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對話徐工700噸液壓挖掘機總設計師楊裕豐

2019-7-18 21:30| 發布者: 巨車網| 查看: 1190| 評論: 0|原作者: 仇國富|來自: 中國路面機械網

摘要: 在《大國重器》中,以徐工為代表的國產工程機械企業取得的成就令人熱血沸騰,其中在大型挖掘機研發方面取得的進步便是其中的代表。
  2018年4月,徐工700噸液壓挖掘機正式下線,標志著我國在超大噸位液壓挖掘機上取得突破,達到了國際領先水平。在《大國重器》中,以徐工為代表的國產工程機械企業取得的成就令人熱血沸騰,其中在大型挖掘機研發方面取得的進步便是其中的代表。

  先來看徐工700噸液壓挖掘機的一組數據:
  整機高9.5米,相當于三層樓房的高度;
  整機長23米,相當于一頭藍鯨的體長;
  整機重量近700噸,相當于500輛普通小轎車的重量;
  鏟斗容積34立方米,相當于17臺47噸挖掘機的斗容;
  鏟斗裝滿可達60-70噸, 相當于同時舉起35輛轎車的重量
  ……

  再來看一組數據:
  3年時間, 50余名工程師,其中:黨員37人,高級工程師6人,平均年齡為33歲,平均工齡為5年,先后畫出圖紙3萬多張……

  這兩組數據告訴我們這臺中國人自己設計的迄今為止最大噸位的挖掘機是多么雄偉!其誕生的過程有多么艱難!背后有著一支怎樣年輕的團隊……

徐工礦業機械有限公司技術中心副主任、徐工700噸挖掘機總設計師楊裕豐

  俗話說,火車跑得快,全靠車頭帶。提起這個項目就不能不提到一個人的名字:那就是徐州徐工礦業機械有限公司(以下簡稱徐工礦機)技術中心副主任楊裕豐。楊裕豐不僅是徐工700噸液壓挖掘機項目的總設計師,還是徐工大型挖掘機的創始人和奠基者之一。通過楊裕豐的故事,給大家講解和回顧徐工大型挖掘機的發展之路。

  徐工第一臺大挖誕生之路

  2018年,中國挖掘機銷量達到20.3萬臺,同比增長45%,國產挖掘機占比為56%。然而,在上世紀九十年代,中國挖掘機市場90%以上被外資品牌所壟斷,在大挖市場更是幾乎被外資品牌所壟斷。

楊裕豐(左三)和他的研發團隊

  徐工作為中國工程機械行業的龍頭企業,在2018年度世界工程機械50強中排名第六,在土方、路面、起重機、混凝土等行業具有行業領先水平。徐工挖掘機從上世紀九十年代中期起步,先是與卡特彼勒進行合資,2008年成立徐工挖掘機事業部。徐工管理層認為:國產挖掘機如果不掌握核心技術,對行業發展相當不利。按照王民董事長提出的“三高一大”的產品戰略,徐工挖掘機制定的戰略是:跟上世界的發展趨勢。

  徐工挖掘機從小挖起步,逐漸過渡到中大挖,楊裕豐是徐工集團自己培養的第一代挖掘機研發工程師,也是徐工大挖的奠基人。楊裕豐告訴筆者,徐工第一臺大挖47噸產品便是由他主持研發的。

  在一張白紙上畫圖,盡管可以充分發揮想像空間,但難免會有不成熟的地方。楊裕豐坦言,徐工在最初的大挖研發上也走了許多彎路。其得到的教訓是沒有考慮到大挖工況的特殊性, “自然吃了不少虧。”

  徐工大挖從2010年起步,第一臺47噸大挖研發出來后,被投入到山西的一家煤礦試用,原計劃試用一年或5000小時,但實際使用遠遠達不到。主要原因是機器經常出毛病,修理的次數大大超過了預期。談到這個問題,楊裕豐顯得有些不好意思:“當時我們都沒有經驗,主要參照了中小挖的研發方法,因此走了一些彎路。”他表示,大挖與中小挖作業環境不一樣,工況不一樣,客戶對其要求也是不一樣的。他指出,對礦山客戶來說,希望設備故障率低、可靠性強。由于一臺挖掘機一般配合5-6臺自卸車一起作業,一旦挖掘機出現故障,其它機械也會停下來。因此,想要保障設備的出勤率,就一定要克服露天采礦施工粉塵大、載荷重、強度高等復雜工況對設備使用壽命的影響。

  針對這臺設備在使用過程中暴露出的問題,經過三個月的整改之后再度投入市場,其使用性能得到了極大提升,滿足了客戶對設備高出勤率的要求,獲得客戶肯定。

  在挫折中不斷前行

  正如人類在探索自然的過程中難免會犯一些錯誤,交出一定學費,在大挖開發過程中也同樣如此。楊裕豐表示,即便是國外龍頭企業,在初進入中國市場時也走了許多彎路,犯過一些錯誤,都是在曲折中不斷前行的。只有吸收之前的經驗教訓,才能走的更遠!

徐工XE470E是楊裕豐開發的第一臺大型挖掘機

  47噸大挖項目完成后,2010年徐工集團又同時啟動了70噸、90噸挖掘機研發項目。有了第一次的成功經驗做基礎,楊裕豐在70噸、90噸產品研發上進展得格外順利。產品在市場試用過程中,獲得了客戶的認可,為之后的銷售打開了市場。

  最難啃的骨頭

  在徐工的研發理念中有兩條標準:一是“站在巨人的肩膀上實現創新”,就是說不要求所有的產品都要從頭開始,而是在吸收前人優秀成果的前提下進行創新。楊裕豐表示,如果所有的東西都是從頭開始,自主研發的話,所耗費的時間、精力、成本會非常高,這對以追求利潤和效益為目標的企業來說,顯然是難以接受的;二是“集中力量辦大事的傳統”。作為一家國有企業,徐工顯然具備這一優勢,無論是人員組織、設備調試、技術攻關等,徐工集團均給予鼎力支持。此外,王民董事長提出的“技術領先,用不毀”、珠峰登頂計劃等為大挖項目的順利推進提供了理論支撐。

正在礦山作業的徐工90噸挖掘機

  2012年,徐工集團先后啟動了130噸、300噸、400噸大挖研發項目,目的是匹配礦山成套設備。在近10年的大挖項目研發中,對楊裕豐來說,耗時最多,挑戰最大,難度最大的莫過于400噸挖掘機項目了。說到難度,我們首先要了解400噸挖掘機的內部構造。

徐工XE4000挖掘機配合大型礦用自卸車聯合作業

  一般的挖掘機只有2個液壓泵,主要控制大小臂的操作與運轉;而400噸挖掘機里面有22個泵,如何將如此多的液壓泵組合在一起,并讓它們流暢運轉,可以說是一個世界性的難題。一般的挖掘機只有一個控制器,而400噸挖掘機里有三個控制器,這就相當于一個人的身上長有三個腦袋。因為她的身體過于龐大,一個控制器無法讓它完成指令。楊裕豐和他的小伙伴們通過柔性控制的方式,不僅解決了多個控制器難以協調統一的問題,而且還能將能量由平均分配變為按需分配,從而極大地節省了能源,提高了作業效率。

  結構件厚板焊接作為是400噸挖機的核心工藝,也是該團隊需要突破的難關。400噸級挖掘機的鋼板厚達70mm,由于鋼板過厚,中間的縫隙過大,焊接的難度非常大。2013年之前采用手工焊,焊接效果有誤差。2013年以后徐工引進全自動焊接機器人生產線后,解決了因人工誤差而存在的問題。但兩塊鋼板過厚,中間的縫隙過大,很難一次性焊接完,即便是機器人也無法掌握焊接進度。經過無數次頭腦風暴及現場試驗,他們另辟蹊徑,將鋼板焊接口引出去一點,焊接后再切除,從而解決了虛焊和容易折斷等問題。焊接之前讓兩板鋼板間的角度有一定傾斜,解決了焊接過程中的受熱不均導致的變形等問題。

  400噸挖掘機的結構尺寸大,沒有車輛能運輸如此龐大的設備,因此,在設計時必須要考慮到安裝和拆卸等問題,只有設計成模塊化的形式才方便運輸和使用。

  此外,由于400噸挖掘機高達數米,體重龐大,設備的維修保養工作也是一大難點。楊裕豐告訴筆者,為了解決大設備維修保養的問題,需要在400噸挖掘上設計了一條通道,但通道設計成什么樣子,由于無章可循,只能是集思廣益,慢慢摸索,最終才逐漸成熟。

  400噸挖掘機是我國首次研發300噸級以上超大型挖掘機,從2012年起步到2014年成功下線亮相上海寶馬展,引起了國內外人士的轟動,再次向世界展示了中國制造的強大魅力。寶馬展結束后,這臺龐然大物經過進一步調試,隨后被運往露天礦山接受實踐考驗。如今,這臺設備經過五年惡劣工況的考驗,仍然保持著極高的作業效率。

  再次刷新行業紀錄

  400噸挖掘機的研發為700噸挖掘機的上馬積累了豐富經驗。徐工700噸挖掘機項目正式于2015年啟動,到2018年整機下線,歷時三年時間。
楊裕豐:讓世界聽到中國的聲音

2018年正式下線的徐工700噸液壓挖掘機

  與400噸挖掘機相比,700噸挖掘機既然有相似點也有不同點。相同點是都是超大噸位挖掘機,都有多套控制器,都有多個泵和馬達,都有通道,都實行模塊化生產,方便拆卸和安裝。

  不同點是:700噸挖掘機有兩個動力,即有兩個柴油發動機或兩個電機,這是徐工首次在挖掘機上采用雙動力裝置。為何要使用雙動力呢?這是因為單個發動機根本帶不動如此龐大的挖掘機!使用雙動力的難點是如何協調兩個發動機或兩個電機同時工作。而且兩個電機同時啟動,輸出電流會增加6-8倍,直接影響到周圍其他電器的正常工作。研發工程師通過采用軟啟動的方式成功解決了這一問題。

  400噸挖掘機上有3個控制器,700噸挖掘機上則有7個控制器,如此多的控制系統如何分配能量,協調動作也是一個難題。

  如果說400噸挖掘機上的有些零件還能定制或買到的話,700噸挖掘機上的大多數零件幾乎都買不到了,因為沒有哪個供應商會生產如此大尺寸的零部件,即便訂制也需要重新開模,而開模的費用不是一般企業能夠承受的。為了節省費用,大多數零部件包括四輪一帶等都是徐工自主研發生產,在保證產品質量同時節約生產成本,從而將產品性價比控制在最佳程度。

  提供成套礦山挖掘運輸解決方案

  從47噸到70噸、90噸再到130噸、300噸、400噸再到700噸,九年來徐工在大噸位挖掘機方面不斷創新歷史,打破新的紀錄。徐工為什么要發展大噸位挖掘機?為什么又不斷創新自己的紀錄呢?難道僅僅是為了彰顯中國制造的力量,填補中國在大噸位挖掘機方面的空白嗎?

  面對這一疑問,楊裕豐笑著給出了答案。他表示,徐工研發大噸位挖掘機的宗旨是發展成套的礦山挖掘運輸解決方案,“這一宗旨從徐工超大挖誕生時起就始終沒有動搖過。”楊裕豐斬釘截鐵地說,“目前徐工產品覆蓋礦用挖掘機、礦用自卸車、破碎篩分設備、礦用平地機、礦用裝載機、礦用灑水車、掘進機等露天礦業設備,成為中國唯一能夠提供露天礦業開采、運輸、破碎成套化解決方案的企業。”

  那么,這臺700噸的龐然大物到底有多大威力呢?楊裕豐用數據說明了答案。他表示,700噸挖掘機的斗容是34立方,標配是240噸或300噸的礦車,正常情況一般是6-7鏟裝滿一車,所需的時間為2-3分鐘。這個效率到底有多高呢?有比較才有鑒別。他以47噸的挖掘機為例進行了對比:47噸挖掘機的鏟斗是2方,700噸挖掘機的鏟斗相當于17臺47噸挖掘機鏟斗的容量。47噸挖掘機同樣需要5-6臺自卸車配合作業,完成一臺車的裝卸同樣需要2-3分鐘。17臺挖掘機需要17個人駕駛,102輛自卸車至少需要102名駕駛員。也就是說一臺700噸挖掘機配套作業需要1名操作員,6名自卸車駕駛員,產生的效率相當于17臺47噸挖掘機,102輛自卸車產生的效率。如果再考慮到挖掘機和礦車需要連續作業,每臺車至少要匹配2-3名駕駛員,這樣的效率就更高了。當然這只是計算的人工成本,還有能耗、維修成本等費用,那更是一個天文數字了。

  其實,700噸挖掘機產生的意義不僅如此,它的誕生還改變了中外力量的對比。楊裕豐進一步解釋道:以往在國產挖掘機進步前,大挖及礦山市場基本上是外資品牌的天下,他們的挖掘機不僅價格昂貴,而且服務費用也非常高。國外挖掘機零部件一般從海外發貨,短則半個月,長則一個月或數月,如果機械出現故障不能及時修復,光停工造成的損失一般業主就難以承受。國外品牌零部件的價格往往是國產零部件價格的數倍、十幾倍、幾十倍,甚至上百倍,因產生故障所造成的停工、維修等損失絕對不是一個小數目。近年來隨著國產挖掘機的進步,國外品牌獨占礦山市場的格局正在逐漸發生改變,因國產品牌的進步,國外品牌也逐漸實現了本土化。不僅價格大幅下滑,而且服務響應速度有效提升,維修成本下降了一半以上,“最終獲利的是中國的礦山用戶,徐工終結了國外品牌的暴利時代。”

  矢志攀登、珠峰登頂

  在2018年11月份舉辦的上海寶馬展上,徐工集團派出了陣容龐大的全系列產品參展,而最受關注、最引人注目的無疑是這款700噸液壓挖掘機。這臺由中國人自主研發的最大噸位,比肩世界先進行列的雙動力液壓挖掘機的誕生,再次向世界人民展示了中國制造的強大力量。

  作為徐工700噸液壓挖掘機的總設計師,楊裕豐卻始終保持著清醒頭腦。當筆者請他為自己的作品打分時,楊裕豐僅給出了80分。他給出的理由是這款產品一直處于調試階段,畢竟沒有接受實戰的考驗。在他看來,實驗室里的調試和露天礦山的施工表現完全是兩回事,只有真正接受了實戰的檢驗,才能最終判斷這款設備的性能到底如何。“雖然還沒有確定試用的下家,但在年底前她一定會出去的,我們也會密切關注她的表現。”楊裕豐很有信心地說。

  后記:從設計第一臺47噸挖掘機到成為700噸液壓挖掘機的總設計師,楊裕豐可以說親自參與并設計了徐工大噸位挖掘機的藍圖,見證了徐工大型化設備每一步成長。從借鑒中小挖的方式設計第一臺大挖,到發明軟啟動的雙動力系統、柔性控制解決多個控制系統協調作業的世界性難題,在不到十年時間里,楊裕豐帶領他的團隊克服了一個又一個珠峰登頂最后10%的難題技術,搬掉了一個又一個前進道路上的攔路虎,并依靠集體的智慧帶領中國研發工程師攀到了世界的巔峰,完成了幾代人的夢想。他們的事跡再次給我們以啟示:有志者事竟成。
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