人工智能型液壓挖掘機節(jié)能技術創(chuàng)新與應用
2016年01月06日14:21
挖掘機是工程機械行業(yè)最具有代表性的產品，其技術水平決定了裝備制造企業(yè)的核心競爭力。傳統(tǒng)挖掘機無法從根本上解決燃油緊張、環(huán)保等問題，更無法實現(xiàn)高水平的智能化、信息化，成為工程機械行業(yè)發(fā)展的瓶頸，已經被列入中國制造2025發(fā)展綱要重點主題。
本項目開發(fā)的智能型挖掘機，業(yè)內首次實現(xiàn)“一機多用”和“互聯(lián)網信息化技術應用”,在發(fā)動機與液壓泵匹配技術、輕量化設計、能源多樣化等節(jié)能技術方面取得重大突破，有效解決了節(jié)能、環(huán)保以及燃油緊張等問題。主要創(chuàng)新點：
一、智能化技術創(chuàng)新應用：
1、人工智能技術
開發(fā)了具有人機交互界面的動作增益調節(jié)、電控優(yōu)先、合流功能調節(jié)技術，打破傳統(tǒng)挖機出廠設定單一模式，實現(xiàn)細分作業(yè)模式和多工況設定，綜合作業(yè)效率達到最大化，并實現(xiàn)“一機多用”。
2、互聯(lián)網信息化技術
首次建立以負載、油耗、挖掘效率等核心參數為目標的最優(yōu)目標模型函數。將挖掘現(xiàn)場實際“工況參數”通過互聯(lián)網實時上傳到中央處理器，通過目標函數自動分析計算，形成對應各種工況的最優(yōu)參數大數據庫，并實現(xiàn)了實時在線更新及遠程下載。提供多客戶，多工況，多參數需求的整體解決方案，從而大幅提升作業(yè)效率，擺脫對操作手的經驗依賴。
二、節(jié)能技術創(chuàng)新：
1、發(fā)動機與液壓泵優(yōu)化匹配技術
提出發(fā)動機與泵雙向優(yōu)化自尋優(yōu)控制方法，開發(fā)了發(fā)動機與泵靜動態(tài)匹配技術（雙MAP、PID動態(tài)調節(jié)、失速控制和AOCT自尋優(yōu)控制），實現(xiàn)整機較原機型節(jié)油8-10%。
2、工作裝置輕量化技術
首次突破700MPa高強度鋼板應用于挖掘機的設計、工藝、焊接質量控制技術，實現(xiàn)動臂、斗桿減重25%、在同等作業(yè)效率下節(jié)油11-13%。
3、油氣雙燃料發(fā)動機應用技術
突破突變載荷多策略瞬態(tài)控制技術，滿足發(fā)動機動態(tài)響應特性，響應時間達到柴油單燃料原機同等水平，實現(xiàn)平均燃油替代率70%以上，降低燃料成本20%。
4、液壓混合動力技術
研制出集成主泵、超越離合器、變量馬達的液壓混合動力系統(tǒng)，自主開發(fā)液壓混合動力系統(tǒng)精確控制技術，達到節(jié)能5-8%。
上述關鍵技術創(chuàng)新及應用已經通過中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，鑒定結論為：整機性能達到國際先進水平，其中發(fā)動機與液壓泵雙MAP和AOCT自尋優(yōu)匹配控制、輕量化及雙燃料技術達到國際領先水平。
該項目成果主要應用于全系列挖掘機，參與葛洲壩、長沙地鐵2號線等多項重點工程項目建設。連續(xù)4年實現(xiàn)市場占有率第一，新增銷售額20億元，新增利潤3億元。
項目申請發(fā)明專利25項，已授權10項。發(fā)表論文6篇，承擔國家“863”項目子課題1項，國家科技支撐計劃1項。本項目順應工業(yè)4.0，切合國家“一帶一路”建設及高端裝備制造業(yè)轉型升級需求，體現(xiàn)了國產挖掘機技術水平首次超越外資品牌，引領了挖掘機行業(yè)技術的發(fā)展。
獲獎等級：一等獎
完成單位：1、三一重機有限公司 2、南京工業(yè)大學 3、天津工程機械研究院
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