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1、设备与维修国外铰接式自卸汽车的发展与技术现状中国北京科技大学资源工程学院博士、教授王国彪中国冶金建设集团鞍山冶金设计研究总院高级工程师刘 丹摘要:介绍了国外铰接式自卸汽车的发展现状，比较了各生产厂家产品的优缺点 及指出了未来的发展趋势。关键词:铰接式自卸汽车传动系统运输成本0引言AD T是铰接式自卸汽车（Articulated Dump Trucks的简称，是指驾驶室与车体之 间具有铰接点和摆动环的自卸汽车。其中，摆动环允许前车架相对于车体独立转动 铰接点允许前车架相对后车架可达到45转向角,从而实现转向功能。当在不平坦的路面行驶时，能够保证所有车轮与地面接触，以维持整体的稳定性、通过性和最大
2、生 产率。AD T设计思想起源于20世纪60年代末的欧洲。恶劣天气及空间受限制的工 作条件迫切需要一种介于传统的刚性后卸式运输汽车和铲运机之间的铲土运输设 备。这种设备就是现在的 AD T。随着AD T技术的不断进步，驾驶室、悬挂及传动 系的设计较早期AD T有长足的改进，使得AD T在非公路（off-road运输领域得到了 广泛的应用，运输物料种类从泥土、岩石、木屑到垃圾等。据统计,1998年全球AD T市场的销售情况为：北美1992台西欧1462台，东欧 19台,非洲546台（其中,500台销往南非，远东456台冲东41台,大洋洲108台冲、 南美洲80台，加勒比海13台。东欧、非洲和南美
3、特定地区呈现上升的销售趋势。 其中,后二个地区销售增长的动因来源于采矿业。北美AD T销售量已开始下降，至少在建筑业已呈下降趋势。1优点同刚性自卸汽车相比，AD T因具有如下优点，而倍受矿山和建筑业主的钟爱：1良好的机动性。由于AD T自身的铰接结构，允许前后车架左右转向45这 样，在作业空间狭窄的地带,AD T具有良好的机动性。另外，在松软地面及恶劣气候 条件下,AD T能够正常工作。这一点其他结构形式的自卸汽车是望尘莫及的。2广泛的适应性。ADT快速发展源于其所具有的广泛适应性和实用性。它不 仅可以在任何时间、任何地点、任何条件下运输大量垃圾和物料，而且在工地作业时,不受季节限制，一年四季
4、都可以工作。3较高的生产率。人们通常将 AD T称为工地上的工作马”是因为它能在任何恶劣的条件下都能创造出较高的生产 率。不仅便于装载，而且是所有铲土运输机械中，载重量与自重之比率最高者。同时， 无需进行路面维护，与其他非公路运输设备相比，AD T的行驶速度高，可达 3035km/h。4简便的可操作性。AD T具有易接触控制面板与可操纵的变速杆，并不复杂，大 多数采用自动换档变速箱，便于驾驶人员将注意力集中到手上，而不必过多考虑换挡 变速，可操纵性强。驾驶室宽敞、舒适。5较低的运营成本。与其他铲运运输机械相比,AD T价格便宜，小时燃油消耗小, 运营成本低。由于外形尺寸小，既不必拆卸运输，又无
5、需任何特别的运输许可证，便于 运输至施工现场，可节省大量的设备运输费用。2生产厂商211主要生产厂商卡特彼勒、Moxy、特雷克斯（Terex和沃尔沃（Volvo公司是生产AD T产品的4大老牌公司，目前约占世界AD T市场的90%份额,对世界AD T市场起主导作用 尽管，南非贝尔（Bell设备公司80年代中期才开始生产AD T,但由于其产品的不断更 新换代，市场占有率逐年提高,现已成为AD T产品又一生产主力。贝尔公司的 AD T 产品主要以南非市场为主 但公司的业务已开始向外扩张。随着 ADT在欧美市场 的销售量逐年上升，加之近年来南非国内经济形势的好转，兰特（南非货币在国际金融 市场上的低
6、价位，有利于贝尔公司AD T产品的出口。不久前John Deere公司购买了 贝尔公司30%的股份，目标指在加强双方的业务往来，重点开拓贝尔公司AD T产品 在北美的市场。该公司的目标是争取 20%的AD T市场份额,竞争目前卡特彼勒公 司在世界AD T市场中的地位。英国设备生产商原本是AD T概念车的 始作俑者”之一。现如今，仅有几家小型 公司参与全球AD T市场的竞争。最具代表的2家企业是DD T和AvelingBarford。前者生产载重量为1227t的AD T系列产品，如620型（18t、625型（23t和 630B型（27t等;后者仅生产RXD24型和RXD28型的AD T,载重量分
7、别为2225t。 另外,Thwaites公司于1996年也开始生产型号为TD18的AD T产品。TD18选用 120kW的Iveco柴油发动机、ZF变速箱和Hardox450板式车箱,车箱最大容量 915m3,载重量为16t,双轴,意大利生产的Graziano车桥。日本三菱公司生产的ADT则源于该公司为钢厂设计的钢碴运输车辆。产品主 要销往马来西亚、泰国、以及日本国内。同贝尔、卡特彼勒、Moxy、特雷克斯和沃尔沃这5大厂商相比，三菱公司生产的AD T产品性能仍有待于进一步提高。巴西的Ran don公司也生产少量的AD T产品。由于价格较低，在拉美市场具有 较强的竞争力。212收购与兼并到目前为
8、止,AD T领域最大一宗并购案当数 Case New Holla nd集团（CN H收购 英国自卸汽车制造商DD T。此举将使CN H 一举成为继贝尔、卡特彼勒、Moxy、 特雷克斯和沃尔沃之后，又一 AD T主要生产厂商。DD T原本是一家小型AD T生产厂商,无法与贝尔等5大AD T厂商相提并 论。然而，被CN H收购之后，将获巨资用于开发AD T产品,并有望在不久的将来，推 出新款AD T产品。目前，DD T主要生产载重量为1427t的AD T,即将推出载重量 为36t的AD T 0 Case已投资用于开发更多系列的AD T,并曾与贝尔公司签署一项合作计划，后因John Deere花 2
9、185亿美元收购 贝尔公司约30%的AD T股份而被迫终止。然而,AD T领域的并购并没有因此而停止。相反，自1999年从卡特彼勒公司的 Peterlee工厂 挖走”一位高级设计工程师后，J CB 一直在忙于开发自己的新款 AD T。时下,J CB尚未公布新款AD T的具体技术性能参数，只是强调新款AD T是其原 有双轴车型的更新换代，载重量为12t和16t。但有推测，J CB将研制市场拥有量最 大、载重量为23t的AD T,与其挖掘机相配套。1999年,Moxy和特雷克斯公司的AD T产量均创出新高，销售业绩表明AD T领 域发展较快。由于竞争激烈，沃尔沃公司已失去了部分 AD T的市场份额
10、。对于任何再想进入ADT领域的厂商，其选择的余地已十分有限。一是收购从 几年前产品就开始萎缩的英国艾夫林 2巴福德（Aveling Barford公司的AD T;二是收 购巴西的Ran don。前者几年前曾被Sams ung公司看中，后因东南亚金融危机，其自 身的AD T已被沃尔沃公司收购；后者的AD T产品主要面向拉美市场。3结构设计的主要差异5大AD T生产厂商都各自采用不同的设计方法，产品既有好的一面，亦有坏的一 面，很难评述孰优孰劣。而若认为首先大批量生产AD T的沃尔沃公司总是处于设计领先地位的话，那是不正确的。因为，DJB/卡特彼勒首次采用全圆（all2round悬挂并 将车箱举升
11、油缸沿车架两侧布置，而Moxy公司首家推出真实6WD汽车。综观5大厂商的AD T结构,其主要差异表现在以下几个方面。311后车架在现有5大AD T生产厂商中，卡特彼勒、特雷克斯和沃尔沃公司采用水平后车架结构，Moxy和贝尔公司则采用与其 他铲土运输机械相类似的倾斜后车架结构，但这二家公司也提供水平后车架结构的AD T。特雷克斯公司同时具有生产水平后车架和倾斜后车架AD T的经验。该公司先生产具有倾斜后车架结构的AD T,并曾极力倡导这种结构的优点。后改为生产具有 水平后车架结构的AD T,是因为他们发现，倾斜后车架结构会造成整车载荷重心前 移，在其早期生产的2364型和2366型产品上，前桥时
12、常面临过载的危险。尽管沃尔沃公司承认，倾斜后车架在降低重心高度的同时，也面临着前桥过载的 危险。但这种经过形状优化设计后的车箱在装料时，并不会明显增大前桥负载，相反, 可极大化生产率，使非公路行驶时的重量分布更趋合理。为防止前桥过载,Moxy和贝尔公司的车箱特意采用了变形结构。Moxy采用倾斜后车架结构也正是为此。这种结构的最大优点就是重量分布均匀、重心低、行驶平稳，已在该公司新型、带宽大车箱的M T36型和M T40B型上得以应验。贝尔公司认为，在不平坦路面条件下，倾斜后车架和 深碗（deep2bowI型”车箱结 构既可获得良好的行驶稳定性，又不影响卸料，并可大大改善转向性能。与此同时，沃尔
13、沃、卡特彼勒和特雷克斯公司认为，较扁平的车架既可制造出坚 固耐用的简便车箱，又便于卸料，而对行车稳定性并无负面影响。沃尔沃公司生产的 厚板车箱仅用于极其恶劣的工况，以防止膨胀、变形。312卸载车箱卡特彼勒公司创新设计、英国制造的推顶自卸汽车设计（ejector truck design当运输粘性物料时，可消除回带，同时提高在松软路面的卸料能力，以增加卸料的安全性。为确保即使在运输最粘性的物料时，车箱回带的物料最少，卡特彼勒公司在设计 时采取了一系列防回带的措施。该公司曾制造出 6种不同结构形式的车箱，在美国 试验中心进行试验，以评价好坏及优化卸料性能。其U系列 AD T具有十分细长的 倾斜车架
14、，而同其他厂商的高侧边车箱相比，较短、较宽的车箱具有较低的重心与良 好的稳定性。Moxy公司新型M T36和M T40B的车箱制造十分容易。尽管由3片钢板组成 的车箱前端会使制造成本略有增加，但这有利于均衡载荷分布，提高整车稳定性。贝 尔的车箱虽焊有加强筋，但与其他厂商生产的同强度的车箱相比，自重仍较轻。推顶自卸汽车概念（ejector truck concept是AD”T车箱设计的重要特色，在地下 矿山已开拓出市场。早在90年代中期，DD T就曾研制出这种车型。贝尔和沃尔沃 公司也曾组装过这种特殊的推顶车箱。前者服务于自己的地下矿山，后者由美国自卸斗设计专家Philippi2Hagenbuc
15、h研制，用于沃尔沃公司生产的 AD T上。卡特彼勒公司最早在D400型上采用推顶自卸汽车设计理念。其技术来源于一 位美国用户，后经卡特彼勒进一步完善，并将此概念向前延伸了一步。通过在 D400 型上采用被铲运机验证的 浮筒（bowl ”技术,已制造出比其他厂商早期生产的更为坚 固耐用的AD T。安装在D400型上的推顶动力油缸、滑动顶部支架及滚柱型车箱 底板，经受了超强度试验，足以应对作业现场的各种恶劣环境。这种推顶系统有别于 卡特彼勒公司的AE40型、贝尔和汤姆罗克公司等其他竞争对手在地下自卸汽车上 采用的推顶系统。卡特彼勒的D400型推顶变型自卸汽车，主要用于铲土运输作业，在地下矿山的 市场前景看好。澳大利亚矿工采用 ADT作为坡道运输,并有使用推顶自卸汽车的 经验,熟悉偏左布置驾驶室自卸汽车的操作程序。卡特彼勒公司曾向他们提供过装 有3406E型柴油发动机的地下矿用 AD T产品,深受用户青睐。表1卡特彼勒公司生产的ADT基本参数型号 D25D D30D D250E II D300E II D350E II D400E U 飞轮功率/kW载重量/t作业重量/t车轮驱动方式二轴4轮(4 M3轴6轮(6 M表2贝尔设备公司生产的ADT基本参数型号发动机功率/kW作业重量/t载重量/t驱动方式B17C1251314017床4B3OCE1871812O2760B40C306281
