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境外矿业文摘

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非公路(矿用)自卸车概况及标准综述  

2016-02-25 08:45:43|  分类: 技术方法 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2015-01-24 海峰重工

 非公路(矿用)自卸车产品起源于国外,在国外已有几十年的发展历程,基础技术已经非常成熟,国外品牌主要有美国的CATERPILLAR、美国的TEREX、日本的 KOMATSU、美国的EUCLID-HITACHI、白俄罗斯的BELAZ等,其产品主要集中在40 t级以上品种。

非公路(矿用)自卸车概况及标准综述 - 王思德 - 境外资源文摘

 我国对非公路(矿用)自卸车长期依赖进口,从20 世纪70 年代开始研制这种产品,直到90年代才形成一定规模。到2009年底为止,我国批量生产非公路(矿用)自卸车的企业共有六七家,主要有内蒙古北方重型汽车股份有限公司、本溪北方机械重汽有限责任公司、湘潭电机集团有限公司、北京首钢重型汽车股份公司、北京中环动力重型汽车有限公司,其中内蒙古北方重型汽车股份有限公司是国内唯一一家能在同一条生产线上生产25-360 t 全吨位,包含机械传动和电传动自卸车的企业,市场占有率连续多年超过70 %。

  近年来,随着我国周边邻国和非洲各国的经济迅速发展,自卸车的需求量持续快速增长,几十家公路自卸车工程机械制造商纷纷抢滩非公路自卸车市场,新兴企业包括三一、陕西同力、通联重工等企业,同时国家对于自卸车的标准、法规也逐步完善,标准体系轮廓逐渐清晰,结构和内容也逐渐与国际接轨,体现出对安全、环保、人机工程等方面的严格要求,非公路(矿用)自卸车的竞争和发展进入了一个崭新的时代。

  一、自卸车品种分类

  自卸车根据用途可以分为非公路型和公路型两类,简单对比见表1。

表1 非公路型自卸车与公路型自卸车特征对比

非公路(矿用)自卸车概况及标准综述 - 王思德 - 境外资源文摘  二、非公路(矿用)自卸车的特性和结构特征

  非公路(矿用)自卸车是在露天矿山为完成岩石土方剥离与矿石运输任务而使用的一种重型自卸车,其工作特点为运程短、承载重,常由大型电铲配合装载,往返于采掘点和卸矿点。这里的“非公路”绝无越野行驶的含义,而只是因其外形超宽,总质量超量,不允许在公路上行驶而得名。

  在我国应用比较广泛的是刚性车架自卸车,以下简述其特性和结构特点:

  (1) 外形特别高大,属于超廓型车辆

  矿用自卸车只在有限的矿区范围内行驶,汽车的外形尺寸不限制,为提高每车次的运输量,尽可能加大车厢容积,加宽加高整车外形尺寸,其宽度远远超过国家JTGB01-2003《公路工程技术标准》和GB1589-2004《 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》规定的道路行驶车辆车宽不得超过2.5m的限值,不能在公路上行驶。

  (2) 载重质量大,动力强劲

  目前这类车的载重在20-360t之间,而且还在向大型化方向发展。由于载重吨位大,道路又多坡,要求发动机必须具有高功率和高扭矩,保证满载上坡时也轻松有力,因此这类车型都配备具有高“比扭矩”和高“扭矩增大系数”的工程型发动机。但由于非公路工况差,这类车型的常用车速都在30~40 km/h左右。

  (3) 双轴4x 2结构型式,轴距与总长力求缩短

  矿区装卸场点面积窄小,又频繁转弯与倒车;矿区道路多为临时性路面,山区上下坡多,急转弯多,为保持机动灵活,力求缩短轴距与总长,以减小转弯半径,减少倒车次数,因此基本采用2轴4x2结构型式,可保证底盘结构简单,维修保养方便,转向机动灵敏。对于这样的车辆,其单轴载荷远远超过 GB1589-2004 《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》规定的单轴载荷不得超过 12 t 的限值,不能在公路上行驶。

  (4) 车架

  车架为工程机械车辆专用结构,均为全焊接结构,其纵梁采用封闭式箱形截面,以保证具有高的抗扭强度,所用厚钢板均为低合金、高强度钢板。

  (5) 车厢

   车厢也为全焊接结构,铲斗型地板后部翘起,一般坡角为12°,无后拦板;底板由高强度、高硬度、抗冲击的优质钢板焊接而成,以适应非公路恶劣工矿的运输和工程工地上粗暴的石料装载方式,并保证其使用寿命一般达到10年以上。

  (6) 悬架

  非公路(矿用)自卸车大多采用油气悬架,特别是载重量 45 t以上的车几乎无例外。这种短轴距和质量又特别大的车型最适宜安装使用油气悬架,它没有相应的空间来安装传统的钢板弹簧减震。其前轮的油气弹簧缸还兼有转向主销的作用,外缸筒又紧固在车架纵梁外侧,因此又省去了传统的整体式前轴。

  (7) 转向

  由于整车质量大,前轴负荷也大,因此,前轮的转向完全依靠液压动力。为保证转向安全可靠,这类车不仅采用全液压转向,而且都配备紧急转向系统,当转向系统动力发生故障时,紧急转向系统能保证其还有一定的转向能力,使车停到一个比较安全的地方。

  (8) 制动

  矿区多坡,车辆载质量又特别大,因此,制动系统功能的可靠性同样需要首先保证。除了自卸车的主制动器功能以外,还装备了辅助缓速制动能力:发动机排气制动、液力缓速器或电动轮转变为发电机的电缓速器功能,制动功能设计先进,制动开始时,发动机排气制动先投入工作;而后液力缓速器或电缓速器共同加入缓速制动功能;最后车轮主制动器又投入工作 从而使主制动器使用频率大大减少,经常处于最好状态,制动蹄片使用寿命得以延长。

  (9) 传动

  载质量 100 t 以下的车型,一般采用液力机械变速器和传统式后桥; 100 t 以上的大吨位车型,一般都采用电传动:发动机直接驱动发电机,以电流驱动后轮里的电动机,使后轮驱动汽车行驶。

  (10) 采用工程轮胎

  这类车轮胎的胎面花纹和结构都与公路用车不同,属于工程轮胎,以很好地适应复杂路面的使用要求。

  (11) 其它特征

  这类车在国际上有专门的名词术语(称为 off-highway trucks或 off-road trucks),属于土方机械类(TC127 标准组织);该产品不属于国家《车辆生产企业及产品公告》 管理的范围,在国家公布的汽车行业生产企业目录中,也不包括这种车型;在中华人民共和国海关进出口税则目录中也有“非公路自卸车” 类别(税则号列为 87041090)。

  三、非公路自卸车的应用情况和发展前景

  非公路自卸车产品广泛应用于冶金、有色、化工、煤炭、建材水电等几大行业的土石方运输。为提高运输效率,降低运输成本,减少矿区范围内的车流密度,对于不同开采规模的矿山,都力求尽可能采用大吨位车型,以减少车辆总数量。例如,年产百万吨级矿石的矿山,多使用载重量25-50 t的车型;年产矿石500~1000万t级的中型矿山,多使用载重量100t的车型;1000万t以上的大型矿山,则使用200 t和300 t以上的车型 。矿用自卸车的经济寿命一般在10年左右,年更新率在10 %,预计年更新矿车在900辆以上。

  近几年来,由于非公路自卸车的前景看好,几十家公路自卸车、工程机械制造商纷纷抢滩非公路自卸车市场,研发“宽体自卸车”。“宽体自卸车” 将车厢加宽至2.5 m 以上,脱离了公路型自卸车的管辖范围。但这些“宽体自卸车”无一例外的采用了非工程底盘、 6×4 驱动方式,即使在轮胎、举升系统等方面做了工程化的改进,仍因其固有的结构特征导致了通过能力低、承载能力差、安全性能没有保障等问题。同时受限于其本身的结构特征,该车型的载重能力无法大幅提高,因此在大型化方面基本上无法实现,从而无法享受大型化带来的组织管理等方面的经济性。鉴于我国目前工程施工、 矿山掘采业中,规模小、 实力不强的小型承包施工商较多,价格低廉的 “超限车”、“宽体车” 仍然具有很强的市场吸引力,传统非公路自卸车、超限车、宽体车还将在一段时期内共同存在。但随着国家政策的完善和相关产业结构调整的深入,用户的规模和实力将不断增强,其在选择过程中将更加注重综合效益,全面考虑到产品可使用的寿命、全寿命内的使用成本,和装载设施及道路等的合理匹配,对道路设施是否构成破坏,对安全运输是否形成威胁,对环境卫生是否造成污染等。

  非公路自卸车产品将在大型化和新技术应用方面取得巨大进展在大型化方面:随着载重量为 360 t 级非公路自卸车的问世,业界已经谈论这样一个问题:在未来10 年内,将看到载重量为550 t,甚至 600 t 的非公路自卸车。在由世界采矿杂志社主持召开的“矿山运输”会议上,与会代表认为,在未来20年内,定会诞生载重量为1000 t 的非公路自卸车。

  用户对非公路自卸车尺寸的选择将取决于其是否有助提高矿山的生产效率。 一方面,为了追求生产效率,大型矿山偏爱使用载重量较大的非公路自卸车;另一方面,由于受自身条件的限制,中小型矿山更适合使用载重量为91~ 216 t 级的非公路自卸车。但总体趋势是用户将根据自身情况使用更大型化的非公路自卸车。在大型化过程中,尽管制造商不断探索新思路,但绝大多数产品将延用目前的双轴结构、单台发动机布置、电力或机械后驱动型式。

  在新技术应用方面,制造商竭尽全力将矿用汽车的最新技术推向应用,尤其是在矿用汽车故障诊断方面更是如此。随着生产计划GPS和实时故障诊断技术的应用,矿用汽车已成为矿山整体开采系统的一部分,并在因特网上实现了设备维修和客户支持,新一代车辆调度管理的应用、新技术的应用发展将为矿山业主节省大量的成本,带来无穷的效益。

  四、非公路自卸车标准化工作概述

  在 2008 年“全国土方机械标准化技术委员会”成立以前,我国的非公路自卸车作为专用汽车,归口在汽车标准化委员会管理,分技术委员会秘书处挂靠重庆汽车研究所。出台了少量矿用汽车相关的QC行业标准。但这些行业标准的采标程度较低,编写思想也比较注重产品、技术条件等方面,对于更加重要的安全、环保、人机工程等方面的要求并没有涉及。加之这些标准制订的年代较早,很多技术指标、测定方法都已经不能适应当前非公路自卸车的迅猛发展。

  2008年“全国土方机械标准化技术委员会”成立以后,非公路自卸车作为土方机械的一个族,标准化正式与国际接轨,目前新立项修制订的标准采标率大大提高,标准的制修订思路也转向安全、环保、人机工程等方面。

  目前我国现行的非公路自卸车标准与现行 ISO 标准之间的对比见表 2

表2 我国非公路自卸车现行标准与现行ISO标准对比

非公路(矿用)自卸车概况及标准综述 - 王思德 - 境外资源文摘

  从表 2 对比可以看出,除正在制订的术语、安全、车厢容量标定、环境空间等标准在制订过程中将及时采用现行ISO 标准外,仅有现行的制动标准采用了现行的ISO标准。 其他标准如转向、落物保护结构、滚翻保护结构等标准采用ISO标准都已经被替代。这些标准都存在标龄过长、修订不及时的问题。

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