《科技创新与品牌》杂志社成果

柳工CLG856H高原型装载机

我国幅员辽阔,地形地貌复杂,平均海拔在4000米以上的高原面积约有270万平方公里。低压缺氧,空气稀薄,恶劣的高原坏境不仅对人体机能是一种挑战,施工机械也常常出现水土不服的状况。

柳工CLG856H高原型装载机在海拔4500米左右的拉萨市墨竹工卡县进行充分的高原试验

工欲善其事,必先利其器。经过不断地测试,广西柳工集团有限公司(以下简称:柳工)将装载机开到了高原上。在高海拔和高寒地区,柳工设计生产的CLG856H高原型装载机表现出优秀的使用性能,2019年柳工CLG856H高原型装载机荣获中国好设计银奖。

CLG856H高原型装载机可广泛应用于高原高寒地区的工程建设以及抢修、维护道路及抢险救灾等作业中,在设计时,充分考虑到高原复杂环境对设备和人员的影响,可在4500米海拔和零下40℃极限低温环境下工作,为国家的重点工程如铁路、公路、水利等工程提供强劲、可靠、安全的设备保障。

柳工的研发团队针对高原施工情况,在研发CLG856H高原型装载机时采用了多种创新方案,以便于装载机可以舒适的在高原上工作。

考虑到高原环境会导致发动机的动力性变差,要保留足够的动力储备,使得发动机响应较快,同时根据柳工对装载机载荷谱的研究,为优化动力性能和油耗提供了准确的数据,开发了大扭矩大功率低速动力链传动方案。研制出的海拔自适应系统,装有环境压力传感器,环境温度传感器,能够自动识别海拔高度和空气密度。发动机ECM可根据环境空气密度,自动读取相对应的燃烧控制参数(预喷、轨压、喷油提前角等,高原试验中根据海拔已标定好),始终保证在每个海拔下发动机都处于最佳燃烧状态,保证动力性和燃油经济性。

研发团队还开发了高效的散热系统,可以充分适应高温、高湿和高粉尘等恶劣环境,工作环境温度可达50℃。研制了具有专利技术的并联式单层散热器,其中采用了CAE多种工具对热平衡模拟和优化,并且采用国内首创的后罩前翻设计,方便对散热器的清理。

除此之外,研发团队还开发多项新技术保证CLG856H高原型装载机在高寒环境下的启动性能。柳工设计选用了进气格栅加热方式,同时,开发出柴油锅炉对发动机机体加热,通过循环水将发动机机体温度加热到40-50℃左右,此时发动机的机油也得以加热,机油的粘度降低,改良柴油喷射的雾化效果,提高混合气的压燃性能。装载机采用了低温性能好的卷绕式低温电瓶,可以加大电瓶容量,保证低温条件下能正常充电且有足够的输出电流和容量。研发团队为发动机配置了10m应急启动跨接线缆,这样一来,在蓄电池长时间存放失电时,外接电瓶可以辅助启动,确保施工的正常运行。

柳工的设计不但可以保障气动性能,还为保证人员的安全和健康作业环境开发了多项新技术。CLG856H高原型装载机配有制氧机——富氧膜是基于有机聚合膜选择性渗透原理,利用高分子富氧膜能让空气中的氧分子优先通过的特性,通过物理装置集中浓缩,恒定产出浓度30%的氧气(医学界认定的安全浓度),可在海拔6000米以下范围正常连续工作;驾驶室也别具匠心,开发了防滚翻、防落物驾驶室来提升工作人员的安全性,采用全景式微增压驾驶室,隔绝灰尘,增强紫外线防护性能;司机耳边噪音仅77dBA,远低于国标要求的86dBA,同时,采用了整体前翻式发动机罩,方便日常维护保养。

针对提高燃油经济性、提高产品性能等要求,研发团队开发出了具有专利技术的“定变量+恒功率液压”系统,这也是CLG856H高原型装载机的几大创新点之一。定变量可以提高机器性能,恒功率将大幅提高工作装置速度,因此,采用“定变量+恒功率液压”系统是高原装载机的极佳方案。定变量合流液压系统的液压技术能够充分挖掘装载机的潜力,减少能量损失,提高整机工作效率和能力。相比定量系统,采用定变量合流液压系统在单独操作方向机时,转向液压系统为负荷敏感液压系统,变量柱塞泵可根据方向盘转动的快慢输出相应的液压油,避免过多油量造成的溢流损失。当操纵工作装置时,工作泵为定量泵,转向泵为恒压变量泵,在重载工况下,当系统压力达到设定压力时,转向泵的排量几乎变为零排量,大幅减少高压溢流损失,当工作系统无动作时,转向泵无流量输出。定变量系统的优势是能够最大程度的发挥机器的潜能,也就是相同吨位的装载机,相较于定量系统,通过良好的匹配,定变量能够使机器“装得更快”、“装得更多”,大幅提升工作效率。

CLG856H高原型装载机还拥有重载传动链技术、负压式液压油箱、提高插接件、插座的防护等级等一系列创新技术,从而保障其在高原的恶劣环境中可以正常运作,为装载机制造产业不断地呈现新方案。

CLG856H高原型装载机已经进行过各种工况18000个小时的可靠性试验,通过国家工程机械质量监督检验中心型式试验、高原性能试验、高低温环境适应性试验、电磁兼容试验,整机技术参数和性能指标符合国家标准要求,开发过程获得发明专利6件,使用新型专利12件,外观专利11件,软件著作权1件,发表论文7篇。CLG856H高原型装载机项目主要从高原工况的适应性、提高产品的可靠性、舒适性(人机工程)、燃油经济性等方面进行集成创新,所采取的多项技术创新措施引领了本行业的发展方向,为巩固我国的基建事业贡献了力量。