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巨型矿用车-湘电220吨交流传动电动轮自卸车(下)

时间:2014/6/10 9:13:07 标签:载重量 点击:512 次
  

巨型矿用车-湘电220吨交流传动电动轮自卸车(下)

工程投资额:—

工程期限:2007年——2009年

1879 年,德国人卡尔·本茨以奥托煤气发动机为基础,制成二冲程汽油发动机。随后他将发动机安装在三轮自行车上,制成世界第一辆以内燃机为动力的三轮汽车。为提高乘坐舒适性,他在车架和车轴之间安装钢板弹簧悬架,车轮采用实心橡胶轮胎,前轮小,后轮大。后轮上方卧置单缸二冲程汽油发动机,785CC容量,0.89匹马力;通过链条和齿轮驱动后轮前进,时速16公里。1886年1月29日,本茨获得汽车专利。仅仅几个月后,德国人戈特利布·戴姆勒制成了世界第一辆四轮汽车。戴姆勒也曾在奥托公司工作过。1884年,他和好友威廉·迈巴赫合作,以奥托煤气发动机为基础,研制出高转速四冲程汽油发动机,并于次年发明世界第一辆木制两轮摩托车。1886年,戴姆勒把发动机安装到,他为妻子43岁生日而购买的马车上,从而发明了四轮汽车。本茨和戴姆勒发明汽车后,各自创建了汽车制造厂,并展开激烈竞争。1926年戴姆勒和奔驰汽车厂合并,成立了戴姆勒-奔驰汽车公司。

□ 世界载重汽车发展概况

现代汽车发源于德国,而矿用汽车兴盛于美国。1885年10月,德国工程师卡尔?本茨制成世界上第一辆三轮汽车。1886年,德国人戴姆勒制成世界第一辆四轮汽车。此后汽车工业在欧美各国迅速发展壮大。1896年10月,德国戴姆勒公司,生产出世界第一批卡车,该车自重1.2吨,载重1.5吨,出口到英国伦敦。1900年以后,欧美国家越来越多的厂商开始制造卡车,一次世界大战及各国的交通建设、矿山开采、货物运输等活动,有力推动了卡车发展。在激烈的商业竞争下,车辆性能日益提高。

1917年美国福特汽车推出了TT型卡车底盘,这是第一种专门为卡车设计的底盘。1923年9月,德国奔驰在OB2型5吨卡车上,安装了第一款8.8升直列4缸柴油发动机,功率为45马力。到20世纪30年代以后,矿山开采和工程建设中的蒸汽铲斗容量越来越大,这就需要载重车辆与之配合。1934年1月,美国尤克力德(Euclid)公司研制出第一辆四轮液压翻斗车——Euclid-1Z。该车车厢长度6.4米,由液压杆顶起车厢后倾卸货;配置100马力汽油发动机,采用带万向节的传动轴驱动形式;可以与蒸汽铲配合,运送渣土或矿石,载重量达到14吨。这可以说是矿用自卸车的雏形。

在卡车大型化的基础上,有轨电车的架线供电技术,开始移植到轮式卡车上。例如1938年,在意大利瓦尔特里纳的水电站建设中,开始采用电动卡车运输混凝土。当时工地上有16辆三轴卡车和4辆双轴牵引车,全部改装为电力驱动。驾驶室顶部装上长长的集电杆,搭在650V的直流架空线网上,为车辆提供电力,架空线路总长80公里。这种方式可以有效提高卡车的爬坡性能。

1951年,美国尤克力德公司推出当时世界最大的Euclid-1LLD型自卸车,载重量达到50吨。该车采用三轴10轮底盘,搭载两台康明斯柴油发动机,总功率达到375马力。1958年,尤克力德用3轴的1LLD自卸车,加长为5轴18轮,载重量达到150吨,再创世界纪录。载重自卸车极大提高了露天矿山开采效率。但是露天矿山多为折回坡道,为提高载重车辆运输的经济性,电传动自卸车应运而生。美国工程机械传奇人物雷多诺(R.G.LeTourneau),提出了柴油机-电力多轮驱动的想法。由柴油机带动直流发电机,所发电力输送给每个车轮上的轮毂电动机,驱动车辆运行。这与当时铁路机车的传动方式很相似。

1959年,雷多诺为蒙大拿州伯克利铜矿,改装了一台TR-60型电动自卸车,采用架线辅助供电技术。原车载重60短吨,安装一台335马力的康明斯柴油机,试验时发现动力不足,后来改成了双引擎,载重量提高到了75短吨(68吨)。几乎与此同时,1960年1月27日,美国尤尼特瑞格(Unit Rig)公司与GE合作,研制成功第一台电动轮原型车。并在1963年下半年,开始批量生产M85型85短吨(77吨)电动轮自卸车。1968年,美国 GE公司进一步完善电动轮结构,将电动机、传动系统和制动系统融为一体。这样既可在车上维修也可整体拆换。这一设计大大推动了电动轮自卸车的发展。

1971年,美国伟步(Wabco)公司推出3200型电动轮样车,采用3轴10轮结构,额定载重200短吨。1974年改进为3200B型,载重量提高到240短吨(218吨)。该车引领了大吨位矿用车的潮流,成当时世界最大的矿用车。整车尺寸为16.5m×7.3m×6.1m,自重170吨,装备GM 的12缸低速柴油引擎,最大功率2439马力,使用10条固特异的36.00-51 50PR低压轮胎,两个4节的举升油缸能在30秒内完成卸载。3200B生产了大约48台,其中11台在加拿大Highland Valley铜矿服役。

1978年,加拿大通用汽车公司制造出一台史无前例的巨型汽车,编号33-19,绰号“TITAN”。该车采用3轴10轮后卸式结构,额定载重350短吨(318吨)。整车尺寸为20.1m×7.8m×6.9m,自重236吨。装备GE电传动系统,16缸柴油机,最大功率3348马力,油箱容量3632 升。使用10条40.00-57巨型轮胎,车辆及货物全重达到惊人的554吨。TITAN在两个矿山服役过,转场时需要动用8台平板车运输组件。最后由于运行费用过高,于1990年退役,现放在加拿大英属哥伦比亚省的Sparwood煤矿作为一个景点。该车曾作为世界最大的卡车,载入吉尼斯世界纪录,并保持了20年。直至1998年,卡特彼勒推出797型自卸车,才以326吨的载重量打破纪录。

1951年,美国尤克力德推出当时世界最大的Euclid-1LLD型自卸车,载重量达到50吨,采用三轴底盘.

□ 世界矿用汽车主要厂商

矿用汽车经过数十年发展,形成了六大巨头。主要厂商包括美国卡特彼勒(Caterpillar)、美国特雷克斯-优尼特瑞格(TEREX— UNITRIG)、日立-尤克力德(HITACHI-EUCLID)、日本小松(KOMATSU)、德国利勃海尔(Liebherr)、白俄罗斯别拉斯(Belaz)。这些厂家占据了国际市场90%以上的份额,年产量近千台,产值20亿美元左右。在配套部件方面:矿用车发动机主要来自美国康明斯、底特律和卡特。电传动系统主要来自GE和SIEMENS。轮胎供应商主要为米其林、普利司通和固特异。

美国尤克力德(Euclid)是最早开发自卸车的企业。1907年,乔治·阿明顿(G.A.Armington)在俄亥俄州威克利夫创建了电动葫芦公司。两年后工厂搬迁至俄亥俄州尤克力德,公司名字也改为Euclid起重机公司。1924年起,尤克力德开始涉足铲运机、压路机、推土机等业务。由于看到筑路工程中需要大量运输土方,乔治的儿子——亚瑟·阿明顿,在1931年成立了Euclid筑路机械有限公司,主要研制土方运输车辆。1934年1月推出的 Euclid-1Z型液压自卸车,载重量达到14吨。此后公司迅速壮大,到50年代已经成为著名的载重车制造商。1951年,尤克力德推出当时世界最大的 Euclid-1LLD型自卸车,载重量达到50吨,采用三轴10轮底盘,搭载两台康明斯发动机,总功率375马力。

1953年,通用汽车出价2000万美元,收购尤克力德,借此进入土方机械市场。1958年,尤克力德用3轴的1LLD自卸车,加长为5轴18轮的 Western 80型自卸车,载重量达到150吨。然而当时美国司法部对通用汽车提出反垄断诉讼。通用汽车被迫在1968年,将尤克力德出售给怀特汽车公司,但保留了工程机械业务。这一部分逐渐发展成为通用旗下的特雷克斯土方设备部门。怀特汽车又于1977年,将尤克力德出售给戴姆勒奔驰公司。直至1993年,尤克力德最终转入日立建机名下,双方合资成立尤克力德-日立重型设备公司,主要生产EH系列矿用车。最大型号为EH5000,自重213吨,载重286吨,采用日立与西门子合作开发的交流传动技术。

美国尤尼特瑞格(Unit Rig)创建于1935年,创始人是俄克拉荷马州塔尔萨的四位石油商人,当时主要生产钻井设备。二战期间,公司生产了大量军工产品。1963年,尤尼特瑞格与GE公司合作,开始批量生产M85型77吨(85短吨)电动轮自卸车。截止1983年,该公司有代表性的Mark-36(载重154吨)电动轮汽车销量达783台。1988年,尤尼特瑞格并入美国TEREX集团;1995年推出载重236吨的MT4400型电动轮自卸车。到1998年,特雷克斯收购了德国O&K,并把它和尤尼特瑞格合并为TEREX矿业,作为集团旗下的一大分支。尤尼特瑞格的产品线主要包括矿用自卸卡车和底卸式运煤车等,其累计销量超过4500台。其最大型号为2007年推出的MT6300,自重236吨,载重363吨,是世界最大级别矿用车。2009年12月,美国矿用机械巨头比塞洛斯宣布,出资13亿美元收购TEREX矿业部门,尤尼特瑞格也在其中。

卡特彼勒(Caterpillar)是世界第一大工程机械制造商。1885年前后,本杰明·霍尔特(Benjamin Holt)和丹尼尔·贝斯特(Daniel Best)分别创立自己的公司,当时主要生产蒸汽拖拉机、脱粒机、联合收割机等农业机械。由于轮式拖拉机容易陷进松软泥土里。1904年,霍尔特公司研制出世界第一台履带式蒸汽拖拉机,贝斯特公司研制出世界第一台履带式蒸汽推土机。履带实用化后,极大推动了工程机械发展。1908年老贝斯特退休时,将公司卖给了霍尔特。1910年,霍尔特从一名摄影师那里得到灵感,注册了Caterpillar商标(意为毛毛虫)。1914年一战爆发,霍尔特公司为欧美各国军队制造了上万辆拖拉机、推土机,用于牵引火炮、运输军队、挖掘战壕。英国又以履带式拖拉机为蓝本,发明了坦克。一战结束后,卡特彼勒已经是优质机械的代名词了。1925年4月15日,霍尔特的公司正式改组为卡特彼勒公司。

第二次世界大战和战后重建,让卡特彼勒的工程机械业务规模成倍扩张。到1960年,卡特彼勒已经发展成为庞大的跨国集团。1962年,卡特彼勒进入矿山卡车领域,首款产品是载重35吨的769型自卸车,1963年开始批量生产。1964年推出载重68吨的779原型车,1967年正式批量生产。1965年 10月,卡特彼勒推出786型240吨底卸式运煤车,这是当时世界最大的载重卡车。在电动轮矿用车大发展的时候,卡特彼勒一直坚持采用机械式传动。80年代后,卡特彼勒与对手展开激烈竞争,1983年推出载重138吨的785原型车,1986年推出载重177吨的789型自卸车。1991年推出载重218 吨的793型自卸车。1998年推出载重326吨的779型自卸车,这是当时世界最大级别的矿用汽车。2002年升级为797B,载重量提高到345 吨;2008年升级为797F,载重363吨,目前仍是世界最大级别的矿用汽车。除了机械传动车型,卡特彼勒在2008年还推出了一系列交流电传动车型,如载重227吨的793F AC和载重313吨的795F AC。

1958年,美国尤克力德用3轴的1LLD自卸车,加长为5轴18轮,载重量达到150吨。

日本小松(Komatsu)是世界第二大工程机械集团,拥有142家下属企业及3.3万名员工,年产值超过200亿美元。小松的历史可以追溯到一战时期。 1917年1月,日本石川县能美郡国府村(现小松市)的竹内矿业株式会社(1894年创立),为了生产矿山用的采掘机械,在同郡小松町的小松车站附近设立了小松铁工所。1921年5月13日(大正十年),小松铁工所脱离竹内矿业(株),自行成立(株)小松制作所,当时拥有121名雇员。1924年小松第一台450吨水压机投产,1931年10月小松生产出日本第一台农用拖拉机。1938年5月小松在符津町23番地建成粟津工厂,成为公司本部。二战期间,小松参与军工生产。1943年1月,小松参考日军掳获的美军CAT推土机,开发出“小松1号均土机”,这是小松推土机的前身。

二战后,日本恢复重建和朝鲜战争,有力推动了日本经济发展。1947年12月,小松开始引进生产D50型履带式推土机。1951年8月,小松将总公司搬迁到距小松市以东330公里的东京都。这段时期小松的业务主要以推土机为主。1952年10月,小松建成大阪工厂,开始生产平地机、叉车、自卸卡车,1956年9月开始生产履带式装载机。1962年12月,小松在枥木县小山市建成工厂,与美国康明斯合作生产柴油发动机。1963年6月,小松与美国比赛洛斯(BUCYRUS)合作,生产HT系列油压式挖掘机(1981年3月中止技术合作协定)。六十年代末期,小松开始向海外扩张。1967年1月,小松在比利时设立小松欧洲(株),这是其第一个海外公司。1970年2月,小松美国公司成立,1971年1月小松新加坡公司成立,此后陆续在墨西哥、巴西、澳大利亚、英国、德国、印尼等国,设立海外公司。1988年9月,小松与美国德莱塞工业公司合资,成立小松德莱塞公司,生产矿用汽车,1994年小松买下全部股份。小松矿用车前身为美国haulpak(豪派),主要型号包括630E、730E、930E、960E,最大型号为960E,载重量为327吨。

德国利勃海尔(Liebherr)于1949年创建于德国南部小镇基希多夫,以塔式起重机起家。50年代开始生产液压挖掘机和装载机等产品。1970年,利勃海尔在美国弗吉尼亚州纽波特纽斯市成立北美分公司,建设生产厂房和备件库,主要生产挖掘机。80年代,由于美国工程机械市场下滑,该厂中断生产,厂房用于仓储中转。1999年,利勃海尔重组美国公司,纽波特纽斯工厂进行大规模改造,并推出载重327吨的T282型电动轮自卸车。2004年升级为 T282B型,载重量达到400短吨(363吨),这是目前世界最大级别的电动轮自卸车。

别拉斯(Belaz,БелАЗ)位于白俄罗斯首都明斯克以东50公里处的佐迪诺(Zhodino),前身为苏联时代(1948年)组建的重型矿山机械制造厂,1958年改为白俄罗斯汽车制造厂,并生产出MAZ-525型25吨卡车。1960年推出载重40吨的MAZ-530样车。1961年推出载重27 吨的BELAZ-540型自卸车。1968年推出载重75吨的BELAZ-549。1971年推出的BELAZ-7519,载重量已经达到110吨。 1982年推出的BELAZ-75211载重量达到170吨。1990年别拉斯与日本小松合作,推出载重280吨的Belaz-75501型工程样车。 2005年,别拉斯推出BELAZ-75600,这是其最大型号,载重量为320吨。别拉斯在鼎盛时期曾拥有1.2万名员工。我国在上世纪50-70年代,从别拉斯进口了3000多台20-40吨级矿用车。苏联解体后,别拉斯走向衰弱。其矿用车部件,主要从俄罗斯和欧洲进口。近年来,别拉斯开始与首钢重汽等中国企业寻求合作。

1971年,美国尤克力德制造的R210型自卸车,额定载重191吨,其前轴使用双胎,发动机为1850马力的燃气轮机。

□ 世界最大的轮式车辆

从1963年,美国Unit Rig批量生产77吨自卸车以来,矿用自卸车按照载重量,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。其中达到360吨(400短吨)级别的,共有三个车型,分别是卡特彼勒797F、特雷克斯尤尼特瑞格MT6300、利勃海尔T282B。

1998年,当时世界最大的卡车——卡特彼勒797,在亚利桑那州的卡特彼勒试验场闪亮登场。其326吨的载重量,一举打破TITAN保持了20年的世界纪录。这位新霸主,全车长14.5米,宽9.2米,高7米,采用机械传动,后轮驱动。自重261吨,加上326吨货物后,全部重量达到587吨。装备卡特 3524B型24缸柴油发电机,排量117升,功率达到惊人的3400马力,超过一辆火车头的功率。该车可使用3217升油箱,也可选装6813升油箱。它的油耗近乎疯狂,平均百公里油耗近800升,最高车速每小时64公里。797所使用的6条米奇林59/80R63轮胎,是当前世界上最大的轮胎,直径 4.03米,重5.3吨,售价3万美元。每个轮子后面都有一组42英寸的刹车碟。有8台电脑监视着油压,扭矩,机器性能和轮胎温度等运行状况。它的价格也同样让人仰望,最低也要343万美元。

2002年,卡特彼勒推出了载重量345吨的升级版797B。在2008年9月的MINExpo展会上,最新版797F登场。此型号装备了排量106升的 Cat C175-20 ACERT柴油机,最大功率达到4059马力,仍然保留CAT传统的机械传动方式,其油箱容量达到7571升,最高车速67.6km/h。售价也提高到 560万美元。

1999年,德国利勃海尔推出载重327吨的T282型电动轮自卸车,第一辆用于美国怀俄明州,在Powder盆地搬运覆盖层。2004年又推出 T282B型升级版,载重量提高到363吨,车型容积222立方米。全车长15.3米,宽9.5米,高7.8米,空车自重230吨。它有两种动力配置:MTU DD 20V4000(2722kW、20缸、排量90升、重10.5吨)或康明斯QSK78(2610kW、18缸、排量78升、重11.3吨)。传动采用 Siemens-Liebherr交流传动系统,轮胎是米其林56/80R63或普利司通59/80R63。最高车速64km/h。利勃海尔T282B也是世界最大的交流电传动车辆。

2007年4月,美国TEREX-UNITRIG公司,在宝马展上推出MT-6300AC电动轮自卸车。这是该公司的旗舰型号,空车自重236吨,最大载重量达到363吨。全车长15.3米,宽9.5米,高7.7米。采用与利勃海尔T282B一样的发动机和轮胎配置,同样采用交流传动系统,最高车速64公里。首批产品交付给北美建设集团,用于加拿大阿尔伯塔省的油砂矿。

这三位霸主代表了当今世界矿用汽车的最高水平,机械传动与电传动的竞争还将继续下去。以现有技术,出现载重450吨以上的矿用车只是早晚的事。但现在露天开采工艺越来越讲求电铲与矿用车的合理配套,国际上公认电铲用3-4铲装满一车是最经济合理的装车比。现有电铲斗容多在60立方米以下,铲斗载荷不满 100吨。即使出现载重450吨的矿用车,也没有适合的电铲与之配套。

2000年,美国比塞洛斯曾推出795B型电铲设计方案,斗容量68.8立方米,铲斗载荷122.5吨。白俄罗斯别拉斯公司,在2000年10月的拉斯维加斯矿业展上,展出了BELAZ-7570型自卸车模型,载重量达到420-450吨,采用半铰接式车架,装有两台2700马力的发动机,总功率将达到惊人的5400马力。双轴8轮4×4驱动,最高车速每小时64公里。其设计方案与别拉斯在1990年研制的75501型280吨级工程样车类似。但是10年过去了,比塞洛斯和别拉斯的设计方案仍停留在图纸上。未来能否实现,依然需要等待。

1974年,美国伟步(WABCO)公司推出的WABCO 3200B型三轴自卸车,最大载重量达到218吨。

1978 年,加拿大通用汽车公司,专门为sparwood b.c.露天矿区研制出一台史无前例的巨型汽车,编号33-19,绰号“TITAN”。该车采用3轴10轮后卸式结构,额定载重350短吨(318吨)。整车尺寸为20.1m×7.8m×6.9m,自重236吨。装备GE电传动系统,16缸柴油机,最大功率3348马力,油箱容量3632升。使用10条 40.00-57巨型轮胎,车辆及货物全重达到惊人的554吨。该车曾作为世界最大的卡车,载入吉尼斯世界纪录,并保持了20年。直至1998年,卡特彼勒推出797型自卸车,才以326吨的载重量打破纪录。

1996年,日本小松推出930E,这是世界第一台使用交流电传动技术的矿用车,载重量272吨。

1998 年,当时世界最大的卡车——卡特彼勒797,在亚利桑那州的卡特彼勒试验场闪亮登场。其326吨的载重量,一举打破TEREX TITAN保持了20年的世界纪录。这位新霸主,全车长14.5米,宽9.2米,高7米,采用机械传动,后轮驱动。自重261吨,加上326吨货物后,全部重量达到587吨。

2005年,白俄罗斯别拉斯推出载重320吨的BELAZ-75600旗舰型号,采用康明斯18缸78升的QSK-78C柴油发动机。

1999年,德国利勃海尔推出载重327吨的T282型电动轮自卸车。2004年又推出T282B型升级版,载重量提高到363吨,车型容积222立方米。全车长15.3米,宽9.5米,高7.8米,空车自重230吨。

2007年,美国特雷克斯推出矿用卡车的旗舰型号MT-6300。自重236吨,载重363吨,是世界最大级别矿用车。

巨型矿用车,使用的世界最大型号轮胎,直径4米,厚1.5米,自重5.5吨,载重量超过100吨,售价相当于一辆豪华轿车。


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