加之国家对耕地的保护,出现了大量的填方地基,给强夯机开拓了宽阔的市场.一些工程机械的龙头企业,尤其是生产履带起重机的厂家,如三一、中联、徐工等开始纷纷涉足该领域,它们借助其在履带起重机上的丰富经验以及液压系统,推出的新产品全是全液压式,而且车架采用箱型梁结构,比起老旧的机械式模式,更加科学、合理.如三一重工SQH400,中联重科ZT、ZTM500机型,都是在原先成熟的履带起重机基础上,只是针对强夯工况做了一些升级改进,如提高发动机功率,取消副卷扬,增加臂架顶节的鹤头等.以设计能级为300t.m的中联ZT为例,整机自重只有49吨,而同能级的杭重机械式QH550则要超过65吨.在车辆自重大幅降低之后,车辆的通过性得到了大幅提升,也为转场运输带来了极大的便利,而且通过液压节能技术,显著降低了发动机的燃油消耗,同时液压控制操纵轻便、灵活、高效,再结合电气控制系统,能大幅提高整机的自动控制水平.
相比机械式强夯机,全液压式的技术优势是显而易见的,它让传统强夯机卸掉了笨重的机械结构,让操作人员有了更舒适的操作体验,它完全将强夯机技术水平提升到了一个更高层次,这也是整个行业技术发展的一大方向.
全液压式强夯机推出的前几年,得到了用户的极大青睐.尤其方面,由于全液压式成本要低很多,售价自然也比机械式要便宜很多,在2008年基础建设大红火的时候,一些工程地质单位甚至一个订单就是二、三十台,中联重科仅在2、3年内,就风风火火卖了三四百台.然而全液压式强夯机并没有得到持续的发展,在客户后续使用过程中,甚至在使用之初,问题开始不断的显现：如车架结构简单的从履带起重机改造过来之后,存在结构强度局部偏弱,导致臂架以及底盘容易变形、开裂；更为严峻的是强夯机落锤瞬间,臂架会将巨大的冲击力反作用给液压系统,导致液压元器件故障率高,虽然后来有部分企业尝试性的改用性能优异的进口液压件,但仍没有很大的改善.直到现在,全液压式仍然不太适合400t.m以上的大能级强夯作业,像中联ZT强夯机,客户一般只用在200t.m能级以下的强夯作业,或者直接把它改装成履带起重机使用.
近几年,由于市场上存在大量无法作业而又较新的全液压式强夯机,所以也出现了一些专业改造强夯机的企业,如起步较早的山东泰安大地,以及后来涉足的杭重机械,它们将全液压式改造成后来市场较认可的机液一体式,改造费用也较低,像杭重改造一台费用差不多在32万以内,山东泰安大地差不多在20万以内,这样既可以让客户把手头上无法使用的全液压式强夯机能够重新利用起来,而且比起购买新机,也要实惠很多.在2015年,杭重机械还一度与中联重科接洽,协商改造中联重科现在库存的四五百台全液压式强夯机,后来因为整个工程机械行业的整体复苏而不了了之.
强夯机在作业过程中,落锤瞬间的冲击力是破坏性的,液压系统虽然让结构变得更加简便,让操作更加轻便,但是无法承受这瞬间的巨大冲击,该技术难题,现在依然存在,这也使得如今的全液压式只能局限在低能级作业范围内,在面对接连不断的质量问题甚至退货后,中联、徐工等公司已相继退出了强夯行业,如今还在生产全液压式的大企业已为数不多,只剩抚挖、宇通、三一等企业.随着厂家及客户越来越理性,全液压式已慢慢从原先的以低价竞争转换到了以注重质量为主.
全液压式强夯机给生产传统机械式强夯机的厂家的冲击是巨大的,整个行业也得到了重新洗牌.面对严峻的行业形势,杭重工程机械也曾一度低迷,但凭借三十多年的行业经验以及拥有一批资深的设计团队,在彻底了解了全液压式的优劣点后,于2011年首次在国内推出了机液一体式强夯机HZQH3000,并获得了浙江省科技进步二等奖.它的驱动模式是将柴油发动机的输出扭矩一部分通过减速器直接将动力传递给主卷扬及变幅机构,这一部分动力采用机械传动；另一部分扭矩输送到液压主泵,主泵输出的扭矩主要用于车辆行走以及一些其它辅助机构,如操作手柄、平衡油缸、展阔油缸等,这样既充分利用了液压系统的优势,同时又避开了臂架剧烈摆动时对液压系统的巨大冲击.随着市场的不断验证,机液一体式的这种传动模式已得到了用户的广泛认可,现今,机液一体式强夯机已占据了绝大部分市场份额,尤其在高能级的强夯作业.
虽然强夯机应用已经有一定的历史,但其技术发展似乎落后于其应用,随着行业的不断发展,以及国家政策的鼓励引导,预计强夯机未来的技术需求将体现在以下几点.
2强夯机发展的技术方向
2.1智能化及安全性
智能化是强夯机的大势所趋,强夯机通过一遍又一遍的高处落锤,已达到夯实地基的目的,因此,作业具有重复性高的特点,如果能实现通过设置好的控制程序让设备自动强夯,就会大幅降低作业人员工作量.另一方面,通过智能化的数据管理系统,可以让远在千里的相关工程师了解到设备的使用情况,以及针对数据的异常情况,能对强夯机的技术故障有一个粗略的了解.此外,系统采集的相关数据还能为强夯机的寿命和动态特性的研究提供数据支持.
三一重工2013年发布的SQH401强夯机首次采用了智能操控系统与智能施工管理系统,能实时显示夯击深度,并实现一键启动自动循环夯击,同时,作业人员能在150米远的距离范围内遥控操作,能使强夯作业更安全,更轻松.另外,该设备设置有众多保护装置及故障自我诊断功能,这极大的避免了带病作业的危险状况,也能使设备在故障之处,就能及时的被发现或自我修复,大幅提高了现场作业安全性以及减少机器故障停工的时间.
杭重HZQH4000CS机液一体式强夯机,该机型同样安装有多重传感器及检测仪,如水平传感器、测速仪、关键部位的应力检测仪以及打桩下沉量自动检测系统等,也为智能化迈出了一大步.
2.2非脱钩技术的广泛应用
目前,强夯机落锤主要通过脱钩方式,夯锤下落时,它是与吊钩在空中脱开的,呈自由下落状态.其原理是将钢丝绳一端栓于主机上,一端栓于吊钩上,当主卷扬将夯锤提升到一定高度,钢丝绳就会绷紧,直至将吊钩的开口拉到朝下,夯锤就自动滑落了.对于这种脱钩落锤方式,无论如何都需要人工挂钩,这不但给作业人员带来较大的安全隐患,而且也降低了作业效率.
非脱钩方式是夯锤在下落时不与吊钩脱开,它是与夯锤一起下落、提升.该方式需要有较高的技术要求：卷扬机构要具备承受冲击的能力；要有良好的制动器,并配有相应检测装置,以使得夯锤落地瞬间,能够自动刹住卷扬,以制止出现乱绳现象.
德国利勃海尔是国际上率先开展非脱钩技术研究的公司,现在它的非脱钩技术已经很成熟,在国际上有比较高的声誉,并在全球许多国家都申请有专利保护.几年前,国内各大企业就纷纷开始此项技术的研究与开发,如三一重工于2013年在北京BICES展上发布了首台非脱钩油缸强夯机SQH401,虽然实际效果与德国利勃海尔还存在一定的差距,但随着相关技术的逐渐成熟,非脱钩技术将会在行业内广泛普及.
2.3局部轻量化设计
强夯机不同于其它工程机械,它的使用环境十分恶劣,而且设备频繁承受破坏性冲击,所以在结构设计时,往往需要给它富足的安全系数,用以应对瞬间的巨大冲击,但这也造成了强夯机过于笨重,局部设计不科学的现象.
随着有限元分析的逐渐普及,以及客户对设备的要求的不断提高,在确保安全的情况下,局部轻量化设计还是必需的.当然,盲目的轻量化设计也会给设备及企业带来极大的风险,如杭重在2009年开发的一款轻量化的臂架,在客户使用过程中,接连出现臂架开裂、扭曲等缺陷,给公司带来了不小的经济损失.
2.4更加舒适的作业设备
强夯机作业时的振动要比一般工程机械大得多,这对操作人员的身体健康影响是挺大的,随着人们生活条件的不断提高,设计出更加舒适的作业设备已是当务之急.一方面需要有更加符合人机工程学的操作设备,如驾驶室的多重减震,操作手柄的舒适性,配备带阻尼的座椅、舒适的空调以及其它娱乐、消遣设备；另一方面需采取有效的措施来降低冲击,亦或采取以下方法：
(1)增加臂架截面积能提高臂架的整体刚度,继而减少臂架的晃动幅度,在某些高能级强夯机上,大截面臂架也有一定的使用.
(2)科学优化弹性阻尼部件,如优化好防筋杆上的阻尼弹簧,使之能最大程度的吸收臂架冲击力,同时,合理布局辅助门架装置,使传递过来的臂架冲击力,能均匀分散到各个支撑点,切不可让冲击力聚集在结构的某一处,此外,还可以在转台尾部增加支撑油缸,也能在一定程度上降低设备的振动.
此外,强夯机后期的维修便捷性、拆装便利性等需求也应是企业关注的方法.如采用模块化设计理念,像中联ZT具备平衡重自装卸的功能,20吨重的平衡重可利用自身的变幅卷扬及A型架就能自我拆装,这极大的方便了设备的转场与运输,特别是一些道路条件差、无法及时配置起重机的偏远地区,更能发挥这些功能的优势.
2.5能级两极化趋势
随着强夯机使用范围和施工领域的不断扩大,为不断满足施工要求,强夯机的设计应用正向高、低能级两极化发展.
目前市场应用最广泛的能级（无门架）一般在300～400t·m左右,对围海造田、吹沙填海、高海拔机场建设等各类大规模强夯地基施工,需要能级（无门架）在600～1600 t·m左右的高能级设备.同时,在建造高速、工厂、房屋地基等时,也有用到夯击速度快、移动便捷、能级在50～200t·m的微型强夯机.
2.6节能和环保
节能和环保是强夯机今后发展的趋势和基本要求.随着国家对环境保护得越来越严格,强夯机的排放标准也会越来越高,在建造工厂、房屋地基时的噪音也会有较高的规范.
当前,强夯机的优化设计发展也需要以环保节能减排理念为基础,并且在机械生产过程中对于机械组成部件的改良及机械设计的创新都有着直接的影响,所以实现强夯机的节能环保应用对于行业未来的发展也有着深远的意义.
3结语
强夯机通过几十年的发展,已从最初的代用强夯机发展到了现今的专业强夯机,性能都得到了全方位的提升,而且能级范围也在不断的扩大,由于许多新技术新结构的应用,现在所开发的强夯机已经更加专业化,更具实用性.但随着市场需求的不断变化,相关技术水平的不断革新如液压元器件,以及作业人员对设备的操作性能、智能化水平的要求越来越高,强夯机还要不断的努力与探索.
参考文献
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