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1.5 發(fā)展歷史

從世界范圍看,礦用自卸車是從載貨汽車(即卡車)發(fā)展起來的。載貨汽車的發(fā)展起源于19世紀(jì)20年代,現(xiàn)代載貨汽車的祖先是由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸車輛。1896年10月,德國(guó)戴姆勒公司生產(chǎn)出世界第一輛卡車。該車搭載兩缸菲尼克斯發(fā)動(dòng)機(jī),整車質(zhì)量1.2t,載重1.5t,出口給英國(guó)倫敦汽車聯(lián)合有限公司[8]

1900年以后,歐美國(guó)家越來越多的廠商開始制造載貨汽車。1900年,美國(guó)人亨利·福特制造的第3輛汽車就是一部卡車。法國(guó)貝利埃(Berliet)也在同年推出了第一輛卡車。第一次世界大戰(zhàn)及各國(guó)的交通建設(shè)、礦山開采、貨物運(yùn)輸?shù)然顒?dòng),有力推動(dòng)了載貨汽車發(fā)展。在激烈的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)下,車輛性能日益提高。1901年,奧地利的Porsche和Lohner制造出第一輛混合動(dòng)力汽車,該車使用汽油機(jī)和輪馬達(dá)作為動(dòng)力,四輪驅(qū)動(dòng)。1902年,德國(guó)Elektrizitaets公司制造出第一輛使用汽油機(jī)—電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的卡車。

現(xiàn)代汽車發(fā)源于德國(guó),礦用汽車則興盛于美國(guó)。1917年美國(guó)福特汽車推出了TT型卡車底盤,這是第一種專門為卡車設(shè)計(jì)的底盤。1923年9月,德國(guó)奔馳在OB2型5t卡車上,安裝了第一款8.8L直列4缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī),功率為45hp。

20世紀(jì)30年代后,礦山開采和工程建設(shè)中的蒸汽鏟斗容量越來越大,這就需要載重車輛與之配合。1934年1月,美國(guó)尤克利德(Euclid)公司研制出第一輛四輪液壓自卸車——Euclid-1Z,由此開創(chuàng)了載重自卸卡車的歷史。該車貨箱長(zhǎng)度6.4m,由液壓缸頂起貨箱后傾卸貨,配置100hp汽油發(fā)動(dòng)機(jī),采用帶萬向節(jié)的傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng),可與蒸汽鏟配合,運(yùn)送渣土或礦石,載重量達(dá)到14短噸,這是現(xiàn)代礦用自卸車的雛形(圖1.14)。

20世紀(jì)50年代,美國(guó)的鐵礦行業(yè)最先試用10t級(jí)汽車運(yùn)輸鐵礦石,由于在礦山運(yùn)輸中自卸車具有載重量大、轉(zhuǎn)彎半徑小、機(jī)動(dòng)靈活和道路修筑容易等特點(diǎn)而顯示出極大的優(yōu)勢(shì),從60年代末70年代初,礦用汽車的載重量由20噸位向60噸位發(fā)展。

在載貨汽車大型化的基礎(chǔ)上,有軌電車的架線供電技術(shù),開始移植到輪式卡車上。1938年,在意大利瓦爾特里納的水電站建設(shè)中,開始采用電傳動(dòng)載貨汽車運(yùn)輸混凝土。當(dāng)時(shí)工地上有16輛三軸卡車和4輛雙軸牽引車,全部改裝為電力驅(qū)動(dòng)。駕駛室頂部裝上長(zhǎng)長(zhǎng)的集電桿,搭在650V的直流架空線網(wǎng)上,為車輛提供電力,架空線路總長(zhǎng)80km,這種方式有效地提高了自卸車的爬坡性能(圖1.10)。

1956年,美國(guó)設(shè)計(jì)師Ralph H.Kress為L(zhǎng)-W(LeTourneau-Westinghouse Company)公司設(shè)計(jì)一款豪帕克(Haulpak)LW-30的剛性后卸式自卸車(圖1.15),這臺(tái)30短噸機(jī)械傳動(dòng)礦車確立了非公路自卸車的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1.14 尤克利德14短噸的礦用自卸車

圖1.15 Haulpak LW-30礦用自卸車

Haulpak LW-30的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)是大膽新潮的,不同于同時(shí)代以尤克利德為代表的脫胎于公路卡車的自卸車,LW-30第一次采用了諸多先進(jìn)的設(shè)計(jì)元素,如傾斜式貨箱(sloping dump body)、偏置式駕駛室(left-mounted offset cab)、超短軸距、六輪胎、油氣彈簧、前輪獨(dú)立懸掛(Hydrair air-hydraulic suspension)等,這些元素為此后非公路礦用自卸車的設(shè)計(jì)樹立了標(biāo)準(zhǔn)。雖然LW-30載重只有27t,但這些元素即使在今天載重300t以上的超級(jí)電動(dòng)輪礦車上依然被采用,Ralph H.Kress(1904~1995)也因此被譽(yù)為“現(xiàn)代非公路自卸車之父”(圖1.16)。

Ralph在偉步科(Westinghouse Air Brake Company,WABCO)公司任顧問期間,利用當(dāng)時(shí)最有效的零部件設(shè)計(jì)了一輛自卸車,他意識(shí)到不能把輪胎當(dāng)成懸掛,要加強(qiáng)操縱舒適性并減少來自路面載荷沖擊的設(shè)計(jì),可通過短軸距和大深度傾斜式平底貨箱來實(shí)現(xiàn)這些特性。1957年,首臺(tái)32短噸的Haulpak交付,Haulpak很快擴(kuò)大了規(guī)模,產(chǎn)品倍受青睞,此后40年,Haulpak成為行業(yè)的標(biāo)桿,20世紀(jì)90年代后被日本小松(Komatsu)公司收購(gòu)。Haulpak型號(hào)全部使用艾里遜(Allison)變速箱,發(fā)動(dòng)機(jī)則使用康明斯(Cummins)、通用汽車(General Motor,GM)或底特律的。

Ralph任Dart公司總經(jīng)理期間,首次提出要完全依靠全動(dòng)力轉(zhuǎn)向——這是大型礦用自卸車一個(gè)最基本的要求。首臺(tái)使用全動(dòng)力轉(zhuǎn)向、載重量75短噸的Dart75-TA后卸式礦車(圖1.17)就是他的發(fā)明,這臺(tái)礦車是當(dāng)時(shí)同類車型中的最大者。該車發(fā)動(dòng)機(jī)艙下有兩臺(tái)“布達(dá)”柴油機(jī),每臺(tái)功率300hp,通過變矩器驅(qū)動(dòng)后軸,裝有4條輪胎的前軸首次使用了非公路型油氣懸掛,懸掛設(shè)置在前軸中央,這個(gè)革命性進(jìn)步取代了鋼板彈簧。獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向由兩個(gè)雙動(dòng)式液壓缸取代,使車輛轉(zhuǎn)向更平滑、更易控制。Ralph任職期間,僅1955年Dart的售量就增長(zhǎng)了6倍。

圖1.16 Ralph H.Kress

圖1.17 Dart 75-TA礦用自卸車

1962年Ralph加入卡特彼勒(Caterpillar)公司,先后設(shè)計(jì)了CAT779柴油機(jī)—電驅(qū)動(dòng)雙軸礦用車、CAT783三軸側(cè)卸式和CAT786底卸式礦用車。1969年從卡特彼勒退休后,Ralph加入了他兒子創(chuàng)辦的Kress公司。

20世紀(jì)50年代以后,礦用汽車載重噸位越來越大。1951年,美國(guó)尤克利德公司推出當(dāng)時(shí)世界最大的Euclid-1LLD型自卸車,載重量達(dá)到50t。該車采用三軸10輪底盤,搭載兩臺(tái)康明斯柴油發(fā)動(dòng)機(jī),總功率達(dá)到375hp。1958年,尤克利德用三軸的1LLD自卸車,加長(zhǎng)為五軸18輪,載重量達(dá)到150t,再創(chuàng)世界紀(jì)錄,見圖1.18。

圖1.18 Euclid-1LLD型礦用自卸車

載重自卸車極大地提高了露天礦山開采效率。但是,露天礦山多為折回坡道,柴油卡車運(yùn)行成本較高。為提高載重車輛運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性,電傳動(dòng)自卸車應(yīng)運(yùn)而生。真正的電動(dòng)輪礦用汽車的問世,應(yīng)自美國(guó)肯沃特(Kenwolth)公司于1959年制造的65短噸電動(dòng)輪礦車算起。礦用電動(dòng)輪自卸車技術(shù)的開始成熟和推廣應(yīng)用,則是在1963年以后[9]

當(dāng)時(shí)美國(guó)通用電氣公司(GE)生產(chǎn)了多種型號(hào)由柴油—電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力的軌道機(jī)車,此業(yè)務(wù)一個(gè)主要部分是在露天礦運(yùn)輸?shù)V石和廢料的軌道機(jī)車,由于軌道車輛的靈活性差和裝卸不夠方便,所以受到了來自機(jī)械傳動(dòng)后卸式礦車生產(chǎn)商的挑戰(zhàn)。Kennecott銅業(yè)公司的露天礦山是GE機(jī)車的大用戶,他們希望通用橡膠輪胎的后卸式礦車來取代這些柴油—電力驅(qū)動(dòng)的軌道設(shè)備,GE也承認(rèn)開發(fā)一套用于自卸車的柴油—電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——使用機(jī)車上的基礎(chǔ)元器件——是一個(gè)重新獲得由于機(jī)械傳動(dòng)自卸車而失去的市場(chǎng)份額的途徑。

圖1.19 雷多諾發(fā)明的電動(dòng)汽車輪轂

美國(guó)工程機(jī)械界傳奇人物雷多諾(Robert G.LeTourneau)首次提出了柴油機(jī)—電力多輪驅(qū)動(dòng)的想法,早在1955年他就在美國(guó)申請(qǐng)了電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)發(fā)明專利,見圖1.19[10]。由柴油機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī),所發(fā)電力輸送給每個(gè)車輪上的輪轂電動(dòng)機(jī),驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行,這與當(dāng)時(shí)鐵路內(nèi)燃機(jī)車的傳動(dòng)方式非常相似,只不過把鋼制車輪換成了橡膠輪胎。

1959年,雷多諾為蒙大拿州伯克利銅礦改裝了一輛載重量65短噸的TR-60后卸式礦車,它采用柴油—電力傳動(dòng)方式(diesel-electric-drive)——用直流發(fā)動(dòng)機(jī)取代了原車的發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器,并將兩個(gè)牽引電機(jī)安裝在礦車的后軸內(nèi)——在伯克利銅礦礦坑進(jìn)行測(cè)試,這是一輛每個(gè)車輪都安裝了一個(gè)輪馬達(dá)的柴油—電動(dòng)車型,每個(gè)輪馬達(dá)的功率為400hp,從架空線或車載的雙柴油發(fā)動(dòng)機(jī)獲得能量,車載發(fā)動(dòng)機(jī)在卸貨或裝貨點(diǎn)處脫離架線運(yùn)行時(shí)發(fā)揮作用。同一時(shí)間,在俄勒岡州波特蘭制造的另一臺(tái)柴油—電動(dòng)牽引車型也在此進(jìn)行測(cè)試,這臺(tái)車裝載質(zhì)量為65短噸,由一臺(tái)700hp的柴油機(jī)向兩個(gè)電動(dòng)輪提供能量。

幾乎與此同時(shí),GE認(rèn)為想要有個(gè)成功的電傳動(dòng)系統(tǒng),必須開發(fā)出一種能將牽引電機(jī)安裝在單個(gè)或兩個(gè)輪胎內(nèi)部的設(shè)計(jì),從而讓電動(dòng)機(jī)架成為電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)的一部分,以減少傳動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量,只有這樣,相比于機(jī)械傳動(dòng)型礦車,電傳動(dòng)自卸車的有效裝載質(zhì)量與自重之比(即自重利用系數(shù))才有競(jìng)爭(zhēng)力,這樣就導(dǎo)致了一些設(shè)計(jì)上的困難。在20世紀(jì)50年代中期,GE克服了這些困難并最終完成了設(shè)計(jì)。

1959年,美國(guó)尤尼特瑞格(Unit Rig)公司首次將一輛載重68t的礦用汽車改裝成電傳動(dòng)汽車,這首先歸功于LeTourneau在1955年發(fā)明的電動(dòng)輪轂,它是在自卸車基礎(chǔ)上,結(jié)合無軌電車的技術(shù)產(chǎn)生的[10]。1960年1月27日,尤尼特瑞格與GE合作,研制成功第一臺(tái)電動(dòng)輪原型車M-64 Lectra Haul,它采用一臺(tái)700hp的康明斯柴油機(jī)和鉸接式車架(articulated steering frame)。

Duane Lackey是M-64的項(xiàng)目工程師,Hubert McAulay設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向和舉升的液壓系統(tǒng),Jerry Shelton對(duì)轉(zhuǎn)向進(jìn)行了布局并設(shè)計(jì)了機(jī)械部分,Jim Willis設(shè)計(jì)了貨箱,后來Dick Evans接任了項(xiàng)目經(jīng)理。

在尤尼特瑞格開始設(shè)計(jì)這些Lectra Haul的量產(chǎn)型之前,裝載質(zhì)量20~65短噸的L-W Haulpak的礦車產(chǎn)品是該行業(yè)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”,設(shè)計(jì)者是現(xiàn)代非公路自卸車之父RalphH.Kress——今天所看到的400短噸的巨型礦車,它們的雙軸、六條輪胎、V形貨箱和油氣懸掛等特征都與當(dāng)時(shí)Kress的設(shè)計(jì)非常相似。尤尼特瑞格則是現(xiàn)代柴油—電力傳動(dòng)礦車,即電動(dòng)輪自卸車制造之父,它實(shí)現(xiàn)了GE創(chuàng)新的電動(dòng)輪和尤尼特瑞格Lectra Haul礦車的結(jié)合,這種結(jié)合徹底地改變了露天礦山物料運(yùn)輸?shù)臍v史。

因?yàn)榇_信GE的電傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)在露天采礦行業(yè)取得成功,在設(shè)計(jì)新車型之前,尤尼特瑞格便準(zhǔn)備與GE簽一個(gè)三年的新傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品合同,計(jì)劃使用四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),但尤尼特瑞格必須同意在三年內(nèi)購(gòu)買GE所有的電動(dòng)輪產(chǎn)品。但M-64的項(xiàng)目經(jīng)理Dick Evans認(rèn)為露天采礦中沒有必要使用四輪驅(qū)動(dòng)的形式,他分析如果兩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)礦車能夠在礦山運(yùn)行,那么更為輕量和高效的兩輪驅(qū)動(dòng)的電傳動(dòng)礦車的表現(xiàn)應(yīng)該比當(dāng)前的機(jī)械傳動(dòng)型更好。

在合同簽訂的前一天,Dick Evans花了一整天的時(shí)間,通過計(jì)算來證明沒有必要在目標(biāo)礦車上使用四輪驅(qū)動(dòng)。第二天,在GE人員到來之前,Dick向尤尼特瑞格總裁JesseL.VintJr.介紹了他的計(jì)算,這個(gè)結(jié)論得到認(rèn)同。最終,與GE簽訂的是兩輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的合同。此舉是尤尼特瑞格公司Lectra Haul項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵所在,因?yàn)橐粋€(gè)四輪驅(qū)動(dòng)的車輛將更加昂貴、更難維護(hù),且空車自重(Empty Vehicle Weight,EVW)更大,將導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用更高而競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng),所以放棄了四輪驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)兩輪驅(qū)動(dòng)。

圖1.20 在新墨西哥州礦山運(yùn)行的M-85 Lectra Haul

從1963年下半年開始,尤尼特瑞格開始批量生產(chǎn)載重為77t的M-85Lectra Haul型電動(dòng)輪自卸車(圖1.20),這個(gè)量產(chǎn)車型是剛性車架(rigid-frame)、載重量85短噸的雙軸后輪驅(qū)動(dòng)、后卸式礦車,使用了6條21-49.40PR輪胎,搭載了一臺(tái)700hp柴油機(jī),使用GE的電傳動(dòng)系統(tǒng)。

M-85 Lectra Haul打入市場(chǎng)后一舉成功,到1964年底,共賣出34臺(tái)。新產(chǎn)品有很多成功的理由,電傳動(dòng)使它比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,由Craig Doennecke設(shè)計(jì)的“橡膠圓盤”懸掛維護(hù)更容易,動(dòng)力制動(dòng)的后輪盤式制動(dòng)使駕駛更安全和容易。M-85型車的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)人員中的大部分沒有任何非公路礦車方面的經(jīng)驗(yàn),他們將尤尼特瑞格帶到這個(gè)行業(yè),直面卡特彼勒、特雷克斯(Terex)、尤克利德、偉步科和Dart等眾多老牌對(duì)手并技高一籌,堪稱奇跡。

1963年,最早的三臺(tái)M-85礦車在Kennecott公司的Chino礦運(yùn)行的初期,一輛礦車在倒車時(shí)將一臺(tái)M-85駕駛室撞壞,Chino致電尤尼特瑞格要求換一個(gè)新的,當(dāng)時(shí)恰好是星期五,尤尼特瑞格立即卸下了組裝車間內(nèi)一輛車的駕駛室,裝上平板車并指派兩名技術(shù)人員直接運(yùn)往新墨西哥州的Chino礦,周一的早上便來到礦山的門口,并很快換上新的駕駛室。而按Chino礦以往的經(jīng)驗(yàn),更換駕駛室至少要幾個(gè)月的時(shí)間!尤尼特瑞格的成功不僅在于產(chǎn)品質(zhì)量,其高水平的服務(wù)和敬業(yè)的員工是更主要的原因。

尤尼特瑞格兩年后又制成了M-100短噸同類車,許多年后這兩種電動(dòng)輪均獲得了推廣,僅伯克萊銅礦在數(shù)年內(nèi)就購(gòu)買了80余輛。1968年M-120-15加入,在1982年初這些卡車生產(chǎn)線停止之前共制造和銷售了超過2100臺(tái),算下來是平均每月約10臺(tái),并且整整持續(xù)了19年!正是這些新型電動(dòng)輪礦車主宰了露天采礦運(yùn)輸行業(yè)20年,并開啟了尤尼特瑞格非公路自卸車的黃金時(shí)代。1988年尤尼特瑞格并入美國(guó)特雷克斯集團(tuán),稱為特雷克斯礦業(yè)公司。

因技術(shù)水平的限制,當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)和制造用于大功率、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)是相當(dāng)困難的,然而電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠避免這一問題。電動(dòng)輪礦車還解決了制約礦用汽車向更大噸位發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題——傳動(dòng)系統(tǒng)問題,其他廠家也紛紛生產(chǎn)電動(dòng)輪自卸車,于是電動(dòng)輪得到了快速發(fā)展,并促進(jìn)了礦用自卸車大型化的進(jìn)程。1968年,美國(guó)GE公司進(jìn)一步完善電動(dòng)輪結(jié)構(gòu),將電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)融為一體,這樣既可在車上維修,也可整體拆換,大大推動(dòng)了電動(dòng)輪自卸車的高速發(fā)展。

1971年,美國(guó)偉步科公司推出3200型電動(dòng)輪樣車,采用三軸10輪結(jié)構(gòu),額定載重200短噸。1974年改進(jìn)為3200B型,載重量提高到240短噸(218t)。該車引領(lǐng)了大噸位礦用車的潮流,成當(dāng)時(shí)世界最大的礦用車。整車尺寸為16.5m×7.3m×6.1m,自重170t,采用通用汽車(GM)的12缸低速柴油機(jī),最大功率2439hp,使用10條固特異低壓輪胎36.00-51,兩個(gè)三級(jí)舉升液壓缸能在30s內(nèi)完成卸載。

1978年,加拿大GM公司制造出一臺(tái)史無前例的巨型礦車,型號(hào)為Terex-3319,綽號(hào)“TITAN”。該車采用三軸10輪后卸式結(jié)構(gòu),額定載重350短噸(318t)。整車尺寸為20.1m×7.8m×6.9m,自重236t。裝備GE電傳動(dòng)系統(tǒng),16缸柴油機(jī),最大功率3348hp,油箱容量3632L。使用10條40.00-57巨型輪胎,空車和貨物全重達(dá)到驚人的554t。TITAN在兩個(gè)礦山服役過,轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)需要?jiǎng)佑?臺(tái)平板車運(yùn)輸組件。

到20世紀(jì)80年代末,尤尼特瑞格、利勃海爾、小松德萊賽(Dresser)、尤克利德、白俄羅斯等近十家礦用汽車制造廠生產(chǎn)電動(dòng)輪自卸車,年生產(chǎn)能力約500輛,累計(jì)已超過萬輛。載重量從108~218t,試制成功的最大樣車,載重量已達(dá)到217t。由于大型礦用汽車具有運(yùn)輸效率高、運(yùn)輸成本低的優(yōu)點(diǎn),自電動(dòng)輪自卸車問世以來,在美國(guó)GE、尤尼特瑞格、德國(guó)西門子(Siemens)、利勃海爾等廠商的推動(dòng)下,曾經(jīng)占據(jù)了全部市場(chǎng),世界各國(guó)的大型露天礦山都紛紛采用了載重百噸以上的電動(dòng)輪自卸車,大大提高了礦山的生產(chǎn)效率[4]

1999年,德國(guó)利勃海爾推出載重327t的T282型電動(dòng)輪自卸車,第一輛用于美國(guó)懷俄明州,在Powder River Basin搬運(yùn)礦體上的覆蓋物。2004年又推出T282B型(圖1.21)升級(jí)版,載重量提高到363t,車型容積222m3。全車長(zhǎng)15.3m,寬9.5m,高7.8m,空車自重230t。它有兩種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配置:MTU DD 20V4000(2722kW、20缸、排量90L、重10.5t)或康明斯QSK78(2610kW、18缸、排量78L、重11.3t)。電力傳動(dòng)采用Siemens交流傳動(dòng)系統(tǒng),輪胎是米其林56/80R63或普利司通59/80R63,最高車速64km·h-1。這是世界首臺(tái)400短噸(363t)級(jí)的礦用自卸車。

圖1.21 T282B型礦車

原蘇聯(lián)于1965年曾制造過一種65t電動(dòng)輪自卸車,70年代又研制成75tBelaz-549及110tBelaz-7519兩種這類車,1980年又研制成190tBelaz-7521型電動(dòng)輪車,已投入批量生產(chǎn)。法國(guó)在20世紀(jì)60年代曾制造過一種65t電動(dòng)輪自卸車,日本小松公司在70年代制成120tHD-1200型電動(dòng)輪自卸車[9]。日本Keio大學(xué)的電動(dòng)汽車試驗(yàn)室曾于2001年研制了一種新型八輪全驅(qū)動(dòng)概念電動(dòng)輪自卸車“KAZ”,這是一種公路型電動(dòng)汽車[11]

我國(guó)礦用自卸車的發(fā)展歷史較短。1901年底,匈牙利商人李恩時(shí)(Leinz)將兩輛美國(guó)制造的“奧茲莫比爾”(Oldsmobile)牌汽車從香港運(yùn)到上海,這是汽車首次傳入中國(guó)。1931年5月31日,遼寧迫擊炮廠在張學(xué)良將軍支持下,從美國(guó)引進(jìn)技術(shù),制造出“民生”牌75型1.8t載貨汽車,這是我國(guó)第一輛國(guó)產(chǎn)汽車。該車載重1.82t,長(zhǎng)頭、棕色,采用六缸水冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī),功率65hp,前后4輪為單胎,輪距4.7m,最高車速40km·h-1(圖1.22)。4個(gè)月后“九一八”事件爆發(fā),即將完成的首批40輛汽車及零部件被日軍全部擄走,剛剛萌芽的民族汽車工業(yè)就這樣被扼殺了。

圖1.22 首輛國(guó)產(chǎn)汽車:“民生”牌卡車

1956年7月13日,第一輛“解放”牌CA10型4t卡車在長(zhǎng)春第一汽車制造廠駛下生產(chǎn)線(圖1.23),中國(guó)第一個(gè)汽車工業(yè)基地就此誕生。很快全國(guó)汽車工業(yè)形成了“一大四小”的格局。由于我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展之初,就選擇以中型載貨車、軍用車及改裝車為發(fā)展重點(diǎn),使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從開始就出現(xiàn)了“缺重少輕”的問題。礦用自卸車等重型車輛,20世紀(jì)60年代仍主要靠從原蘇聯(lián)和東歐國(guó)家進(jìn)口。隨著60年代中蘇關(guān)系惡化,礦用車沒有了進(jìn)口來源,我國(guó)被迫進(jìn)入了自主研發(fā)生產(chǎn)礦用自卸車的歷程。

20世紀(jì)60年代中后期,歐美國(guó)家的礦用自卸車載重能力已經(jīng)達(dá)到150t,并開始發(fā)展電動(dòng)輪技術(shù),我國(guó)已明顯落后。此時(shí),國(guó)家提出“大打礦山之仗”的決策,研制礦用自卸車成為發(fā)展重點(diǎn)。

1964年,我國(guó)與法國(guó)正式建交。同年8月,第一機(jī)械工業(yè)部向國(guó)務(wù)院上報(bào)了《引進(jìn)法國(guó)貝利埃GBU15、GLM、T25、TCO等4個(gè)車型技術(shù)的意見》。1965年6月3日,在中國(guó)重慶汽車制造廠與貝利埃簽訂了裝配協(xié)議,允許中國(guó)組裝生產(chǎn)55tT25自卸車(圖1.24)等4種車型。

圖1.23 第一輛“解放”牌卡車下線

圖1.24 貝利埃T25礦用自卸車

1968年10月,應(yīng)第一機(jī)械工業(yè)部要求,上海汽車制造廠(簡(jiǎn)稱上汽)開始試制大噸位自卸車。1969年9月,以上汽為主,采取全國(guó)169家工礦自卸車企業(yè)大協(xié)作方式,試制成功了SH380型32t礦用自卸車(圖1.25),并送到北京參加國(guó)慶20周年游行檢閱。SH380型車以蘇聯(lián)Belaz-540型27t載重車為樣本,采用上海柴油機(jī)廠生產(chǎn)的6315-12V柴油機(jī)、液力機(jī)械變矩器和液壓空氣減振器,貨箱后傾式自卸,額定功率294kW,最大車速50km·h-1。該車1971年2月轉(zhuǎn)由上海貨車廠生產(chǎn),至1980年停產(chǎn),累計(jì)生產(chǎn)637輛[12]

1971年1月,第一機(jī)械工業(yè)部向第一汽車制造廠(簡(jiǎn)稱一汽)下達(dá)了研制CA390型60t礦用自卸車的任務(wù),先后完成兩輪樣車試制,1973年12月31日試制成功。該車長(zhǎng)9.2m,寬4.6m,高4.3m,自重43.5t,由重慶新建機(jī)械廠提供發(fā)動(dòng)機(jī),見圖1.26。后來一汽將整套圖紙和全部試驗(yàn)資料,移交本溪重型機(jī)械廠生產(chǎn)。1975年11月15日,本溪重型機(jī)械廠試制成功LN390型60t礦用自卸車。此外,天津、常州、北京、甘肅白銀等地,陸續(xù)試制成功15~42t礦用自卸車。緩解了當(dāng)時(shí)礦山、石化、水電、運(yùn)輸?shù)炔块T急需載重車輛及配件緊缺的局面。

圖1.25 SH380型32t礦用自卸車

圖1.26 CA390型60t礦用自卸車

1974年,湘潭電機(jī)廠與鞍山冶金礦山公司、一汽、美國(guó)偉步科等企業(yè)聯(lián)合協(xié)作研制108t電動(dòng)輪自卸車,1977年4月29日,我國(guó)首臺(tái)百噸級(jí)電動(dòng)輪車——“韶峰”SF3100型電動(dòng)輪自卸車研制成功(圖1.27)。該車自重93t,裝載質(zhì)量108t,采用4×2后輪驅(qū)動(dòng)[13]、[14]

由于國(guó)產(chǎn)礦用車難以滿足需求,各廠礦企業(yè)開始從國(guó)外進(jìn)口載重車輛。1979年,江西德興銅礦首次從美國(guó)引進(jìn)10臺(tái)裝載量為154t的電動(dòng)輪自卸車,這是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的礦用汽車。20世紀(jì)80年代末90年代初,為解決進(jìn)口替代問題,許多企業(yè)開始與國(guó)外廠商或研究機(jī)構(gòu)合資合作,把大量先進(jìn)的技術(shù)引入到國(guó)內(nèi)。

1985年7月29日,本溪重型汽車廠與大連電機(jī)廠、長(zhǎng)沙礦山研究院、鞍鋼等單位聯(lián)合研制的LN3100型108t電動(dòng)輪自卸車,在本鋼南芬露天鐵礦通過鑒定。該車長(zhǎng)11.05m,寬6.3m,高4.9m,貨箱堆裝容積60m3,載重108t,采用4×2后輪驅(qū)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)為KTA-2300型四沖程增壓中冷高速柴油機(jī),功率1200hp,發(fā)電機(jī)為TQF-760型8級(jí)三相交流凸級(jí)式同步電機(jī),電動(dòng)輪為ZQ-342型4級(jí)直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī),由大連電機(jī)廠配套。最高車速40km·h-1,最大爬坡度20%,年運(yùn)量85萬噸以上。該車共生產(chǎn)了10多臺(tái),后因各種原因停產(chǎn)[15]

1990年前后,江蘇常州冶金機(jī)械廠與長(zhǎng)沙礦山研究院合作,為南芬露天鐵礦生產(chǎn)了12臺(tái)美國(guó)尤尼特瑞格公司的Mark-36型154t電動(dòng)輪自卸車,主要部件為進(jìn)口,后由于礦山費(fèi)用緊張而停產(chǎn)。此時(shí),外資也加緊了進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的步伐,1988年5月21日,特雷克斯設(shè)備有限公司(英國(guó))與內(nèi)蒙古第二機(jī)械廠合資,成立北方重型汽車有限責(zé)任公司,主要業(yè)務(wù)為進(jìn)口散件,組裝特雷克斯尤尼特瑞格品牌的礦用汽車和工程機(jī)械。1991年11月,湘潭電機(jī)廠與美國(guó)小松德萊塞公司合作生產(chǎn)了SF3150型154t電動(dòng)輪自卸車。這些都大大促進(jìn)了我國(guó)礦用自卸車事業(yè)的發(fā)展[14]

90年代以來,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家也開始研制獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的礦用電動(dòng)輪自卸車,如北京首鋼重型汽車制造股份有限公司與北京科技大學(xué)合作研制的170t電動(dòng)輪自卸車已經(jīng)在礦山運(yùn)行。2009年湘電重裝SF33900型220t電動(dòng)輪自卸車正式通過用戶鑒定。2011年5月26日,SF35100型300t交流傳動(dòng)自卸車在湘電集團(tuán)正式下線,該車長(zhǎng)15m、寬8.8m、高6.8m、自重210t、輪胎直徑達(dá)4m,見圖1.28。

圖1.27 “韶峰”SF3100型電動(dòng)輪自卸車

圖1.28 “韶峰”SF35100型電動(dòng)輪自卸車

2012年11月27日,世界上最大的軌道交通裝備制造商——中國(guó)北車集團(tuán)旗下的北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱北車二七)自主研發(fā)成功190t交流傳動(dòng)礦用自卸車EQ190AC,該車充分利用高速鐵路技術(shù),采用公司自主研發(fā)的交—直—交電傳動(dòng)控制系統(tǒng),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率1492kW,整車長(zhǎng)13.37m、寬6.95m、高6.46m,見圖1.29,這標(biāo)志著北車二七成為目前世界上首個(gè)擁有交流電傳動(dòng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的主機(jī)制造商。

圖1.29 EQ190AC型電動(dòng)輪自卸車

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