《面向物料多樣化的土方機械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計技術(shù)及應

1、面向物料多樣化的土方機械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計技術(shù)及應用公示材料(一) 項目名稱：面向物料多樣化的土方機械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計技術(shù)及應用(二) 擬提名者：廣西教育廳(三) 獎勵類別：科學技術(shù)進步類（技術(shù)開發(fā)）(四) 項目簡介：土方機械是工程機械類別中用于挖掘、鏟運、推運或平整土壤和砂石等的機械裝備，是我國基礎(chǔ)建設(shè)大范圍使用的主力工程裝備。裝載機作為典型的土方機械設(shè)備，其燃油消耗大，排放污染較嚴重?？v觀其整個作業(yè)循環(huán)，物料鏟裝工作循環(huán)所消耗的能量占裝載機整體消耗能量的比重最大，而鏟裝過程的能耗主要來源于作業(yè)過程中工作介質(zhì)對裝載機的反作用力，因此控制并減少鏟裝作業(yè)阻力是裝載機作業(yè)過程節(jié)能增效最直接的

2、途徑。以鏟斗為核心的裝載機工作裝置承擔了鏟裝礦石、原生土、碎石等多樣化物料的重要功能，是裝載機的核心關(guān)鍵部件之一。國際上，CAT（卡特）、VOLVO（沃爾沃）、KOMATSU（小松）等著名標桿企業(yè)，通過與大學、研究機構(gòu)合作，已經(jīng)掌握了面向物料多樣化的土方機械工作裝置開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，并將土方機械作業(yè)阻力等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為企業(yè)的核心數(shù)據(jù)。針對多樣化物料進行了作業(yè)過程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，給出了較國內(nèi)企業(yè)更細的鏟斗分類，有利于客戶定制需求，也使設(shè)計的鏟斗更有助提高整機作業(yè)效率，凸顯企業(yè)核心競爭力。土方機械工作裝置的設(shè)計是企業(yè)核心技術(shù)，與國際標桿企業(yè)相比，我國仍然主要是通過類比的方法進行設(shè)計，往往只能形成單一類

3、型 ，要實現(xiàn)面向物料多樣化的工作裝置高效節(jié)能設(shè)計面臨巨大的挑戰(zhàn)。面對工作裝置作業(yè)阻力行為分析、作業(yè)過程鏟裝性能測試、多樣化物料對象設(shè)計三大難題，本項目依托由廣西科技大學，廣西柳工機械股份有限公司和上海交通大學共同組建的廣西土方機械協(xié)同創(chuàng)新中心，在國家和廣西區(qū)科技計劃的持續(xù)支持下，突破了面向物料多樣化的土方機械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，主要創(chuàng)新成果如下：1. 基于多樣化物料特性分析的土方機械作業(yè)阻力準確描述技術(shù)。通過建立多樣化物料模型（顆粒工廠）、作業(yè)阻力分析計算模型以及工作裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)與作業(yè)阻力關(guān)系模型，提出了鏟裝作業(yè)過程中宏觀機械系統(tǒng)與細觀散體介質(zhì)之間相互作用的描述方法，實現(xiàn)了面向碎石、

4、煤、沙、木薯等多樣化物料的工作裝置作業(yè)阻力準確描述，計算精度提升到10%以內(nèi)。2. 面向物料多樣化的物料特性測試技術(shù)及工作裝置作業(yè)過程鏟裝性能測試技術(shù)。通過設(shè)計制造各種物料特性分析試驗裝置，開發(fā)制造土方機械鏟裝性能綜合試驗臺，建造料槽及試驗場，提出基于過程控制的工作裝置鏟裝性能測試及評定方法，形成了作業(yè)阻力測試指南和鏟斗滿斗率測試規(guī)范。3. 面向物料多樣化的土方機械高效節(jié)能工作裝置精細設(shè)計技術(shù)及新型工藝技術(shù)。從作業(yè)阻力出發(fā)對土方機械工作裝置進行精細設(shè)計，形成不同細化產(chǎn)品，同時引入靈敏度分析、快速設(shè)計、可靠性分析等技術(shù)，提出面向多樣化實際物料的高效節(jié)能工作裝置設(shè)計方法和技術(shù)流程，并在制造中提出了

5、相關(guān)新型工藝技術(shù)。(五) 項目知識產(chǎn)權(quán)情況（不超過10件）知識產(chǎn)權(quán)類別知識產(chǎn)權(quán)具體名稱國家（地區(qū)）授權(quán)號授權(quán)日期證書編號權(quán)利人發(fā)明人專利狀態(tài)實用新型一種測量滾動摩擦系數(shù)的裝置中國ZL201621411240.12017.06.136220534廣西科技大學徐武彬李 茹李 冰劉萬鋒陳其兵有效發(fā)明專利帶有斗內(nèi)粘附物料刮除裝置的鏟斗中國ZL201210511025.92016.06.292125182廣西柳工機械股份有限公司陳 羽李 貝吳俊達有效發(fā)明專利一種大型裝載機裝配監(jiān)控系統(tǒng)中國ZL201710403519.82018.3.132843740廣西科技大學徐武彬李 冰陳其兵梁春芝李慧瓊有效發(fā)明專利

6、合金或金屬基復合材料寬幅板材的大應變軋制方法中國ZL201310126296.72015.03.251610250廣西工學院孫有平徐武彬李利軍惠 靜石光林何江美有效發(fā)明專利一種串聯(lián)型端面式磁性流體密封裝置中國ZL201610351291.82017.12.052724815廣西科技大學楊小龍徐武彬高尚晗有效發(fā)明專利一種超高強度鋁合金板材的軋制方法中國ZL201610979048.02018.01.232789070廣西科技大學孫有平周 珊何江美有效發(fā)明專利一種動臂自動矯正裝置及矯正方法中國ZL201610163809.52018.03.022833058廣西科技大學徐武彬華慶寶李 冰莫 琦李慧

7、瓊梁蔓安王國安諸葛麗蓉龐賢劍孫云飛王俊梁解向陽有效實用新型一種靜摩擦系數(shù)測定裝置中國ZL201721148652.52018.04.207243345廣西科技大學何銳波徐武彬向上升黃位健李 茹尹顯波姬國強有效實用新型一種圓形端蓋或凸臺雙焊槍焊接工裝中國ZL201720631845.x2017.12.196741435廣西科技大學何銳波李 冰莫 琦徐萬鵬李志朋有效實用新型裝載機卸料角檢測裝置中國ZL201620721229.92016.12.285818652廣西科技大學梁蔓安徐武彬花慶寶王國安李 冰莫 琦靳 龍何銳波彭 迪張鋮林李易澤有效上述知識產(chǎn)權(quán)屬本項目所有且不存在爭議，用于提名廣西科學技

8、術(shù)獎的情況已征得未列入項目主要完成人的權(quán)利人（專利指發(fā)明人）的同意。(六) 公開發(fā)表的論文專著（不超過8篇）序號論文專著名稱/刊名/作者年卷頁碼（ 年 卷 頁）發(fā)表時間（ 年 月）通訊作者（含共同）第一作者（含共同）1裝載機鏟裝過程仿真的物料堆建模方法研究/機械設(shè)計與制造/楊旭 李冰 徐武彬 李玉鳳2018（05）:124-125+130.2018年5月李冰楊旭2裝載機鏟斗鏟裝阻力的離散單元法研究/廣西科技大學學報/李茹，徐武彬，李冰，楊旭2017,28(3):77-822017年9月李冰李茹3基于離散元法平地機推土板性能仿真分析/工程機械/李貝 陳羽 李冰2017年第48卷19-23頁201

9、7年7月李貝李貝4滾動摩擦系數(shù)工程測試方法與驗證/李貝 陳羽 孫平 李冰 劉萬鋒2017年第48卷29-322017年4月廣西柳工機械股份有限公司；廣西科技大學李貝5裝載機鏟斗斗齒數(shù)量對鏟裝性能影響的研究/建筑機械/陳羽 李貝 杜杏 陳前鋒 劉越2016年第2期54-58頁2016年2月陳羽陳羽6基于EDEM對碎石安息角形成過程中滾動摩擦影響的分析/礦山機械/王彬 諶炎輝 謝國進 胡旭宇2016,44(03):74-792016年3月王彬王彬7Geomagic Studio在巖石三維建模中的應用/煤礦機械/楚贊 諶炎輝 周德儉 謝國進2015,36(10):278-2812015年10月楚贊楚

10、贊8液壓挖掘機配置需求創(chuàng)建過程研究/制造業(yè)自動化/張鋮林 徐武彬 梁蔓安 花慶寶 李冰2014,36(12):51-532014年6月張鋮林張鋮林上述知識產(chǎn)權(quán)屬本項目所有且不存在爭議，用于提名廣西科學技術(shù)獎的情況已征得未列入項目主要完成人的權(quán)利人（專利指發(fā)明人）的同意。(七) 項目完成單位取得的直接經(jīng)濟效益及其計算依據(jù)（裝載機）項目完成單位取得的直接經(jīng)濟效益 單位：萬元（人民幣）項目總投資額2256自然年新增銷售額新增利潤新增稅收創(chuàng)收外匯（萬美元）節(jié)支總額201519580.833259.065520.74457.395308.58201615685.113052.465321.44250.5

11、1329.08201730256.646958.445653.415393.095294.24累計65522.5813269.981495.61101931.9直接經(jīng)濟效益的有關(guān)說明及各欄目的計算依據(jù)：1. 項目成果主要應用于柳工5噸裝載機產(chǎn)品和部分挖掘機產(chǎn)品，各項數(shù)據(jù)由2個產(chǎn)品線數(shù)據(jù)相加獲得。表格中所有原始數(shù)據(jù)源自廣西柳工機械股份有限公司2015-2017年度財務(wù)報表。新增項目銷售額、新增項目利潤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接取自產(chǎn)品銷售利潤表。；2. 新增銷售額=新增產(chǎn)品銷量*新增產(chǎn)品銷售單價（裝載機產(chǎn)品）；或，新增銷售額=（新增產(chǎn)品銷量*新增產(chǎn)品銷售單價）*單臺工作裝置不見占單臺整機成本的比例（挖掘機產(chǎn)品

12、）；3. 上表新增利潤為產(chǎn)品毛利，計算公式=新增產(chǎn)品銷售額-新增產(chǎn)品成本；4. 新增稅收：項目計繳的稅費中的企業(yè)所得稅、增值稅是按項目銷售收入在所有產(chǎn)品銷售收入中所占的比重分配項目應承擔的企業(yè)所得稅和增值稅；5. 2015年出口創(chuàng)匯按匯率6.5計算，2016年出口創(chuàng)匯按匯率6.9計算，2017年出口創(chuàng)匯按匯率6.51計算；6. 節(jié)支總額：應用該技術(shù)節(jié)約制造成本；7. 產(chǎn)品生產(chǎn)量（裝機量）直接取自公司成本明細表。(八) 完成單位和其他應用單位應用情況表項目完成單位和其他應用單位應用情況表應用單位名稱應用的起止時間應用單位聯(lián)系人/電話應用范圍規(guī)模新增銷售額（萬元）新增利潤（萬元）節(jié)支（萬元）廣西柳

13、工機械股份有限公司2015.01至今黃旭萍/裝載機產(chǎn)品49103.858358.04562.80廣西柳工機械股份有限公司2015.01至今鄭麗群/裝載機產(chǎn)品16418.734911.94369.1廣西柳工機械股份有限公司2016.01至今蔡登勝能裝載機開發(fā)000廣西柳工機械股份有限公司2015.01至今黃旭萍/ 0772-38861754180D平地機推土板開發(fā)000廣西柳工農(nóng)業(yè)機械股份有限公司2016.03唐永治蔗收割機開發(fā)000(九) 完成單位對項目的貢獻： 完成單位對本項目

14、主要貢獻廣西科技大學項目第一完成單位，主要負責面向物料多樣化的土方機械作業(yè)阻力基礎(chǔ)理論研究、試驗方法研究以及設(shè)計方法與制造工藝研究，并協(xié)助進行推廣應用。對技術(shù)創(chuàng)新點 1、2、3均有貢獻，獲得授權(quán)發(fā)明專利ZL201710403519.8、ZL201610979048.0、ZL201610351291.0、ZL201610115765.9，及實用新型專利ZL201620721229.9、ZL201720631845.x、ZL201621411240.1，發(fā)表學術(shù)論文11篇。廣西柳工機械股份有限公司項目第二完成單位，負責工程化技術(shù)攻關(guān)與應用推廣工作，制定了土方機械作業(yè)阻力測試方案，進行了大量的實驗；

15、開發(fā)了裝載機新型高效節(jié)能鏟斗、挖掘機新型斗桿等，并在智能裝載機、推土機等產(chǎn)品上進行推廣應用。對技術(shù)創(chuàng)新點 1、2、3 均有貢獻，獲授權(quán)發(fā)明專利ZL201210511025.9，發(fā)表文章2篇，制定企業(yè)標準5項。上海交通大學項目第三完成單位，主要負責面向物料多樣化的土方機械作業(yè)阻力基礎(chǔ)理論研究和設(shè)計方法研究，對技術(shù)創(chuàng)新點 1、3 均有貢獻。(十) 完成人及對項目的貢獻：姓名排名行政職務(wù)技術(shù)職稱工作單位完成單位對項目的貢獻徐武彬一副校長教授廣西科技大學廣西科技大學項目總體負責人陳 羽二高級工程師廣西柳工機械股份有限公司廣西柳工機械股份有限公司第二完成單位技術(shù)負責人金 隼三科研院副院長研究員上海交通大學上海交通大學離散元、靈敏度分析李 冰四副教授廣西科技大學廣西科技大學離散元計算、靈敏度分析李 貝五廣西柳工機械股份有限公司廣西柳工機械股份有限公司離散元計算工程應用孫有平六教授廣西科技大學廣西科技大學材料加工工藝研究羅 維七教授級高工廣西柳工機械股份有限公司廣西柳工機械股份有限公