小型挖掘机生产可行性研究报告

小型挖掘机生产可行性研究报告山东大学建材与技术建设机械研究中心.06小型挖掘机生产可行性研究报告1．小挖在世界各地生产情况发达国家和地域大规模基础建设早于60年代结束，从70年代起国际上已形成小型液压挖掘机需求市场。小挖即使只有20多年生产历史，但发展非常快速，在1990年已达成67000台，占挖掘机总产量46％。当今小型挖掘机主要生产厂家：1.1日本（1）小松制作所（KOMATSU），主要产品为PC02(475kg)、PC05（1300kg）、PC10（2380kg）、PC20（2930kg）、PC30（3330kg）、PC40（4230kg）及PC60（6000～8000kg）等。（2）日立建机（HITACHI），主要产品为UE15(1300kg)、UE20（2340kg）、UE30（2950kg）、UE40（3420kg）及UE50(4500kg)等。（3）久保田企业（KUBOTA），主要产品为KH21(730kg)、KH36(1180kg)、KH41（1460kg）、KH51（2415kg）、KH66（2820kg）、KH101（3560kg）、KH151（4890kg）及KH191（5690kg）等。（4）神户制钢所（KOBELCO），主要产品有1500kg和3500kg等。（5）洋马企业（YANMAR）主要产品为B12（1170kg）、B17（1270kg）、B22（2170kg）、B27（2770kg）、B37（3270kg）、B50（4300kg）及YB401W（3800kg）等。（6）石川岛播磨企业（IHI），主要产品为IS10G（1200kg）、IS12G（1300kg）、IS28G（2600kg）、IS30G（2800kg）、IS45G（4500kg）及TB68（6800kg）等。1.2美国（1）梅尔罗伊企业（MELROE），主要型号56（1330kg）、76（2190kg）、100（3300kg）、116（4200kg）、220（1406kg）、225（2272kg）及231（3300kg）等。（2）迪尔企业（JOHNDEERE），主要型号15（1328kg）、25（2915kg）及30（2860kg）等。（3）格尔企业（GEHL）（4）山猫企业（BOBCAT），主要产品为X—220（1300kg）、X225（2272kg）及X—231（3300kg）。1.3德国（1）艾尔曼企业（AIRMAN），主要产品为HM7S（700kg）、HM15S(1430kg)、HM20S(2340kg)、HM25S(2500kg)、HM30S(2895kg)、HM35S(3345kg)及HM45S（4500kg）等。（2）雪孚（SCHAEFF），主要机型为HR1（720kg）、HR02（1290kg）、HR4A(2290kg)、HR8A(3150kg)、HR18（4680kg）及TB15（1135kg）等。（3）阿特拉斯—魏豪森（ATLASWEYHAUSEN），主要产品为404（1420kg）、100B（1240kg）、360（3370kg）、360（3655kg）。1.4英国（1）JCB企业，801型（1200kg）、803型（2900kg）、1989年投放市场。（2）POWERFAB企业，主要型号为1500（11.2KW）、1700(14.7KW)，年产量在3000～3500台。1.5法国佩焦企业（PEL—JOB），主要产品为EB10（1050kg）、EB12（1245kg）、EB14（1370kg）、EB16（1610kg）、EB22（2230kg）、EB36（3520kg）、LS（3580kg）、EB60（6750kg）及LS286（3080kg）等。1.6意大利（1）法伊企业（FAI），1989年拥有KOMATSU生产许可证。年产量在2500～3000台左右，主要产品是212型（1230kg）、222型（2255kg）、230型（2930kg）及235型（3330kg）等。（2）YGRY企业，主要产品为Y12（1325kg）、Y14（1410kg）及Y22（2470kg）等。1.7奥地利劳森企业（NEUSEN）。主要产品为1.2/2.5/3.5/4.5/8.0/12.5T1.8瑞典代纳帕克（DYNAPAC），主要产品为VD151（1400kg）、VD251（2420kg）、VD351（3200kg）及VD451（4300kg）等。1.9韩国大宇(DAEWOO)，主要小挖有DH50（5000kg）、DH55（5500kg）等机器。国外挖掘机售价以下：1200～1300kg——1.8～2.5万美金；2200～2800kg——3.0～3.9万美金；3200～3600kg——3.8～4.5万美金；4500kg——4.2～4.8万美金；5500kg——5.2万美金。1.10国内微型液压挖掘机主要生产厂家情况国内在80年代初便开发微型挖掘机，主要以上海建筑机械总厂，贵阳矿山机械总厂为主，但都没有形成规模。直到1989年，广西玉林柴油机厂引进法国PEL—JOB样机开发出WY1.3，1993年引进日本AIRMAN开发出WY2.5、WY3.5挖掘机，基本形成了系列化、规模化生产。主要生产厂家以下。（1）玉柴机器股份有限企业，是国内最大微型液压挖掘机生产厂。主要产品为WY1.3（1989年开发，价格8～9万）、WY2.5、WY3.5（1993年开发，价格21～24万）及WY80（开发，价格36万）四种机型，斗容量0.04～0.30m3，年产量500～700台。其中WY80是新产品，年内准备生产15～30台。下六个月准备开发WY60挖掘机。各种机型关键件都采取进口件，质量得到一定确保。企业口号是“宁愿质量好、价格贵产品，也不能生产质量低下、价格低廉产品”。建厂初衷是瞄准国外市场，因为在欧洲总代理在德国，德国马克贬值、机器外观改型落后，造成欧洲市场萎缩，而美洲市场还未大幅度开发，故现在主要是面对国内市场。已在主要城市开设了16哥办事处，愈加大了对市场投入。（2）贵阳矿山及其厂，WY3.5（斗容量为0.15m3）机型，年产量0～30台。原及其是香港投资，1991年购置日本IHI（石川岛）样机开发出来，主要面对国外市场，因为谷C.C.JOHNSON合资而放弃了它生产。现在国有这一块企业准备重新生产它，毕竟图纸、模具与工装都是现成，加上贵矿娴熟技术基础，很快能恢复了生产。（3）韶关挖掘机厂，WY1.5机型，年产量0～100台。在玉柴WY1.3基础上1991年开发出来。技术尚停留在90年代早期水平。因为末岛初机器销售看好，加上机器可靠性确实存在一定问题，企业领导要加大对该产品投入，关键件都采取进口件，加大对国内市场投入。（4）北京建筑机械厂，BJ80机型（斗容量为0.15m3）。开发出来，已生产了靠近20万台，销售价格在17万元左右。因为系统采取国产液压件，故先进性、可靠性存在一定问题。现在产品主要问题：回转速度低，仅有6～7rpm；行走速度低，不到2km/h；多路阀失效、漏油；行走马达无停车制动器。现在企业领导已注意到这个问题，准备加大投入，主泵、主阀、行走马达采取进口件，但企业面临改制与搬迁，生产存在问题。（5）银川长庆机械厂，WY3.5挖掘机，在玉柴WY3.5挖掘机基础上于初开发出来，并在年内生产了6台。该产品主要件采取国产液压件，回转支撑、油缸、底盘部分件等为自制，成本较低，销售价在16～17万左右。现在产品主要问题：回转速度低，仅有6～7rpm；行走速度低，小于3km/h；多路阀失效、漏油；行走马达无停车制动器；齿轮泵可靠性低。企业准备采取进口恒功率制动器，进口多路阀，加上采取多路阀合流，使回转速度加大到10rpm左右。因为资金不到位，生产已停顿。（6）烟台大宇工程机械企业，主要产品为DH55挖掘机，售价31万左右，年产量0～100台，因为DAWOO在中型挖掘机DH200和DH300上做得很好，故对DH55生产与销售不重视。（7）上海建筑机械厂，WY15机型（斗容量为0.15m3），现已不生产。（8）山东临沂装载机厂，WY20机型（斗容量为0.20m3），年产量0～30台，现基本不生产。（9）天津静海良王挖掘机企业，在废旧汽车底盘上开发简易挖掘机，产量在3800多台左右，售价只有19000/45000元左右。2.小型液压挖掘机主要特点2.1工业造型技术得到了很好应用，加上工程塑料利用，使驾驶室（司机棚）、发动机、平台和框架等采取流线设计，大圆弧过渡，加上各种油漆相配，使整机显得流畅、明快宜人。2.2橡胶履带行走，不损伤路面，降低震动。已由整体式橡胶履带（COMPACTRUBBERCRAWLER）向链节式橡胶履带（COMPACTRUBBERCRAWLER）发展，增加可换性。如KOBELCO2.3大都在回转平台与工作装置之间设计由转向头，工作装置可左右偏转（50～80度偏转），尤其在狭窄地作业时，平台不做回转而摆开工作装置便可完成挖掘机写在；也有在动臂上设计有转向头，愈加降低摆动半径，如日本KOBELCO、IHI；法国PEL－JOB。设计转向头还有一个目标，便是能够降低运输长度，降低运费。2.4可配装多个隶属工作装置，如推土铲、正铲斗、抓斗、液压锤、液压镐、压路机、开沟机、割草机、钻孔机、扫地机（扫雪机）、刨削机等。降低用户投入，增加机器可使用性。在这方面美国BOBCAT、GEHL、法国PEL－JOB和德国做得很好。2.5为增加机器横向作业稳定性，底架部分左右履带架之间距离可调（经过两个油缸来实现），推土板宽度能够加宽，如奥地利NEUSEN。2.7机器在斜坡上作业，为保持座椅平面水平，底架设计有举升油缸来调整回转平台水平，最大可达15度，如奥地利NEUSEN。2.8为了解机器挖掘较深时作业情况，驾驶室能够用油缸顶升起来，以增加操作者事业，PREL－JOB与SCHAEFF；确切了解机器挖掘半径和完决深度，在铲斗上安装传感器，在驾驶室内就能够确切了解机器挖掘半径和挖掘深度。2.9多路阀多置在平台内，驾驶室下，为方便使用维修，驾驶室（司机棚）可前翻（大多数机型）或侧翻（玉柴机器）。2.10驾驶室装备暖风机，在冬天严寒天气可提升驾驶室内文牍，而在酷热夏天，驾驶室前玻璃可翻转，增加空气流动性，不致使驾驶室内温度过高。通常来说，极少装备空调，主要受到空间位置与发动机功率限制。2.11回转马达、回转减速机、中央回转接头与回转支撑做成一体，结构紧凑方便装配。这种减速机由意大利REGGIANARIDUTTORI企业生产。2.12行走驱动采取行星式轮边减速器加内藏式柱塞马达一体化结构，简化结构，尺寸紧凑。3．国内国际微型挖掘机市场分析国内生产WY20～32厂家大多为合资企业，怎样非日立HITACHI，小松山推KOMATSU，烟台大宇DAWOO，常林当代HYUNDAI，成都神钢KOBELCO，徐州卡特CATERPILLAR，贵阳詹阳C.C.JOHNSON，鞍山一工LIEBEHERR等。其余为四川长挖、上建、北建、杭重、抚顺重工、合肥万方、柳工股份、洛阳一拖等，年产量以达成1台左右，设计纲领超出15000台。加上每年都有1500～3000台二手机加入，所以在这个中吨位机器市场上，我们没有必要去争夺。（国内生产WY20挖掘机售价在56～75万，合资产品售价在70～90万）。而在削吨位挖掘机大有市场潜力可挖，主要集中在3.5～12.5吨，而现在国外著名生产商对这个市场都没有重视。假如可能，在2～5年能在这个吨位上形成系列化，达成1000台以上规模，应该是非常有前途。日本是生产与销售最大国家。因为日本国土狭小，建筑物密集，小挖是首选机器，所以日本本身又是小挖最大消费市场，60％产品在国内销售。1990～小挖产量一直稳定在45000至60000台左右，在挖掘机产量中拥有率稳定在40～60％左右。（因为出口价格问题，90年代后期，在欧洲加大投入，实现本土化生产与销售，在日本生产只有21000台）现在西欧每年需求在30000台左右，北美发展非常快速，近年需求在10000台左右，中东需求在5000台左右。日本市场已趋于稳定，欧洲与北美发展快速，每年增加在20％以上。新兴发展中国家和地域，如南美、南非、北非、东南亚和澳洲等地方也在稳步发展。只湾地域每年需求量也在600～1000台。而我国，伴随国民经济连续快速发展，小挖国内市场也出现了快速增加态势。能够可观估量，到市场需求量在5000台以上。3.1WY1.3/WY1.5挖掘机现在玉柴生产量500～700台，韶关50台，主要在国内销售。玉柴最大产量700多台，那时主要销往德国，在国内销售不到100台。该机器按照国内一些教授说，玉柴小挖（WY1.3）在国内卖6～7万元（1995年语）是没有市场，不过玉柴还是坚强生存下来，而且在国内发展很快。WY1.3/WY1.5销售价6.5～8.5万元（经销价6.0～7.2万元）能在国内销售，主要原因还是广大农村市场，在政府部门销售比较少。因为在广大农村，使用很方便，转移也很方便，而且运输廉价，用手扶拖拉机便可运输。广泛用在砖瓦厂，农场、市政建设、公路建设等。3.2WY2.5/WY3.5挖掘机现在玉柴WY3.5挖掘机产量约为200～300台。玉柴目标为300台。WY2.5/WY3.5挖掘机显著特点是适合农用车运输，而且能够往农用车上装土。WY2.5/WY3.5挖掘机售价约20.5～21.0万及22.5～23万元（经销价18万和20万元）。3.3WY5.5/WY8.0挖掘机针对在一些工作场所，需要挖掘3.5m以下地方，而且能够往东方车上装土。这两种机型比较适合。现在烟台DAWOO生产DH5.5，产量约80台左右；北建生产BJ80，玉柴生产WY80，南特NT80还没有形成产量，但客户反应比很好，认为比较适合中国国情，购置愿望强烈。现在产量生产不出来。5.5/8.0吨挖掘机售价在30万（经销价28万）和36万（经销价31万）左右。3.4WY12.5挖掘机最适合在城市高层建筑建设以前地下车库施工，中型挖掘机太大，工作不方便；而WY8.0以下挖掘机太小。现在只有北建和山东临沂生产，产量在20～40台左右。售价约42～45万左右。4．针对现实状况国内企业发展思绪4.1生产安排在生产之初，只能组装，充分利用周围大型生产厂家和配套生产企业。4.2主要关键外协、外购件有些零部件必须是进口，如主泵、阀类、行走马达、回转马达、油管等。如考虑到出口，发动机必须是进口件等。现在国际上小型挖掘机零部件已经非常成熟，系统设计、选型及采购也非常方便。（1）泵主要生产厂家为NACHI，KAYABA，UCHIDA。B）回转马达主要生产厂家为NACHI，KAYABA，BONFIGLIOLI，BREVINI，SOM。（2）行走马达主要生产厂家为NACHI，KAYABA，BONFIGLIOLI，BREVINI，SOM。（3）多路阀主要生产厂家为NABCO，KAYABA，HUSCO，REXROTH，UCHIDA，HYDROCONTROL。（4）油缸因为国产油缸尤其是斗杆缸可靠性差，故能够考虑进口，如KAYABA，REXROTH，BONDLIOLI&PAVISI，HYDROPOWER。（5）油管与接头意大利MANULI，美国PAKER，OILEQUIP，日本BRIGESTONE。4.3加大培训力度中国众多国营工程机械生产商一直停顿不前，发展迟缓，其中一个主要原因是缺乏专业技术人员。企业文化主要在于怎样形成敬业爱岗，以企业为荣，工作责任心等等。4.4构建销售网络与各地工程机械销售商合作，构建一个强有力销售队伍。实际工作中主动很主要，这是中国实际国情，尤其在一个新产品进入市场。现在小型挖掘机对于整个中国市场还是比较陌生，故做好经销商还是单打独斗小企业。主要销售网络能够在珠江三角洲和长江三角洲。“衙门”是我们最大市场，怎样走好“衙门”是我们最大问题。举一个简单例子，是玉柴销售方法。玉柴近期理想是在国际上著名挖掘机品牌还未进入中国市场时快速占领市场。尽管玉柴只有340多人，但现在玉柴在国内有16个办事处，目标要每一个市场上都要有玉柴产品出现，要人们认识到玉柴。NT45LS液压挖掘机设计方案一、主要性能参数整机重量（kg）4,000标准斗容（m3）0.15发送机功率/转数（kW/rpm）25/2,000液压系统主工作压力（MPa）21＋4（过载压力24）平台最高转数（r/min）≥12接地比压（kPa）≤35行驶速度高速/低速（km/h）≥4.5/2.5爬坡能力≥30°（58％）工作装置偏摆角左/右80°/45°最大挖掘高度（m）≥5.0最大卸载高度（m）≥3.5最大挖掘深度（m）≥3.6最大挖掘半径（m）≥5.5运输长度长×宽×高（m）≤5.5×1.7×2.5二、设计标准在广西玉柴YC35/湖南山河SWE4.2挖掘机基础上开发NT40挖掘机，主要遵照以下设计标准：1.采取成熟，先进NACHILoadSensing（负载敏感）系统，力争在系统设计上较玉柴YC35/山河SWE4.2高一个档次，同时也为以后产品出口打下良好基础。2.控制整机重量～4，000kg，方便在广大农村能够用农用车装车，运转。（如换装钢履带，整机重量～4，100kg，斗容，工作范围较玉柴YC35/山河SWE4.2略大，所以能够标称NT45LS）3.确保挖掘深度，卸载高度分别在3，600/3，500mm以上，便于挖沟喝装卸5吨东风直卸车。4.采取先进成套电气监控系统，美化司机室内部布局及装饰，提升小挖掘整机档次。5.动臂，斗杆结构参数不做大改变，头容加大到0.15m3。6.全部油缸参数同玉柴YC35不做大改变（尤其是动臂油缸和斗杆油缸），方便能通用，降低供货及售后服务负担。7.低架长，宽基本同SWE4.2，加大机器作业纵，横向稳定性;控制整机宽度，便于用农用车装车，转运。8.充分发挥南特企业已经有优势，动臂根铰，前叉采取KOMATSUPC200，DAEWOODH200/230类似铸刚件结构（初定材料为ZG35SiMn），同时将动臂根铰轴套加大20mm（Φ100mm—Φ120mm），增加动臂结构强度和焊接工艺性。9.以相交履带作为标准配置同时，考虑换用块式挂胶履带，钢履带可能性。10.整机总高控制在2，500mm，平台总宽1，500mm，低架总宽1，630mm，机器总宽1，650mm（推土铲宽度）。确保能够开进最大号集装箱，为今后产品出口打好基础。三、综合设计思想1．底盘1.1底架长，宽基本同SWE4.2，加大挖掘机作业稳定性。1.2四轮等底盘件暂时不做改变。如能采取南特产品，最好！1.3回转支承采取大模数m＝6，z=80，x+0.5(进口件，韩国信一企业产品).1.4推土铲宽度加大到1，650mm，较履带外宽大30mm以提升机器经过性能，降低履带磨损。另，能够考虑设计经过螺钉上紧方式加宽推土铲400mm。1.5优化推土铲焦点布置，在推土油缸不变前提下确保推土高度，深度分别达成250/350mm，提升整机经过性能以及上下车能力。2．平台2.1保持SWE4.2平台宽度1，500mm，在座椅位置不变情况下，愈加方便操作者就座舒适性；尾部最大回转半径为1，600mm。2.2在SWE4.2基础上，发动机位置右移20mm，增加发动机散热器通风空间改进系统散热性能。2.3工作装置右移3mm（相对平台偏心52mm－55mm），优化偏转结构设计以防止因制造误差引发偏转油缸与平台干涉。2.4平台前梁垂直布置;左，右梁及圆弧过渡BOBCAT305机型。2.5大圆弧整体铸造式配重块同SWE4.2。2.6与工作装置连接有两种方案，a）采取焊接式转向头，依照动臂根铰设计作对应设计优化，此为出口机型标准配置；b）不设计转向头，为国内销售型（可节约成本￥4，000元）。转向头能够考虑整机铸造铸钢件。2.7注意与翻转框架与平台铰接设计，可参考SWE4.2设计。3．工作装置3.1优化动臂设计，在参考SWE4.2基础上，动臂弯度能够考虑控制在125°左右。适当减小动臂长度（50～100mm），在保持卸载高度（≥3，500mm），卸载距离同时，有效地加大挖掘深度。同时确保能挖掘推土铲前面土壤，提升发生陷机时自救性能（极限位置斗齿尖与推土铲干涉20～50mm）。3.2保持斗杆油缸铰点与斗杆根铰位置，动臂根铰与动臂油缸活塞杆铰点位置相对保持不变。改动臂根铰，前叉为同NT80/60焊接铸钢件设计，加强强度与可靠性，改进工艺性。3.3斗杆设计保持SWE4.2不变（1，600mm），加强根铰部分设计。3.4采取南特生产PC60/55型焊接斗齿；注意在加强卸载性情况下，增加耳板与主梁和斗底强度。斗容量在0.15m3，在YC35基础上斗宽及长度不变，斗深略加大，注意齿唇板设计，增加铲斗耐用性。4．动力系统4.1采取常柴ZN490，“大马拉小车”原理，降低发动机负荷，增加发动机可靠性。要求生产厂家调整发动机标定功率为25kw◎2，100rpm（间歇功率II，SAE1995Net）。4.2采取加大风扇以增强系统散热性能（风扇直径￠420mm）。4.3采取24V大功率开启电机（4.5kW）和发电机。4.4采取可靠性好、安装方便进口KTR整体式联轴器。4.5采取加大设计散热器（散热面积≥12.5㎡），有效降低油温与水温。4.6采取硅油橡胶复合减振器，确保橡胶硫化硬度为70~75ShoneA以满足发动机全程转速范围内减震性能（要求：低速700~1300rpm，不发生显著谐振以防止损坏风扇；其余，机器中等以上负荷工作是系统隔振性能良好）。4.7采取适合恶劣环境作业预滤式空滤器，布置到液压油箱后面、液压泵进油管上部位置。注意进气隔热设计。5．液压系统系统采取日本NACHI企业LOAD-SENSIN系统，提升整机档次：5.1液压泵为NACHIPVB-2K-505，q＝（50+5）ml／r，多路阀不需要额外回转泵。5.2主阀采取NACHIDPKT04-4P5G-AA＊＊＊＊＊LOADING–SENSING多路阀，带动臂锁定功效，确保真正意义上行走直行功效，操作性好，反馈速度快，压力损失小，低温操纵型好。整个多路阀包含推土、辅助、回转、斗杆、左行走、右行走、动臂、铲斗共8个工能阀片（优于德国LINDE和REXROTH独立回转设计），回转偏转选择功效由2位6通电磁阀控制。5.3回转马达采取NACHIPCL-120-18B-1S2-＊＊＊＊＊，i＝17.7，q＝22.1ML/R。带二级缓冲阀。马达为柱塞马达，在液压清洁度得到确保情况下（NAS16389级），较摆线马达容积效率高，可靠耐用。5.4行走马达采取NACHIPHV-390-53B-1＊＊＊＊＊，i＝52.73，q＝23.6／14.2cc/rev。带常闭式机械制动器，双速输出（出场默认设定位低