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挖掘机史话之四:挖掘机不断发展终成正果

【铁甲工程机械网原创】(接上期)

上回说到上世纪50年代,挖掘机进入液压时代,欧洲的若干厂商是推动液压挖掘机发展的主要力量,美国虽然有但重视不够,液压挖掘机没有得到很好发展,而日本还处在引进、学习阶段。

三菱重工引进生产的Yunbo35挖掘机,至今仍在卡特彼勒明石工厂展示

这些早期的液压挖掘机在今天的眼光看起来多少有些原始、怪异。仅仅在外观上,无论结构形式、工作装置还是底盘,都与现在常见的挖掘机格格不入。这是由于新诞生的液压挖掘机必然会受到过去机械式挖掘机的影响,不过这些影响也很快在发展中逐渐褪去,液压挖掘机走上了与机械式挖掘机完全不同的发展道路。

DEMAG HB1挖掘机,注意其正铲工作装置,与现在的有很大不同

以底盘为例,那些曾经有过机械式挖掘机生产经验的厂商自然会沿用已有的底盘技术,如DEMAG、O&K,而没有经验的厂商一般会以轮式底盘开始他们的挖掘机事业,如利勃海尔,毕竟那个时候配套产业还很不完善。但是很快,大家都不约而同地抛弃了原有的设计,采用了由推土机履带及行走机构改进而来的履带系统。当然,这并不意味着轮式挖掘机就停止发展,只是说,履带式液压挖掘机在履带方面已经不同于机械挖掘机。

O&K RH60正铲,几乎没有箱型结构的动臂和斗杆

而在工作装置方面,早期的液压挖掘机更是五花八门,各种源自机械挖掘机的设计被移植过来,还有一些不符合实际需求的设计。正铲通常采用底部开斗门的设计,或是采用类似反铲的无斗门设计。反铲情况略好,相比机械挖掘机增加了翻斗的动作,灵活性大大提高。不过到60年代以后,早期的液压正铲已经淘汰,众厂商的反铲工作装置已基本统一为相似的形式,与现今的几乎相同。

O&K RH5,1965年国内曾购买过日本神钢引进O&K生产的RH5

在结构形式方面,早期的液压挖掘机通常采用两段式动臂,各结构件虽采用箱型断面,但并未对受力进行优化。同时,还有很多破坏箱型结构的油缸支座、管线等设计。总之,结构方面显得笨拙。这些问题直到70年代才逐渐得到解决形成了我们今天所看到的挖掘机样貌。

早期的液压挖掘机在液压及控制系统方面比较原始简陋

而在液压系统及其控制系统方面,早期挖掘机广泛采用齿轮泵和机械操纵机构,操纵费力,控制精度低。但液压系统发展迅速,到70年代已经广泛应用了变量泵以及机械先导型操作系统,到80年代更发展到电液先导型操作系统。

DEMAG H21P轮挖

总之,液压挖掘机在诞生后的20年间,逐步完善了各子系统,形成了一个较为独立的分支。由于机动、灵活、效率高,液压挖掘机在建筑领域完全取代了机械式挖掘机,同时,液压挖掘机也向大型化发展,抢占了部分大型机械挖掘机的市场份额。机械挖掘机的反铲被淘汰,正铲也只在大型机上能保住部分矿山的市场份额。

卡特245D挖掘机,300系列前自主研发的型号

在国际市场格局方面,欧洲的几个厂商一直保持着市场领先地位,而美国一直到70年代才开始逐渐重视液压挖掘机,以卡特彼勒为首的企业纷纷进入,但难以对抗欧洲厂商。日本则在引进欧美液压挖掘机技术后不断消化吸收,形成了独立的发展路线。当然,技术上殊途同归,全球厂商在液压挖掘机的技术和实现上并没有本质的区别。

用于矿山的日立EX5600挖掘机

80年代以后,世界挖掘机市场格局发生一系列变化,日本挖掘机厂商厚积薄发,异军突起。小松甩掉比塞洛斯推出PC系列,后来成为最知名的液压挖掘机,小松挖掘机也成就了小松的市场地位。卡特彼勒通过与日本第二大挖掘机厂商三菱重工的再次合资将其挖掘机产品纳入囊中,并在90年代发展成为著名的300系列,卡特彼勒也成为著名挖掘机品牌。日立从未引进欧美技术,完全靠自己的力量崛起为挖掘机领域的大咖。与此同时,在欧洲、美国涌现了多家挖掘机厂商,中国也在合资企业出现后,大量本土企业开始进入挖掘机领域。

用于水下开挖的利勃海尔拉铲

小松持续发力,于90年代将DEMAG收购,拥有了大型矿用液压挖掘机产品线,并在2016年收购久益环球,更增加了巨型机械挖掘机产品。而随着2011年收购比塞洛斯,卡特彼勒也一举获得了大型矿用液压挖掘机和巨型机械挖掘机产品线。利勃海尔和日立都不依赖收购,从小到大,逐渐建立了完整的液压挖掘机产品线。

小松混合动力挖掘机HB365

这样,液压挖掘机领域,形成了小松、卡特彼勒、利勃海尔和日立四强并举的局面,他们都拥有完整的产品线。而在机械挖掘机领域,则只剩下卡特彼勒和小松两强争霸,而且仅有少量型号。至于前面提到的剥离铲则早已走入历史,拉铲分两部分,巨型剥离用的拉铲还有卡特彼勒和小松有生产,但产量极低,可以忽略。中型拉铲仅用于水下开挖,目前欧洲还有少量生产,如森尼伯根、利勃海尔,但也并非专门产品,而是用通用的履带起重机改装。

小松智能挖掘机PC210LCi-11

如今,液压挖掘机的发展趋缓,在机、电、液一体化方面基本成熟,竞争集中在节能、新能源和无人化、智能化等方向,微型、小型挖掘机另有一些个性化的需求。经过一百多年的发展,挖掘机已由最初为铁路建设而发明的简单杠杆机构发展成为无所不能的精巧利器或巨大的移山者,随着人类的智慧不断发展,挖掘机仍会向更贴近人类需求的方向发展。

(全文完)

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