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

1、面向物料多樣化的土方機(jī)械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用公示材料(一) 項(xiàng)目名稱：面向物料多樣化的土方機(jī)械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用(二) 擬提名者：廣西教育廳(三) 獎(jiǎng)勵(lì)類別：科學(xué)技術(shù)進(jìn)步類（技術(shù)開發(fā)）(四) 項(xiàng)目簡(jiǎn)介：土方機(jī)械是工程機(jī)械類別中用于挖掘、鏟運(yùn)、推運(yùn)或平整土壤和砂石等的機(jī)械裝備，是我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)大范圍使用的主力工程裝備。裝載機(jī)作為典型的土方機(jī)械設(shè)備，其燃油消耗大，排放污染較嚴(yán)重?？v觀其整個(gè)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(jī)整體消耗能量的比重最大，而鏟裝過程的能耗主要來(lái)源于作業(yè)過程中工作介質(zhì)對(duì)裝載機(jī)的反作用力，因此控制并減少鏟裝作業(yè)阻力是裝載機(jī)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(jī)工作裝置承擔(dān)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(jī)的核心關(guān)鍵部件之一。國(guó)際上，CAT（卡特）、VOLVO（沃爾沃）、KOMATSU（小松）等著名標(biāo)桿企業(yè)，通過與大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)合作，已經(jīng)掌握了面向物料多樣化的土方機(jī)械工作裝置開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，并將土方機(jī)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(duì)多樣化物料進(jìn)行了作業(yè)過程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，給出了較國(guó)內(nèi)企業(yè)更細(xì)的鏟斗分類，有利于客戶定制需求，也使設(shè)計(jì)的鏟斗更有助提高整機(jī)作業(yè)效率，凸顯企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。土方機(jī)械工作裝置的設(shè)計(jì)是企業(yè)核心技術(shù)，與國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)相比，我國(guó)仍然主要是通過類比的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往只能形成單一類

3、型 ，要實(shí)現(xiàn)面向物料多樣化的工作裝置高效節(jié)能設(shè)計(jì)面臨巨大的挑戰(zhàn)。面對(duì)工作裝置作業(yè)阻力行為分析、作業(yè)過程鏟裝性能測(cè)試、多樣化物料對(duì)象設(shè)計(jì)三大難題，本項(xiàng)目依托由廣西科技大學(xué)，廣西柳工機(jī)械股份有限公司和上海交通大學(xué)共同組建的廣西土方機(jī)械協(xié)同創(chuàng)新中心，在國(guó)家和廣西區(qū)科技計(jì)劃的持續(xù)支持下，突破了面向物料多樣化的土方機(jī)械工作裝置高效節(jié)能設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下：1. 基于多樣化物料特性分析的土方機(jī)械作業(yè)阻力準(zhǔn)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(jì)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(jī)械系統(tǒng)與細(xì)觀散體介質(zhì)之間相互作用的描述方法，實(shí)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(zhǔn)確描述，計(jì)算精度提升到10%以內(nèi)。2. 面向物料多樣化的物料特性測(cè)試技術(shù)及工作裝置作業(yè)過程鏟裝性能測(cè)試技術(shù)。通過設(shè)計(jì)制造各種物料特性分析試驗(yàn)裝置，開發(fā)制造土方機(jī)械鏟裝性能綜合試驗(yàn)臺(tái)，建造料槽及試驗(yàn)場(chǎng)，提出基于過程控制的工作裝置鏟裝性能測(cè)試及評(píng)定方法，形成了作業(yè)阻力測(cè)試指南和鏟斗滿斗率測(cè)試規(guī)范。3. 面向物料多樣化的土方機(jī)械高效節(jié)能工作裝置精細(xì)設(shè)計(jì)技術(shù)及新型工藝技術(shù)。從作業(yè)阻力出發(fā)對(duì)土方機(jī)械工作裝置進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，形成不同細(xì)化產(chǎn)品，同時(shí)引入靈敏度分析、快速設(shè)計(jì)、可靠性分析等技術(shù)，提出面向多樣化實(shí)際物料的高效節(jié)能工作裝置設(shè)計(jì)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(xiàng)目知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況（不超過10件）知識(shí)產(chǎn)權(quán)類別知識(shí)產(chǎn)權(quán)具體名稱國(guó)家（地區(qū)）授權(quán)號(hào)授權(quán)日期證書編號(hào)權(quán)利人發(fā)明人專利狀態(tài)實(shí)用新型一種測(cè)量滾動(dòng)摩擦系數(shù)的裝置中國(guó)ZL201621411240.12017.06.136220534廣西科技大學(xué)徐武彬李 茹李 冰劉萬(wàn)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(guó)ZL201210511025.92016.06.292125182廣西柳工機(jī)械股份有限公司陳 羽李 貝吳俊達(dá)有效發(fā)明專利一種大型裝載機(jī)裝配監(jiān)控系統(tǒng)中國(guó)ZL201710403519.82018.3.132843740廣西科技大學(xué)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(fù)合材料寬幅板材的大應(yīng)變軋制方法中國(guó)ZL201310126296.72015.03.251610250廣西工學(xué)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(guó)ZL201610351291.82017.12.052724815廣西科技大學(xué)楊小龍徐武彬高尚晗有效發(fā)明專利一種超高強(qiáng)度鋁合金板材的軋制方法中國(guó)ZL201610979048.02018.01.232789070廣西科技大學(xué)孫有平周 珊何江美有效發(fā)明專利一種動(dòng)臂自動(dòng)矯正裝置及矯正方法中國(guó)ZL201610163809.52018.03.022833058廣西科技大學(xué)徐武彬華慶寶李 冰莫 琦李慧

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

8、術(shù)獎(jiǎng)的情況已征得未列入項(xiàng)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(hào)論文專著名稱/刊名/作者年卷頁(yè)碼（ 年 卷 頁(yè)）發(fā)表時(shí)間（ 年 月）通訊作者（含共同）第一作者（含共同）1裝載機(jī)鏟裝過程仿真的物料堆建模方法研究/機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)鏟斗鏟裝阻力的離散單元法研究/廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)/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(jī)推土板性能仿真分析/工程機(jī)械/李貝 陳羽 李冰2017年第48卷19-23頁(yè)201

9、7年7月李貝李貝4滾動(dòng)摩擦系數(shù)工程測(cè)試方法與驗(yàn)證/李貝 陳羽 孫平 李冰 劉萬(wàn)鋒2017年第48卷29-322017年4月廣西柳工機(jī)械股份有限公司；廣西科技大學(xué)李貝5裝載機(jī)鏟斗斗齒數(shù)量對(duì)鏟裝性能影響的研究/建筑機(jī)械/陳羽 李貝 杜杏 陳前鋒 劉越2016年第2期54-58頁(yè)2016年2月陳羽陳羽6基于EDEM對(duì)碎石安息角形成過程中滾動(dòng)摩擦影響的分析/礦山機(jī)械/王彬 諶炎輝 謝國(guó)進(jìn) 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(yīng)用/煤礦機(jī)械/楚贊 諶炎輝 周德儉 謝國(guó)進(jìn)2015,36(10):278-2812015年10月楚贊楚

10、贊8液壓挖掘機(jī)配置需求創(chuàng)建過程研究/制造業(yè)自動(dòng)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(shí)產(chǎn)權(quán)屬本項(xiàng)目所有且不存在爭(zhēng)議，用于提名廣西科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的情況已征得未列入項(xiàng)目主要完成人的權(quán)利人（專利指發(fā)明人）的同意。(七) 項(xiàng)目完成單位取得的直接經(jīng)濟(jì)效益及其計(jì)算依據(jù)（裝載機(jī)）項(xiàng)目完成單位取得的直接經(jīng)濟(jì)效益 單位：萬(wàn)元（人民幣）項(xiàng)目總投資額2256自然年新增銷售額新增利潤(rùn)新增稅收創(chuàng)收外匯（萬(wàn)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(jì)65522.5813269.981495.61101931.9直接經(jīng)濟(jì)效益的有關(guān)說(shuō)明及各欄目的計(jì)算依據(jù)：1. 項(xiàng)目成果主要應(yīng)用于柳工5噸裝載機(jī)產(chǎn)品和部分挖掘機(jī)產(chǎn)品，各項(xiàng)數(shù)據(jù)由2個(gè)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(jī)械股份有限公司2015-2017年度財(cái)務(wù)報(bào)表。新增項(xiàng)目銷售額、新增項(xiàng)目利潤(rùn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接取自產(chǎn)品銷售利潤(rùn)表。；2. 新增銷售額=新增產(chǎn)品銷量*新增產(chǎn)品銷售單價(jià)（裝載機(jī)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(jià)）*單臺(tái)工作裝置不見占單臺(tái)整機(jī)成本的比例（挖掘機(jī)產(chǎn)品

12、）；3. 上表新增利潤(rùn)為產(chǎn)品毛利，計(jì)算公式=新增產(chǎn)品銷售額-新增產(chǎn)品成本；4. 新增稅收：項(xiàng)目計(jì)繳的稅費(fèi)中的企業(yè)所得稅、增值稅是按項(xiàng)目銷售收入在所有產(chǎn)品銷售收入中所占的比重分配項(xiàng)目應(yīng)承擔(dān)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(jì)算，2016年出口創(chuàng)匯按匯率6.9計(jì)算，2017年出口創(chuàng)匯按匯率6.51計(jì)算；6. 節(jié)支總額：應(yīng)用該技術(shù)節(jié)約制造成本；7. 產(chǎn)品生產(chǎn)量（裝機(jī)量）直接取自公司成本明細(xì)表。(八) 完成單位和其他應(yīng)用單位應(yīng)用情況表項(xiàng)目完成單位和其他應(yīng)用單位應(yīng)用情況表應(yīng)用單位名稱應(yīng)用的起止時(shí)間應(yīng)用單位聯(lián)系人/電話應(yīng)用范圍規(guī)模新增銷售額（萬(wàn)元）新增利潤(rùn)（萬(wàn)元）節(jié)支（萬(wàn)元）廣西柳

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

14、主要貢獻(xiàn)廣西科技大學(xué)項(xiàng)目第一完成單位，主要負(fù)責(zé)面向物料多樣化的土方機(jī)械作業(yè)阻力基礎(chǔ)理論研究、試驗(yàn)方法研究以及設(shè)計(jì)方法與制造工藝研究，并協(xié)助進(jìn)行推廣應(yīng)用。對(duì)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) 1、2、3均有貢獻(xiàn)，獲得授權(quán)發(fā)明專利ZL201710403519.8、ZL201610979048.0、ZL201610351291.0、ZL201610115765.9，及實(shí)用新型專利ZL201620721229.9、ZL201720631845.x、ZL201621411240.1，發(fā)表學(xué)術(shù)論文11篇。廣西柳工機(jī)械股份有限公司項(xiàng)目第二完成單位，負(fù)責(zé)工程化技術(shù)攻關(guān)與應(yīng)用推廣工作，制定了土方機(jī)械作業(yè)阻力測(cè)試方案，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)；

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