挖掘装载机的分类、现状与发展趋势分析

作者：徐工研究院 张启君 张永战

欢迎访问e展厅 展厅 1 挖掘机/推土机展厅 推土机, 履带挖掘机, 轮式挖掘机, 二手挖掘机, 小型挖掘机, ... 挖掘装载机俗称“两头忙”。因为它具有独特的构造，前端是装载装置，后端为挖掘装置。在工地内，您只需要转动一下座椅，即可完成从装载机到挖掘机操作手角色的转变。挖掘装载机主要用于城市和农村的公路建设及养护、电缆铺设、电力和机场工程、市政建设、农田水利建设、农村住宅建设、开山取石以及各种小型建筑队所从事的各种建筑施工工程。“两头忙”属于小型多功能工程机械的一种，一般在大工程完成后的小工程中使用。 一、挖掘装载机分类 挖掘装载机俗称“两头忙”，同时具备装载、挖掘两种功能。挖掘装载机分类如下： 1、结构上 从结构上来分，挖掘装载机有两种形式：一种是带侧移架，另一种不带侧移架。前者的最大特点是挖掘工作装置可以侧移，便于在特殊场地作业，它在运输状态时重心较低，有利于装载和运输。缺点是：由于结构上的限制，支腿多为直腿，支撑点在车轮边缘以内，两支撑点距离较小，挖掘时整机稳定性差（特别是挖掘工作装置侧移到一侧时）。这种型式的挖掘装载机功能重点在装载方面，在欧洲生产得较多；后者的挖掘工作装置不能侧移，整个挖掘工作装置可通过回转支承绕车架后部中心作180°回转，支腿为蛙腿式支撑，支撑点可伸到车轮外侧偏后，挖掘时稳定性好，有利于挖掘能力的提高。由于没有侧移架，整机造价相应降低。缺点是收斗时铲斗悬挂在车后部，外型尺寸长，机车处于运输和装载状态时，稳定性差，对装载和运输有一定影响，此种机型功能重点在挖掘方面，以美国生产居多。 2、动力分配上 从动力分配上来分，挖掘装载机有两轮（后轮）驱动和四轮（全轮）驱动两种形式。前者不能完全利用附着重量，使机车与地面的附着力以及牵引力比后者下降，但造价比后者低得多。 3、底盘上 底盘上来分：小型多功能工程机械常用的三种底盘中，微型挖掘机的动力大多在20kW以下，整机质量1000-3000kg、采用履带行走机构，行走速度不足5km/h，多用于农场、园林等小规模的土方作业。由于其机型偏小，造价较高，目前在国内尚难以普及；挖掘装载机的动力多在30-60kW机重较大，质量约在5000-8000kg之间，挖掘能力较强，多采用轮式行走机构，全轮驱动，利用转向驱动桥或铰接转向，车速较高，达20km/h以上，国外大量用于农场、基建、道路维修等工程的土石方作业和大型施工现场的辅助性作业。该机型外形较大，灵活性较差，一般难以适应狭小场地的作业。 二、挖掘装载机的国内的现状与发展趋势 1、国内技术现状 目前我国挖掘装载机的生产企业有10余家，主要是山工、烟工、辽宁朝阳、柳工、厦工、常林、北建、徐工等。目前该产品年产量大约在400台左右。从我国小型、多功能挖装机械从无到有的发展历史看，我国挖掘装载机一直处于较为落后的状态，其发展速度缓慢。我国在上世纪70年代初才开始自行开发设计，首先由北京建筑机械厂研制成功WZ2A和WZ2B型液压挖掘装载机，1987年烟台工程机械厂试制成功Z115WＪ型挖掘装载机。之后福建建筑机械厂、一施、山东广饶液压机械厂先后研制出WZ25型、DFH-904WZ型、T55Z/w型挖掘装载机，到1992年柳州挖掘装载机厂、柳州工程机械股份有限公司分别研制出WZ30-25型和WZ25-20型挖掘装载机。山东工程机械厂2001年7月成功研制出WZ30-25型挖掘装载机。 以下几家生产的产品基本上代表了目前国内挖掘装载机的技术水平： ①常林的WZ30-25挖掘装载机：发动机系统选用康明斯涡轮增压发动机，额定功率63kN，排放符合欧洲标准。标准车转向轿（前桥）为非驱动摆动桥，轴承采用进口件。选用进口专为挖掘装载机配套的驱动桥（后桥）。带有免维护的湿式制动器，大大提高了行车的安全性及可靠性。带差速锁，提高了整车的牵引性能。标准车为两轮驱动，可根据用户需要配备四轮驱动。液压系统采用高效齿轮单泵系统，主要部件如泵、多路阀、转向器全部选用国外知名公司产品。 ②烟台工程机械厂生产WZ25-20型：WZ25-20型挖掘装载机是以装载机为主本，前端改装多用途铲斗、后端加装挖掘装置而成。一拖的东方红904WZ型挖掘装载机是在引进意大利菲亚特技术制造1Ｆ90型拖拉机基础上。配套设计的具有前装载、后挖掘等多种功能的农业工程机械。 ③柳州挖掘装载机厂WZ30-25型：柳州挖掘装载机厂生产的WZ30-25型挖掘装载机及柳州工程机械股份有限公司研制的WZ30-20型挖掘装载机，均是在消化吸收CAT挖掘装载机技术基础上，结合我国的工艺特点研制而成的新产品这两款机型均采用专用底盘，采用了与CAT公司相同的负荷传感控制技术。由于这两款机型采用的是变量系统，因此对系统的清洁度及元件的可告性要求较高。 ④柳州澳柳机械有限公司HACH995Ｅ系列挖掘装载机： 发动机：配备先进的涡轮增压柴油发动机，额定功率达到95匹马力，在1500转/分钟的转速下达到384牛米的扭矩，核心关键部件采用进口世界名牌产品，可靠性更高。全新的外观造型美观大方，驾驶室空间更大；四合一铲斗的标准配置，使机器具有更多功能与用途。多种工作附件可以选配，胜任更多工作；采用挖掘装载机专用车架。驾驶室是独立可更换的，通过5个减震装置与车架连接。液压油箱、燃油箱亦是独立可更换，并且是低位布置，利于降低机器重心，提高稳定性，而且适合站在地上进行油料加注和检修。同时它们也成为登车阶梯的部分，方便操作者出入。 ⑤泰安市装载机厂WZ30-25型：动力系统：该机采用康明斯4BT3．9—C74型涡轮增压发动机，具有结构紧凑、功率大、油耗低、噪声小、工作可靠、寿命长等特点。低温启动性能好，特别适合北方地区。 液压系统：该机采用了原装德国力士乐的泵和操纵阀。系统采用负荷传感控制技术，当主阀阀芯处于中位时，通过操纵阀产生的压差信号反馈给变量泵，从而自动减少泵的排量，使流量近似为零；此时，泵的压力达到调定压力22ＭＰａ以保证侧移架压紧缸所需压力。当工作时，泵根据操纵阀阀芯的开口大小提供需要的流量，避免了传统液压系统靠溢流阀控制溢流的方式，最大限度地减少了液压功率的空流损失和系统发热。 工作装置：反铲装置为带侧移架结构，通过4只压紧缸和后车架固定。反铲装置可以沿滑道侧移，扩大了作业范围。反铲装置的动臂采用大弯度动臂，摆动收回时有利于减少横向外形尺寸。当行走时，反铲装置沿滑道侧移到左右任意一端，斗杆和铲斗收起，然后摆动收回到后车架端。这样大大减少了整机在行进和转移时的长度尺寸，提高了机动性，使得机器可以在狭小的地方转移和作业；整机重心分布也更合理，有利于机器的稳定性。反铲装置操纵机构为机械式2杆操纵，操纵灵活方便。装载装置采用Z形反转双摇臂连杆机构，具有卸载高度大、卸载距离大、掘起力大、能自动放平等特点；采用冲压箱型提升臂，减轻了重量，提高了刚度和承载能力。操纵机构为机械单手柄。 行走系统：采用无驱动的转向前桥，转向缸为双活塞杆双作用缸；后桥为驱动桥，采用两级减速传动结构。驱动马达安装于主减速器壳体上，采用螺旋锥齿轮传动，轮边减速器为行星齿轮传动机构，整体结构刚性好，输出速度平稳。在主减速器和轮边减速器之间，采用全浮式半轴连接传动，克服了桥壳在工作变形过程中对半轴传动产生的影响。行走系统采用了静液压传动。车架采用整体焊接式结构，具有刚性好，强度高的特点。支腿为H型直腿，和车架连为一体。驱动桥的制动采用液压钳盘式，液压操纵具有制动快速可靠的优点。驻车制动为鼓式中央制动，机械式操纵。驾驶室反铲端为整体大窗口内翻式结构，有利于通风和开阔视野、方便操作。后驱动轮采用大直径低压轮胎，在行走过程中可以缓冲振动和减轻车辆颠簸，提高驾驶员的乘坐舒适性。由于我国的挖掘装载机起步晚，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。 2、国内的挖掘装载机竞争企业与国内的发展趋势 目前国内的挖掘装载机竞争企业分为： ①出口型：如四川公路机械厂生产的多功能工程机械80％以上都外销，而且销路一直很好，另外，桂林林业机械厂专门生产小型履带式挖掘装载机，产品绝大部分出口。 ②国外进件、国内组装型：如上海的CASE的580/590系列产品。国外进口、国内代理型：如JCB的2CX/3CX/4CX；VOLVO的B160/B171；CASE的580/590等目前都有代理。 ③国内生产企业：国内生产企业有10余家，其产品为低档的挖掘装载机。价格为：38万元以内。因此，挖掘装载机的国内的发展趋势是引进国外的先进技术，开发高质量、多功能、多品种、多规格的挖掘装载机系列产品，加强基础元件、部件的生产，尤其是提高挖掘装载机液压元件的质量，以达到在满足产品可靠性的前提下，降低挖掘装载机产品成本，并提高挖掘装载机产品的售后服务水平。 3、国内外差距与开发要求 由于我国的挖掘装载机起步晚，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。表现在： 国产的挖掘装载机的主要是配套件可靠性不如国外。存在可靠性问题的有：柴油机、液压元件、液压系统清洁度、传动元件、电气系统及电器元件、紧固技术与密封技术、轮胎及作业装置等。挖掘装载机产品性能差、可靠性低。除了近年从国外引进的一些产品，国内的部分挖掘装载机产品的性能还处在国际20世纪90年代水平，早期故障率较高，还不能完全满足修筑公路的要求。挖掘装载机基础部件质量较差、配套件质量不过硬。目前，国产发动机及液压系统的缸、泵、阀等质量已成为制约挖掘装载机产品质量的“瓶颈”。 挖掘装载机的品种少、成套性差、型号不全，部分产品没有形成系列。我国的挖掘装载机不论在品种上和机型方面都还存在着相当多的空白。 现有的挖掘装载机产品缺少创新性和独有技术。我国挖掘装载机的研制开发工作缺乏创新性，没有自己独特的技术。在重视技术引进的时候，不太重视消化、吸收和关键技术的掌握与研究。因此，国内的挖掘装载机的开发应开发高质量、多功能、多品种、多规格的系列产品，并加强基础元件、部件的生产，尤其是提高液压元件的质量，以达到在满足产品可靠性的前提下，降低产品成本，并提高产品的售后服务水平。 三、开发与发展挖掘装载机的几个问题 1、挖掘装载机属特种设备的管理 国家为加强和规范对涉及生命安全、危险性较大特种设备的管理，以适应我国加入WTO后市场国际化的要求，合理、合法的利用贸易规则，保护国家和人民的利益，于2003年颁布实施了《特种设备安全监察条例》（国务院令第373号）、《特种设备行政许可实施办法（试行）》（国质检锅〖2003〗172号）等系列法规。同时国家质量监督检验检疫总局（以下简称国家质检总局）根据《特种设备安全监察条例》和《特种设备质量监督与安全监察规定》（原国家质量技术监督局令第13号）制订了《机电类特种设备制造许可规则（试行）》（国质检锅［2003］174号），用以规范机电类特种设备制造许可工作，确保机电类特种设备的制造质量和安全技术性能。 根据文件实施要求，被纳入特种设备许可目录的产品如装载机、挖掘装载机、挖掘机、起重机械等一些产品列入特种设备管理2004年6月1日前必须取得相应的制造许可证，否则企业将不得进行产品的生产和销售。目前，对厂内机动车辆所含设备类型、产品种类规定最为明确的是《机电类特种设备制造许可规则（试行）》，其规定的特种设备制造许可目录，将目前属于厂内机动车辆的设备类型及对应的设备型式进行了明确界定（见下表），这应该是今后对厂内机动车辆管理的依据。 根据相关法规规定，在我国境内销售的的境外制造的特种设备，其产品必须符合我国有关特种设备的法律、行政法规、规章、强制性标准及技术规程的要求。同时接受安全监督和型式试验。由于挖掘装载机以前没有真正的纳入特种设备管理，因此国外挖掘装载机产品可以自由出入，在技术和管理上没有受到任何限制和监管，但国内挖掘装载机产品却要进行型式试验和接受一些地方质监部门的监督检查，同样的产品得到不同的待遇。作为挖掘装载机等特种设备的生产开发制造企业，当务之急，应按照有关要求做好技术、产品以及生产和管理上的准备工作，积极申请，取得国内的生产制造资格。并以此为锲机，加大对产品的改进，积极贯彻国际标准和国外先进标准，不断提高产品质量和技术水平，以适应市场国际化的需求。 2、挖掘装载机产品的定位 ①挖掘装载机产品的定位：对企业来讲：目前应强化挖掘装载机市场预测能力，提高挖掘装载机市场应变能力，及时采集挖掘装载机市场讯息、掌握挖掘装载机市场动向的同时，加强企业的挖掘装载机新产品开发力度，才能使企业在激烈的市场竞争中率先抢占市场，永立不败之地，走上持续发展的道路。西方发达国家的工程机械制造商早走出了盲目的阶段，不论是开发哪种产品他们都会有明确的市场定位，针对不同的消费群体生产不同的产品，在中国这样的发展中国家开发小型工程机械，产品的定位一定要准。应该用不同的技术、针对不同的用户群来解决定位准的问题，中国应先针对沿海发达地区广大农村和针对工程施工配套使用分类开发小型工程机械产品，这是中国特色的多元化的社会结构影响需求结构变化的体现。 目前，企业应该根据自己的实力，首先找准自己的位置，确定生产那种产品；然后为产品把脉，决定怎样生产。企业必须把握准市场的脉搏，及时地调整自己的开发思路，另外合理借鉴国外先进经验，针对中国市场，自主开发有中国特色的小型工程机械产品，也可以同国外企业搞联合开发。小型产品要突出低成本、实用性，用户群庞大、明确。在继续做精、做好徐工的现有主导产品的同时，并根据市场发展的要求，结合企业的优势，开发更多适销对路的小型工程机械产品。针对我国挖掘装载机的技术水平及目前的市场状况，在开发挖掘装载机应以以下几个方面作为开发新产品的思路。 （1）尽快消化吸收或引进国外的挖掘装载机先进技术，以提高我们的产品档次； （2）国内用的可采用定量系统，以降低对油质清洁度的要求，减少故障的发生； （3）挖掘装载机关键零部件如发动机、变矩器、变速器、后桥、液压泵、多路阀等，应实行全球采购，以提高产品可靠性； （4）采用专用整体式车架及蛙腿式支撑，以提高产品行走及工作的稳定性； （5）国内用的采用无驱动的转向前桥及不带侧移架的结构，以提高机构利用率，降低生产制造成本； （6）辅以多功能作业工具，以提高产品的利用率。 （7）市场售价国内用的控制在45-60万元人民币左右；市场售价国外用的控制在75-90万元人民币左右。 ②国内目前价格定位： 据调查目前国内生产挖掘装载机的产品的技术定位为：国内中、底档定位，既价格在20-40万元，徐工特工、山工、烟工、辽宁朝阳、柳工、厦工、常林、北建、常工挖掘装载机价格都差不多。国内高档定位：目前高档定位的国内是柳州澳柳机械有限公司HＵAＥACH995Ｅ，价格在85万元。 3、开发挖掘装载机的同时建议开发其它的多功能工程机械 滑移转向装载机及号称两头忙的挖掘装载机更是两个一机多用的典型例子。前者可完成挖掘、装载、推土、平地、吊装等几十种作业，后者具有挖掘、装载、起重、回填等多种功能。它们既有小型机又有多功能的特点，特适用于需完成多种作业而又不能同时容纳多台机器的狭窄场地作业。为了提高设备的利用率，一机多用成为工程机械发展的一个方向。 首先是在通用设备上安装一些附具，可以用于多种施工作业。在液压挖掘机上配备辅助工具，可以完成挖沟、推土、堆垛、装车、搬运、回填、平地、夯实及坡面修正、清理场地等作业任务。卡特彼勒公司的系列推土机有倾角可调型（P）推铲、直型（S）推铲、通用型（V）推铲、角置型（A）推铲及松土器和牵引绞盘等，可供不同的作业方式选用。沃尔沃公司的装载机上有可更换的工作装置多达60～70种，如抓斗、侧卸斗、石料夹钳、木料夹钳、除雪板、推土板、起重与叉式升降装置等，用户包括了农业、水利、林业、交通、建筑等各个部门。 在开发挖掘装载机的同时，应同时考虑开发出其它的多功能工程机械，如多功能推土机、多功能翻土机、多功能拖式平地机、多功能拖式铲运机、多功能拖式铲石机、多功能拖式压路机、多功能挖沟机、多功能吊管机、多功能起重机、多功能破碎锤、多功能破碎剪、多功能冷铣刨机、多功能抓斗装料机、四合一多功能装载推土机、多功能路面破碎机、铣切式或斗链式挖沟机、多功能斜坡修整机、多功能割草机、多功能高空作业车、多功能钻孔机、多功能叉装机和多功能夯实机等60多种独立的机型。 另外开发派生出以汽车为底盘的多功能工程机械，可换装大约100种工作装置。在西欧国家主要用奔驰公司的UNIMOG牌专用底盘，改装成的主要产品有螺旋式充填机和各种结构形式清扫车、扫雪机、推土机、装载机、电缆铺设机、挖掘机、随车起重机、挖沟机、岩石破碎机、打桩机、抓斗挖掘机、栽树机、旋转式钻机、高空作业台车。(end)

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