关于矿用汽车矿用汽车是露天开采中的主力运输设备矿山开采(包括煤、铁、铜、稀土、钻石矿等)包括地下开采和露天开采两种工艺全世界40%的煤矿和80%的铁矿采用露天方式开采矿区在开采前,矿体上覆盖着几十米厚的土壤和岩石,总量多达数千万乃至上亿吨这就需要用炸药对覆盖层进行爆破,使之松动碎裂;然后用电铲等挖掘机械,将剥离土方挖掘至运输车辆上,由自卸车将渣土倾倒至排土场巨型电铲有着惊人的工作效率,其铲斗容量超过50立方米,平均每分钟可以挖起近百吨重的土石方,每天挖掘量多达数万吨,普通载重卡车根本无法与之配合为此,工程机械厂商研制出了世界最大、最昂贵的载重车辆——矿用自卸车矿用自卸车按车厢结构可分为刚性后卸式、整体底卸式和铰接式;按传动方式可分为电传动和机械传动(液力传动)100吨级以上的矿用车多采用刚性后卸式结构,中小型车辆有刚性结构和铰接式,整体底卸式则以运煤车为主电动轮技术兴起于上世纪60年代,在美国GE、尤尼特瑞格、德国西门子、利勃海尔等厂商推动下,曾经占据了全部市场主要工作方式为:柴油机带动发电机发电,驱动后轮轮毂中的电动机,高转速的轮毂电动机经外侧的行星式轮边减速机降低转速,驱动后轮前进。
机械传动则以美国卡特彼勒公司为主近50年来,机械传动和电传动的竞争一直很激烈上世纪60-70年代,由于大功率液力变矩器等设备的研制没有过关,机械传动矿用车一直难以大型化于是电动轮矿用车乘势崛起,几乎占领了100吨级以上矿用车的全部市场直至1983年,美国卡特彼勒的785型和日本小松的HD-1200M型问世,机械传动车型才逐步进入100吨级矿用车市场,但市场占有率也仅有2-3%从80年代中后期开始,由于技术发展和美国Allison公司的大型液力变矩器研制成功,机械传动车型得到迅速发展,目前市场占有率在3-4成左右,主要生产商是美国卡特彼勒,其最大型号797F,载重量已经达到400短吨(363吨),居世界之最机械传动式车型的发展,迫使电动轮车型不断升级从80年代后期开始,计算机控制、整车故障诊断、车速自动调节、柴油机燃油喷射等技术在电动轮车型上得到广泛应用90年代后期,随着交流变频调速技术的发展和大功率逆变器的问世,矿用电动轮卡车已进入了交-交流直接传动的时代日本小松在1996年的芝加哥国际博览会上,展出了首台交-交流传动的930E型矿用车,该型号是世界首台载重量达到300短吨的车型,采用交流力矩控制系统,最高车速为64.5km/h。
另外,Euclid-Hitachi与德国西门子合作,于1997年推出了R260型(现为EH4500型)交-交流传动矿用电动轮自卸车,并在1998年投入商业生产自1963年,美国开始批量生产载重77吨的电动轮自卸车以来,矿用汽车载重量不断提升;已经发展出108吨、120吨、154吨、170吨、220吨、280吨、320吨、360吨等多个级别矿石年产量百万吨级的小型矿山,多采用25-70吨级车型;年产500-1000万吨的中型矿山,多采用100-220吨级车型;年产1000万吨以上的大型矿山,多采用150-360吨级车型近年来随着矿山开采规模不断扩大,超大吨位的矿用车陆续上市这些巨型汽车,如同会移动的钢铁城堡,整车售价更是突破了400万美元车身宽度近10米,相当于5辆轿车并排行驶;高度近8米,相当于三层楼房空车自重超过230吨,最大载重量可达363吨,超大型电铲要用3-4铲能将其装满由于矿用车过于庞大,已经超出了公路承载极限,因此也被称为“非公路车辆”它们只能以散件形式运至矿区,组装后在矿区专用道路行驶我们日常见到的卡车与其相比,如同乒乓球与篮球的差别某些大型矿用车使用的24缸柴油机,重量超过10吨,排量超过100升,总功率超过3700马力(797F的发动机己突破4000马力),足以拉动一列火车。
如此大的功率,油耗自然惊人它们的百公里油耗近900升,油箱容量达7500升之巨而普通家用轿车的百公里油耗仅为10升,油箱容量仅为60升左右它们的轮胎是世界最大的巨型轮胎,单个轮胎重量在5吨以上,直径超过4米,售价将近5万美元,需要用专业机械来装卸轮胎由于车身过高,驾驶室的视线盲区很大在矿区行驶的皮卡、SUV之类的小型车辆,必须在车尾绑上旗杆、挂上红旗;以提醒大型矿用车驾驶员,防止发生碾压事故据说矿用车碾过小汽车时,感觉如同人们走路时踩到一粒小石子,驾驶员不易察觉除此之外,矿用自卸车还要适应极端恶劣的环境,我国北方地区的煤田、加拿大北部冻土地带的油砂矿,冬季气温都在零下40°C左右而澳大利亚的铁矿、南非的金矿,常年处于炎热气候在这样的极端环境下,一台妥善维护的矿用车,工作寿命要达到60000小时以上(约合15-20年),每年要运输上百万吨的矿石或剥离土方这些极端苛刻的条件对矿用车的可靠性、安全性、经济性提出了极高要求,其研制过程涉及结构设计、冶金焊接、电器控制、液压技术、巨胎制造、新材料应用等诸多领域,堪称现代工业技术的精华因此全世界仅有少数几家企业能够研制200吨级以上的矿用车(湘电集团是我国第一家具备这种实力的企业)。
F面是其发展情况:载重汽车发展之中国篇我国是世界最大的煤、铁、有色金属及稀土生产国之一,对矿山机械有着巨大的需求然而长期以来,由于工业基础薄弱,我国露天矿山工程所需的铲土运输机械主要依赖进口2008年10月28日,湖南湘电集团研制的SF33900型220吨交流传动电动轮自卸车下线,使我国矿用车辆制造迈上了一个新台阶我国载重汽车发展历程1931年5月31日,中国第一辆国产汽车——民生75型1.8吨卡车,在辽宁迫击炮厂下线四个月后爆发九一八事变中国刚刚萌芽的汽车工业,被侵华日军毁于一旦直到五年之后,也就是1936年,日本丰田自动织机制作所,才在美国克莱斯勒Airflow轿车的基础上,仿制出其第一款轿车——丰田AA车型1937年8月,日本丰田汽车公司正式挂牌成立,注册资本1200万日元70年后,日本丰田成为世界第一大汽车集团,年销售额近19万亿日元近代以来,由于日本入侵,对我国产业经济发展造成的严重破坏,万死不足以赎其罪我国汽车工业起步较晚1901年底,匈牙利商人李恩时(Leinz)将两辆美国制造的“奥兹莫比尔”牌汽车(Oldsmobile)从香港运到上海,这是汽车首次传入中国但是在时局动荡之下,我国民族汽车工业并没有能够发展起来。
到1930年,全国汽车保有量达到38484辆,却没有一辆是国产汽车1931年5月31日,辽宁迫击炮厂在张学良将军的支持下,从美国引进技术,制成民生牌75型载货汽车这是我国第一辆国产汽车该车载重1.82吨,长头、棕色,采用六缸水冷汽油发动机,65马力前后四轮为单胎,轮距4.7米,最高车速为每小时40公里首辆民生牌汽车在国内引起很大反响然而四个月后,“九一八”事变爆发,沈阳陷入日寇铁蹄之下即将完成的首批40辆汽车及零部件被日军全部拖走,刚刚萌芽的中国民族汽车工业就这样被扼杀了1934年3月,伪满实业部按照日本关东军的旨意,在原辽宁迫击炮厂旧址上成立了同和自动车工业株式会社,该社应日本扩张侵略的需要,从事汽车的修理和组装此后日本又在哈尔滨、长春等地建立了货车生产厂到1940年,东北地区的汽车生产能力达到数千辆,其他省市仅有零星试制工作1945年8月,苏联红军出兵东北,把所有日资产业视为战利品,汽车制造厂被拆运一空至此,世界汽车工业已经发展了半个世纪,而在中国仍可说是一片空白新中国成立后,我国重新开始发展汽车工业1953年7月15日,长春第一汽车制造厂奠基兴建,设计年产3万辆4吨卡车1956年7月13日,第一辆解放牌CA10型4吨卡车驶下生产线,中国第一个汽车工业基地就此诞生。
1958年后,南京、上海、北京和济南等4个较有基础的汽车制配厂,经过技术改造后,成为第一批地方汽车制造厂,全国汽车工业形成了“一大四小”的格局由于我国汽车工业发展之初,就选择以中型载货车、军用车及改装车为发展重点,使得产业结构从开始就出现了“缺重少轻”的问题矿用自卸车等重型车辆,仍需从苏联和东欧国家大量进口然而60年代初期,中苏关系破裂,阻断了我国矿山车辆进口来源,影响到矿冶工业发展60年代中后期,欧美国家的矿用自卸车载重能力已经达到150吨,并开始发展电动轮技术,我国已明显落后此时,国家提出“大打矿山之仗”的决策,研制矿用自卸车成为发展重点1968年10月,一机部要求上海试制大吨位自卸车1969年9月,上海汽车制造厂等单位,采取全国大协作方式,试制成功SH380型32吨矿用自卸车,并送到北京参加国庆20周年游行检阅该车以苏联别拉斯540型27吨载重车为样本,采用上海柴油机厂的6315-12V柴油机,额定功率294千瓦货厢后倾自卸采用双筒四级装置,液力变扭机械式变速器,液压空气减震器,最大时速50公里,最大爬坡率为36度1971年2月转由上海货车厂生产,至1980年停产,累计生产637辆。
上海32吨矿用自卸车成功投产后1971年1月,一机部向长春一汽下达研制CA390型60吨矿用自卸车的任务,先后完成两轮样车试制,1973年12月31日试制成功该车长9.2米,宽4.6米,高4.3米,自重43.5吨,由重庆新建机械厂提供发动机后来一汽将整套图纸和全部试验资料,移交本溪重型机械厂生产1975年11月15日,本溪重型机械厂试制成功LN390型60吨矿用自卸车此外,天津、常州、北京、甘肃白银等地,陆续试制成功15-42吨矿用自卸车缓解了当时矿山、石化、水电、运输等部门,急需载重车辆及配件紧缺的局面对外合作引进吸收70年代以后,我国开始研制百吨级电动轮自卸车,主要研制厂家有湘潭电机厂、本溪重型汽车厂和常州冶金机械厂,但仅有湘潭电机厂取得成功1974年起,湘潭电机厂与鞍山冶金矿山公司、长春一汽、美国WABCO等企业,合作研制大型电动轮自卸车经过三年努力,于1977年4月29日,制成我国首台百吨级电动轮车——“韶峰”SF-3100型电动轮自卸车该车自重93吨,载重108吨,采用4X2后轮驱动经过近三年的工业运行试验,于1980年8月通过一机部、冶金部鉴定,同意小批生产此时恰逢1978年改革开放,由于国产矿用车难以满足需求,各厂矿企业开始从国外进口载重车辆。
1979年,江西德兴铜矿首次从美国引进10台装载量为154吨的电动轮自卸车,这是当时世界上最先进的矿用汽车由此,国产矿用汽车在吸收国外先进技术的同时,也承受着外国企业强大的竞争压力1983年,湘潭电机厂在引进合作基础上,进一步组织了对108吨自卸车的动力总成、驾驶室、车斗、制动器、液压转向、后桥壳、电气柜、励磁屏等设备进行技术攻关,改进为SF3102型通过在首钢水厂铁矿一年的试运行,每台车平均运量达100万吨,运行5万公里,于1987年9月通过了国家级鉴定该车被列为国家替代进口产品,1988年获国优产品金质奖1989年12月,湘潭电机厂研制的SF3103型108吨耐寒矿用自卸车通过鉴定,能在一40°C环境使用其他两家企业则以功败垂成收场1985年7月29日,本溪重型汽车厂与大连电机厂、长沙矿山研究院、鞍钢等单位联合研制的LN3100型108吨电动轮自卸车,在本钢南芬露天铁矿通过鉴定该车长11.05米、宽6.3米、高4.9米,车厢堆装容积60立方米,载重108吨,采用4X2后轮驱动,发动机为KTA-2300型四冲程增压中冷高速柴油机,功率1200马力发电机为TQF-760型8级三相交流凸级式同步电机,电动轮为ZQ-342型4级直流串激牵引电动机,由大连电机厂配套。
最高车速每小时40公里,爬坡率20%,年运量85万吨以上该车共生产了10多台,后因各种原因停产1990年前后,江苏常州冶金机械厂与长沙矿山研究院合作,为南芬露天铁矿生产了。