進(jìn)入新世紀(jì)以來，伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國產(chǎn)泵車制造技術(shù)取得長足進(jìn)步，促進(jìn)了商品混凝土產(chǎn)業(yè)不斷成熟。盡管泵車造價不菲，但在追求施工效率的今天，也越來越被建筑市場用戶所接受。
起初，泵車的市場競爭主要集中在產(chǎn)品可靠性和故障率低上。后來，競爭又逐漸向泵送壓力、泵送性能、支腿系統(tǒng)、臂架減震、節(jié)能降耗等技術(shù)細(xì)節(jié)上轉(zhuǎn)移。近年，“橋長比”不知不覺間成了泵車市場競爭的一大賣點(diǎn)。筆者發(fā)現(xiàn)，在媒體報道和產(chǎn)品樣本中，“最優(yōu)橋長比”、“最大橋長比”、“最佳橋長比”等泵車叫賣廣告口號明顯增多。
“橋長比”漸成競爭熱點(diǎn)
據(jù)專家解釋，“橋長比”是指底盤橋軸數(shù)與臂架長度（實(shí)際上是指臂架的最大垂直布料高度，業(yè)內(nèi)通俗叫法）的比值。對于用戶來說，在同樣的底盤上能夠裝載的臂架越長，意味著泵車購置成本及使用成本的降低，更是泵車提升道路通過性和場地適應(yīng)性的集中體現(xiàn)。其技術(shù)的核心價值簡單概括為，采用盡可能低的卡車底盤成本，卻能把混凝土泵送得更高、更遠(yuǎn)。
在國產(chǎn)泵車發(fā)展初期和中期，“橋長比”基本維持在10~13之間。比如：早在1977年，我國第一臺自行設(shè)計研制的2橋底盤23米泵車，“橋長比”為11.5。后來，陸續(xù)開發(fā)或引進(jìn)了2橋底盤26米泵車“橋長比”是13，3橋底盤37米泵車“橋長比”是11.33，4橋底盤42米泵車“橋長比”是10.5。而發(fā)展到后期時，隨著技術(shù)的進(jìn)步，“橋長比”也取得了可喜進(jìn)步。比如，4橋底盤的泵車臂架可以做到44米、45米、46米、47米、48米等。
進(jìn)入“十一五”后，隨著高層建筑的日益增多，泵車臂架長度更是進(jìn)入了瘋狂飆升階段，“橋長比”也成為廠商角逐市場的殺手锏，激戰(zhàn)正酣。
2006年，三一重工率先推出了6橋底盤的66米泵車，“橋長比”為11，刷新了由德國普茨邁斯特于1986年創(chuàng)造并保持了20年的6橋底盤62米（橋長比”為10.33）世界紀(jì)錄，而后揚(yáng)眉吐氣地高調(diào)申報并獲得了吉尼斯世界紀(jì)錄。
為了捍衛(wèi)自己的全球行業(yè)霸主地位，普茨邁斯特2008年初隆重推出10橋半掛式底盤的70米泵車，奪回了世界紀(jì)錄。這臺泵車“巨無霸”看上去很彪悍，但不幸的是，“橋長比”卻大幅縮水下降到7，致使泵車的道路通過性和場地適應(yīng)性大打折扣。
不過，這一紀(jì)錄沒存活多久，同年又被爭強(qiáng)好勝的三一6橋底盤72米泵車取而代之，“橋長比”為12。普茨邁斯特這個泵送機(jī)械的老前輩引以自豪的70米泵車，比今年成為其“少東家”的三一于2011年最新推出的9橋底盤86米泵車，橋長比還小了2.56，看來這頭年過半百的“大象”真是老朽了，在“橋長比”這條發(fā)展道路上根本走不動了。德國泵車的另一高端品牌施維英在“橋長比”上似乎也無長進(jìn)。
可以說，跟國外同行相比，國產(chǎn)品牌在“橋長比”上已經(jīng)占據(jù)了壓倒性優(yōu)勢。2009年，三一推出了3橋46米泵車和4橋56米泵車，將“橋長比”分別提高到15.33和14，時為“橋長比”最大的泵車，即在同橋數(shù)底盤上臂架長度最長的泵車。三一通過優(yōu)化臂架內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在確保整車重量不增加或小幅增加的前提下提高臂架長度。在底盤承載沒有發(fā)生變化的情況下，使臂架的穩(wěn)定性和疲勞壽命較老款泵車有所提升。
真是“強(qiáng)中更有強(qiáng)中手”。之后，中聯(lián)重科得益于2008年收購的意大利混凝土機(jī)械巨頭CIFA公司，雙方技術(shù)在進(jìn)行深度融合和協(xié)同的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮“1+1>2”的資源整合優(yōu)勢，研發(fā)人員對獨(dú)創(chuàng)的臂架結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計，在今年上半年先后研制出3橋底盤49米臂架泵車和5橋底盤63米臂架泵車（均已交付使用），又將“橋長比”提升到一個新高度，引起了業(yè)界極大關(guān)注。
至此，經(jīng)過四十多年的發(fā)展，泵車的“橋長比”好像進(jìn)步得相當(dāng)可以了，那么今后還有發(fā)展的空間嗎？
“山窮水盡疑無路 柳暗花明又一村”
的確，隨著臂架長度紀(jì)錄的不斷攀升刷新，研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臂架長度超過70米后，“橋長比”呈現(xiàn)大幅衰減趨勢，這成為設(shè)計超長臂架泵車“橋長比”優(yōu)化的瓶頸，如何突破這個瓶頸呢？更可怕的是，臂架越長，臂架失穩(wěn)、斷裂的風(fēng)險越高?？梢姡粋€老大難的泵車技術(shù)課題，像一座不可逾越的高山，橫亙在中外泵車界的設(shè)計人員面前。
這不難想象，隨著臂架的加長，臂架的質(zhì)量增加，對底盤的承載能力要求同步提高，橋軸數(shù)隨之增加，而臂架長度與底盤橋軸數(shù)之間的比值關(guān)系曲線變化會更大。三一的9橋86米和普茨邁斯特的10橋70米泵車便是最好的例證。那么，難道泵車“橋長比”優(yōu)化設(shè)計技術(shù)真的無計可施了嗎？
人類在工程科技上的發(fā)明創(chuàng)造力總是源源不斷。當(dāng)泵車設(shè)計師對一種新材料技術(shù)引起了極大興趣時，在臂架材質(zhì)輕量化設(shè)計理念指導(dǎo)下，似乎找到了解決泵車“橋長比”優(yōu)化設(shè)計難題的靈感。
中聯(lián)重科旗下的CIFA公司自2001年開始，經(jīng)過8年對在多個領(lǐng)域已成功應(yīng)用的碳纖維復(fù)合材料技術(shù)潛心研究，創(chuàng)造性地首次將碳纖維復(fù)合材料技術(shù)應(yīng)用在泵車臂架上，于2008年開發(fā)出全球第一臺碳纖維復(fù)合臂架泵車K45H，形成新的產(chǎn)品系列CARBOTECH。K45H采用4橋底盤5節(jié)臂架，其中最后兩節(jié)臂由輕于鋼材的碳纖維材料制成，最后兩節(jié)碳纖維布料桿比傳統(tǒng)的全鋼臂架重量輕25%。
全球首臺碳纖維復(fù)合臂架泵車K45H
盡管全球首臺碳纖維復(fù)合臂架泵車K45H的“橋長比”只有11.25，但是意義重大，它為工程機(jī)械的輕量化設(shè)計打開了一扇門，也從此掀開了人類研制泵車發(fā)展史上的新一頁。由于它的問世，使超長臂架泵車的“橋長比”優(yōu)化設(shè)計出現(xiàn)了令人激動的希望曙光。真可謂，在傳統(tǒng)的全鋼臂架泵車“山窮水盡疑無路”之時，卻走到了碳纖維復(fù)合臂架泵車這“柳暗花明又一村”。
2010年4月，在德國慕尼黑舉行的全球工程機(jī)械行業(yè)規(guī)模最大的博覽會bauma展上，以中聯(lián)英文商標(biāo)ZOOMLION-CIFA聯(lián)合品牌命名的K45H、K62H（5橋底盤62米臂架，“橋長比”為12.4）CARBOTECH系列泵車驚艷亮相，駐足圍觀者嘖嘖稱奇，在全球泵車制造領(lǐng)域引起轟動，獲得全球工程機(jī)械領(lǐng)域如潮般的贊譽(yù)。
通過材料創(chuàng)新，使泵車臂架在確保強(qiáng)度足夠的同時，比采用傳統(tǒng)材料生產(chǎn)的產(chǎn)品自重至少減輕25%（隨著臂架加長減重更多），成功跨越了擋在泵車設(shè)計者面前的大山。在K45H問世次年，即實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并銷往全球各地，經(jīng)過CIFA臂架疲勞測試平臺嚴(yán)格考核和用戶長期使用實(shí)踐考驗(yàn)，證明碳纖維材料用于泵車臂架取得了巨大成功。
2011年12月11日，中聯(lián)重科3橋底盤50米碳纖維臂架泵車震撼問世，“橋長比”為16.67，創(chuàng)造了世界泵車行業(yè)的“橋長比”之最，產(chǎn)品性價比優(yōu)勢突出。
繼2010年K62H首先推向中國市場后，中聯(lián)重科在2011年9月又推出6橋底盤7節(jié)臂架80米碳纖維復(fù)合臂架泵車（第4、5、6、7節(jié)臂采用碳纖維材料）“橋長比”為13.33，這明顯超出了三一66米和72米泵車的“橋長比”，甚至比三一的86米泵車的“橋長比”還大了3.77，并申報獲得了碳纖維復(fù)合臂架泵車吉尼斯世界紀(jì)錄。中聯(lián)重科研發(fā)人員表示，如果按照這個“橋長比”曲線變化規(guī)律推算，中聯(lián)重科僅用8橋底盤即可制造出臂架超過90米的泵車。
毋庸置疑，碳纖維新材料技術(shù)引發(fā)了泵車臂架設(shè)計劃時代的革命，它讓泵車在保持一個絕對優(yōu)化的“橋長比”基礎(chǔ)上，將臂架的垂直泵送高度和水平輸送距離再向上向前同步延伸，這更加提高了混凝土澆筑施工的覆蓋范圍和靈活性。
工程機(jī)械材料進(jìn)入碳纖維時代
對于機(jī)械設(shè)備而言，鋼鐵是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料。然而，在人類科技日新月異的發(fā)展過程中，鋼材并非能“包打天下”，因?yàn)樾虏牧霞夹g(shù)革命也如火如荼。今天，碳纖維復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于工業(yè)品和民用生活用品中，并且應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)多樣化的趨勢。因此，碳纖維被認(rèn)為是高科技領(lǐng)域中新型工業(yè)材料的典型代表，為全球發(fā)達(dá)工業(yè)國家所矚目。
那么，碳纖維有哪些神奇之處備受追捧呢？為何能與工程機(jī)械產(chǎn)品結(jié)緣呢？
據(jù)資料介紹，國外科學(xué)家發(fā)明的碳纖維（carbon fiber，簡稱CF）是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料，由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)。它的比重不到鋼的1/4（兩個女工就可以抬起一節(jié)碳纖維臂架），碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。
顯而易見，泵車臂架采用碳纖維材料對提高“橋長比”大有裨益，不妨用直觀的數(shù)據(jù)對比一下。因?yàn)閺募夹g(shù)的經(jīng)濟(jì)性上考量，碳纖維材料應(yīng)用于泵車主要針對長臂架和超長臂架，所以，這里以目前市場上暢銷的主導(dǎo)品牌臂架在60米以上泵車為例，比較一下全鋼臂架與碳纖維復(fù)合臂架的“橋長比”。
千萬不要小看同橋軸數(shù)底盤或同臂架長度“橋長比”之間的微弱差距對比，記得有個洗衣機(jī)品牌的廣告語：“超薄一小步，科技一大步”。泵車的“橋長比”中凝聚著產(chǎn)品設(shè)計師們的研發(fā)智慧和技術(shù)市場競爭力。
以中聯(lián)重科80米碳纖維復(fù)合臂架泵車為例，不僅僅是“橋長比”得到了可喜的優(yōu)化，“橋長比”還帶來了更多的優(yōu)點(diǎn)：
碳纖維復(fù)合臂架徹底解決傳統(tǒng)鋼材臂架疲勞開裂的問題，實(shí)現(xiàn)臂架“無疲勞（No Fatigue）”，使用壽命延長至30年；
碳纖維技術(shù)的應(yīng)用使80米泵車臂架重量減輕40%，將6橋底盤的承載能力發(fā)揮到極致，與傳統(tǒng)60米級泵車臂架的重量相當(dāng)；
緊湊型7節(jié)臂折疊技術(shù)，基于仿生6節(jié)臂專利技術(shù)開發(fā)，整車長度較同類產(chǎn)品短40%，轉(zhuǎn)彎半徑更小，場地適應(yīng)性更好；
通過全工況載荷模擬和計算，全面應(yīng)用CIFA臂架安全技術(shù)，載荷分布均勻，臂架重心較同類產(chǎn)品低10%，整車安全穩(wěn)定；
多級伸縮腿專利技術(shù)，在保證支腿跨距的同時，減少展腿面積約35%。
此外，在施工作業(yè)高效、操作安全智能、整機(jī)功率匹配節(jié)能技術(shù)、長壽命易損件設(shè)計等方面均具有明顯的比較優(yōu)勢。
中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會終身成就獎獲得者、混凝土機(jī)械分會名譽(yù)會長、原建設(shè)部長沙建設(shè)機(jī)械研究院院長陳潤余對運(yùn)用碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的泵車贊嘆說：“中聯(lián)重科碳纖維臂架泵車不僅是泵車歷史上的一次革命，更是全球工程機(jī)械基礎(chǔ)技術(shù)研究領(lǐng)域一項(xiàng)創(chuàng)世紀(jì)的杰作，必將引領(lǐng)未來工程機(jī)械發(fā)展方向和潮流。”
今年7月，在山西靈石縣建筑工地現(xiàn)場觀摩了中聯(lián)重科80米碳纖維復(fù)合臂架泵車施工作業(yè)后，混凝土機(jī)械分會秘書長盛春芳評價說：“這臺80米碳纖維臂架泵車在泵送混凝土的整個過程中，長臂架沒有明顯抖動，周圍人群只能聽到泵車抽送混凝土的聲音，這便是成熟而先進(jìn)的碳纖維臂架技術(shù)的功勞。輕量化的設(shè)計，確實(shí)讓80米長臂泵車在平穩(wěn)減震性方面有了獨(dú)到的優(yōu)勢?！?
在排放追求“低碳”的今天，中聯(lián)重科刮起了工程機(jī)械材料“高碳”旋風(fēng)，掀起了將新材料應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)風(fēng)暴。目前，中聯(lián)重科在全鋼臂架泵車中短臂架又取得可喜進(jìn)展的同時，又憑借獨(dú)占擁有國際專利的碳纖維復(fù)合臂架技術(shù)優(yōu)勢，為期長臂架和超長臂架泵車的設(shè)計打開了發(fā)展空間，在泵車“橋長比”酣戰(zhàn)中，“誰執(zhí)牛耳？”的答案已不言自明。
