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第5 7 卷第4 期 2005 年1 1 月 有色金属 N o n t e 肼u sM e t a l s V o l5 7 ，N O ．4 N o v e m b e r2005 地下矿用汽车技术的研发现状 战凯 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要评连国内外地下矿用汽车的技术特性和在矿山的使用情况，介绍我国地下矿用汽车的研发情况，分析我国地下矿用 汽车设计和研制过程中存在的主要阃题和难点．指出地下矿用汽车技木的发展趋势。 关键词矿山机械工程；地下矿用汽车；综述；无轨采矿 中图分类号 1 3 3 5 2 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 I 一0 2 1 1 2 0 0 5 0 4 0 0 8 4 0 6 我国矿产资源相当大部分是由地下开采方式采 出的，地下矿山的大型矿山数量不如露天矿那么多， 但产量可观，特别是地下矿矿石的品位高，所以，地 下矿山生产的金属量占有很重要的地位。如铁和铜 矿石，露天采矿虽占了绝大比例，但每冶炼1 t 铁，需 露天原矿3 ．3 t ，而地下原矿则只需1 ．7 t ；每选l t 铜 金属的精矿，要1 8 9 ．4 t 露天原矿，而地下矿则只需 1 0 9 ．9 t 。有色金属矿石除铝土矿外地下开采占 5 0 ％左右，金占8 5 ％，核及化工原料占6 0 ％，铁矿占 1 0 ％。一些露天矿生产转人地下矿生产，以及深部 资源的发现。如凡口铅锌矿、铜陵公司冬瓜山铜矿、 白银公司厂坝铅锌矿等，这些金属矿床埋藏深，赋存 状态和地质条件复杂，需要多种高效的采矿设备。 随着我国地下金属矿山规模不断扩大，劳动效率不 断提高，产量不断增加，无轨采矿设备应用已很普 遍。地下矿山采掘运输的关键设备就是地下矿用汽 车。地下矿用汽车适用于开采范围广和有斜坡道的 矿山使用，利用它将采下的矿石从工作面运往溜矿 井，有时还运送到地面上。地下矿用汽车具有动力 性能好，通过性强，机动灵活，多能、经济的优越性， 广泛应用于条件适宜的地下矿山。采用地下矿用汽 车运输不但可以提高地下矿山的劳动生产率和产 量，促进生产规模不断扩大，而且还改变该类矿山的 回采工艺、采矿方法和掘进运输系统，促进地下矿山 朝着无轨开采的综合机械化方向发展。随着地下采 矿强度的增加以及运输距离的加长，应用地下矿用 汽车进行较长距离运输已显得越来越重要。它是保 证高的生产率和维持合理费用及价格的重要手段。 据国外研究表明，与机车运输相比，地下矿用汽 收稿日期2 0 0 5 0 8 1 9 作者简介战凯 1 9 6 2 ．男，吉林九台市人，教授，博士，主要从事 车辆工程与矿山机械等方面的研究。 车的基本投资约低2 0 ％，基建时间缩短，运行费用 约高1 5 ％～2 5 ％，运输总成本稍低。 采矿工业发达的国家，如瑞典、美国、加拿大、法 国、芬兰、德国和前苏联等国地下采矿已经推广应用 无轨开采技术。采场搬运和短程运输采用各种类型 的铲运机，巷道运输除少数矿山应用带式输送机外， 多数矿山采用地下矿用汽车作为运输设备。 地下矿用汽车运输效能的发挥与平均运距有 关，当矿体走向长达3 ．2 或4 ．8 k m 时，由于运距太 长，不宜采用速度较低的铲运机，亦即当运距超过铲 运机的经济运距时 往返行程大约5 0 0 m ，应该采用 地下矿用汽车运输。根据国际采矿设备调查机构统 计，地下矿用汽车的平均运距为1 ．6 ～3 ．2 k m 。车辆 往返次数是1 0 ～3 9 次／天。地下矿用汽车运距一般 超过5 0 0 m ，最佳运距在4 ～7 k m 以内使用地下矿用 汽车的多数矿山，其斜坡道坡度为1 0 ％～2 0 ％，个 别情况为2 5 ％。在瑞典和芬兰一些日产1 0 0 0 ～ 3 0 0 0 t 的地下矿山都采用2 0 - - 3 5 t 的地下矿用汽车， 月产1 ．5 ～4 ．0 万t 的地下阶段运输，采用4 5 ～5 0 t 的地下矿用汽车。 1国外地下矿用汽车技术发展现状 国外早在2 0 世纪6 0 年代就已经开始地下矿用 汽车的研究，如美国A d a sc o p c ow a g n e r1 9 6 0 年开 发出第一台l O t 地下矿用汽车，1 9 6 1 年开发出2 5 t 伸缩式料斗卸料方式的地下矿用汽车。到了2 0 世 纪9 0 年代已经生产出了6 t ，8 t ，l l t ，1 3 t ，1 6 t ，2 0 t ， 2 5 t ，3 3 t ，3 5 t ，3 6 t ，4 4 t ，5 0 t 等1 2 个品种。该公司的 产品，发动机大部分采用德国道依茨风冷柴油机，主 要传动件采用美国D a n a 公司生产的变速箱、变矩器 和驱动桥，前、后车架铰接折腰转向，四轮驱动方式。 2 0 世纪9 0 年代初以前制动系统采用全封闭多盘湿 万方数据 第4 期战凯地下矿用汽车技术的研发现状 式制动器，驻车制动采用弹簧制动器，9 0 年代以后 相继采用了世界上最新型的弹簧制动液压松闸 全封闭多盘湿式制动器，循环液压油强制冷却系统。 举升机构采用双缸举升卸载方式。从A t l a se o p c o w a g n e r 地下矿用汽车系列产品的发展历程可以看 出，地下矿用汽车随着现代汽车技术、计算机技术及 电控技术的发展而不断完善，发动机从风冷发展到 带故障诊断的电控水冷发动机，传动系统发展到变 矩器和变速箱一体的全自动动力换挡变速器，操纵 系统更加适合人机工程学原理的带油气悬架系统的 驾驶室等。 德国G H H 公司从1 9 6 4 年开始生产地下矿用 汽车，现在已发展到生产1 2 t ，1 5 t ，2 0 t ，2 5 t ，3 0 t ，3 5 t ， 4 0 t ，4 4 t ，5 0 t ，6 0 t 等1 0 个系列产品。G H H 公司地 下矿用汽车系列产品，柴油机大部分采用德国道依 茨低污染柴油机，前、后车架采用带中间回转支承的 中央铰接联接，前、后车架可绕车辆纵轴相对摆动， 左、右各摆动1 0 。，当地面不平时，可使四轮始终着 地，增加附着重力，增大牵引力，提高了车辆在低洼 不平路面上的通过性。变矩器、变速箱采用美国 D a n a 公司或R e n k 公司的产品，驱动桥采用美国 D a n a 公司或德国K e s s l e r 公司的产品。行车制动采 用全封闭多盘湿式制动器，驻车制动采用弹簧制动， 液压松闸制动器。G H H 公司地下矿用汽车，驾驶室 均前置，正向行使时视野好，但倒车时视野差，司机 室温度过高，噪音较大，操枞环境差。 S a n d v i kT a m r o e k 公司控股的法国E M 公司、加 拿大E J c 公司和芬兰T o R O 公司三家子公司均是 世界著名的地下无轨设备生产公司。现在在加拿大 生产3 0 t 以下的地下矿用汽车，以E J c 命名地下矿 用汽车品牌，其品种有1 1 ．8 t ，1 3 ．6 t ，1 5 ．4 t ，2 2 t ，2 7 t 和3 0 t 等6 个系列产品。3 0 t 以上的地下矿用汽车 在芬兰生产，以T O R O 命名地下矿用汽车品牌，其 品种有3 5 t ，4 0 t ，5 0 t ，6 0 t 和8 0 t 五个系列产品。E J c 系列地下矿用汽车，发动机采用D e t r o i t 水冷柴油 机，变矩器、变速箱采用D a n a 公司产品，驱动桥采用 D a n a 或K e s s l e r 公司的产品，前、后车架采用中央铰 接拆腰转向，前车架相对后车架左右摆动8 。。 T O R O 系列地下矿用汽车发动机采用D e t r o i t 或C u m m i n s 公司的产品，带电控系统。变矩器、变 速箱采用D a n a 公司或A l l i s o n 公司的产品，驱动桥 采用D a n a 公司产品，3 5 t ，4 0 t 和5 0 t 地下矿用汽车 前、后车架中央铰接拆腰转向，前后车架相对摆动， 6 0 t ，8 0 t 地下矿用汽车采用整体式车架，多驱动桥结 构形式，增加行驶和装卸料工况整车的稳定性。 加拿大D U X 公司从2 0 世纪8 0 年代开始制造 地下无轨采矿设备，生产出了l l t ，1 5 t ，1 6 t ，1 8 t ，2 0 t ， 2 5 t ，3 0 t ，3 2 t ，4 1 t ，4 5 t 和5 5 t 等1 1 个品种的地下矿 用汽车系列。这些地下矿用汽车，发动机采用德国 D u t z 或D e t r o i t 生产的柴油机，动力性能好，具有较 大的爬坡能力，适合地下矿山长距离重载上坡。传 动系统采用美国D a n a 公司生产的变矩器、变速箱和 驱动桥。制动器采用全封闭弹簧制动，液压松闸多 盘湿式制动器，制动器采用强制循环冷却方式冷却。 车架采用新型的中央饺接结构，改善了前、后车体中 间铰接部分的受力，前、后车架可绕车辆纵轴相对摆 动，以使四轮在不平路面上始终着地，增加了车辆的 附着重力，提高了车辆的牵引附着性能。驾驶室前 部侧座布置，正向行使时视野好，同时也采取了隔 热、隔振措施。改善了司机的操纵环境。 加拿大M T I 公司的子公司J C I 公司于1 9 8 0 年 开始生产地下矿用汽车，生产了6 t ，1 4 ．5 t ，1 6 t ， 2 3 ．5 t ，2 7 t 等5 个系列的地下矿用汽车。这些地下 矿用汽车，发动机采用德国道依茨风冷或C a t e r P i l l a r 水冷或D e t r o i t 水冷柴油机，其中D e t r o i t 柴油机 采用电控系统进行控制，高效，节能，排放性能好。 传动系统变矩器、变速箱、驱动桥采用C a t e r P i l l a r 和 美国D a n a 公司产品，制动器采用全封闭多盘湿式制 动器。车架采用前、后车架中央铰接拆腰转向方式。 驾驶室前部侧座布置。 德国P a u s 公司从2 0 世纪8 0 年代开始生产地 下无轨设备，已经生产了1 0 t ，1 5 t ，2 0 t ，2 5 t 等4 个系 列的地下矿用汽车。发动机均采用德国道依茨低污 染风冷或水冷柴油机，机外净化系统采用水洗或催 化净化方法，极大地降低了污染，满足了地下矿通风 排放要求，适合地下矿运输。变矩器、变速箱采用美 国D a n a 公司产品，驱动桥采用F o r d 公司的产品。 前、后车架采用中央铰接连接，拆腰转向，摆动采用 前桥摆动方式。驾驶室前置、驾驶座可回转1 8 0 。进 行双向操纵，双方均具有较好的操作性能和视野。 瑞典基鲁纳K i r u n a 采矿运输公司从2 0 世纪8 0 年代开始研制柴油机驱动和电驱动动的地下矿用汽 车，电动汽车以零污染、生产效率高、运营成本低、噪 音低、可靠性好等优点被矿山用户关注。上世纪8 0 年代末第一台5 0 t 的K 1 0 5 0 E 电动汽车在加拿大使 用以来，生产了3 5 t 和5 0 t 柴油机驱动和电驱动的 地下矿用汽车。3 5 t 和5 0 t 地下电动汽车特点是动 力由两台大功率交流电机驱动，既可由架线供电，也 万方数据 有色金属第5 7 卷 可由蓄电池供电，适应性强，牵引性能好。满载爬坡 能力达2 0 ％的坡度、速度可达2 0 k i n ／h 。前、后车架 采用中央铰接连接，拆腰转向，四轮驱动方式，机动 性好，提高了牵引附着性能。该车连续运行时间长， 运行可靠性高，真正实现了零排放。另外，噪声低， 发热少，极大地改善了司机的操纵条件和环境。3 5 t 和5 0 t 柴油地下矿用汽车，发动机采用D e t r o i t 和 C a t e r P i l l a r 公司生产的柴油发动机，变矩器和变速 箱采用美国D a n a 公司或A l l i s o n 公司的产品，驱动 桥采用美国D a n a 公司或K e s s l e r 公司的产品，制动 器采用全封闭多盘湿式制动器。 由于地下矿用汽车技术含量高，市场空间大，应 用前景好等原因，除了以上这些专业地下矿用汽车 厂商外，生产露天汽车或生产铰接汽车 A D T 的制 造商们也纷纷投向地下矿用汽车开发领域，或改装 产品，或修改设计，使之能适用于地下矿山运输。这 也促进了地下矿用汽车技术的发展。如美国 C a t e r P i l l a r 公司收购了生产地下矿用汽车的澳大利 亚的E l p h i n s t o n e 公司，把生产的地下矿用汽车以 E l p h i n s t o n e 品牌命名，现已生产了3 8 t ，4 0 t ，4 5 t ， 5 2 ．2 t 和5 5 t 等5 个吨位的地下矿用汽车。这些地 下矿用汽车，发动机采用C a t e r P i l l a r 公司自己生产 的电控柴油机，动力性能好，可靠性高，噪声低，污染 小；动力传动系统中的变速器、变速箱和驱动桥也都 采用C a t e r P i l l a r 公司自己的成熟产品，变矩器带闭 锁离合器；变速箱带动力换挡功能；制动器采用全封 闭多盘湿式制动器，采用强制循环冷却系统冷却，安 全可靠。由于发动机主要传动件均是C a t e r P i l l a r 公 司自己的产品。进行了非常合理的匹配，并采用多项 控制技术，传动系统具有故障诊断功能，提高了生产 率和运行效率。前、后车架中央铰接连接，折腰转 向，前车体采用独立悬挂系统，减少了振动和噪音， 司机室具有较好的隔热、隔音功能，舒适的司机座 椅，太大地改善了司机的操纵条件。 南非B e l l 公司于1 9 8 5 年生产出首台A D T ，型 号为B 2 5 铰接汽车，随后，公司不断拓展A D T 产品 系列，于1 9 8 9 年推出A D T 主导型号产品B 4 0 。之 后经过不断开发和完善，生产出C 系列，即从B 1 7 C ～B 4 0 C 载质量从1 7 t - - 3 6 ．5 t ，现在已发展到D 系列 汽车。这些铰接汽车，发动机采用德国D e u t z 风冷 柴油机和A D E 水冷柴油机，并采用机外净化装置。 传动系统进行了较大改进，采用Z F 的限速滑差装 置替代原来的差速器，提高了牵引附着性能，变速箱 改用A l l i s o n 行星变速箱，提高了传动系统的可靠 性。更换了前后桥，提高了整车承载能力，延长了使 用寿命，降低了司机室高度，提高了整车的通过性， 所有这些改进都是为了适应地下矿山的运输要求。 美国T e r e x 公司生产A D T 也有多年历史，生产 承载量从2 3 t 到3 6 ．5 t 共4 种车型。T e r e x 公司为 了适应地下矿山运输要求，对A D T 车辆进行了系统 地改造，如T A 2 5 采用C u m m i a s 柴油发动机，传动 系统采用Z F 公司生产的自动换挡变速箱；T U 4 0 采 用D e t r o i t 柴油机，三根桥全轮驱动，传动系统也采 用Z F 公司生产的自动换挡变速箱。三个前进挡， 三个倒退挡。换挡更加平稳可靠。同时对车体进行 了许多改进，降低了驾驶室高度，改善了司机的操纵 条件，降低了振动和噪音。 瑞典V o l V o 公司是世界上最大的A D T 生产 商，约占全世界A D T 市场5 0 ％的份额。1 9 7 0 年开 始进入地下矿用汽车领域，为了适应地下矿山运输， v o l v o 公司首先选择采用了低污染的柴油机，同时 配置了机外净化装置，降低了排放。采用四轮驱动， 提高了牵引性能和爬坡能力。降低和减小了外形尺 寸，以提高地下矿山的通过性。目前已开发了 2 2 ．5 t ，3 2 t 和3 6 t 等3 种型号的地下矿用汽车。这3 种地下矿用汽车传动系统采用V o l V o 公司生产的 动力换挡变速箱，采用了可完全闭锁的桥间差速器， 提高了整车的牵引附着性能。制动器采用多盘湿式 制动器，安全可靠。 挪威M O X Y 公司从1 9 7 4 年就开始生产A D T 汽车，现已生产数十种型号A D T 。该A D T 的发动 机采用S c a n i a 水冷柴油机，传动系统的变速箱采用 K o m a t s u 公司生产的电子控制的自动换挡变速箱。 S c a n i a 发动机污染小，排放性能好，适合井下运输。 采用重心较低的车架，具有良好的稳定性和通过性； 独立的前悬架系统，自由摆动的后桥悬挂，始终保持 四轮同时着地，具有较好的牵引附着性能，能满足地 下矿山运输要求。 国外这些地下矿用汽车制造公司在新产品开 发、研制及系列化生产时均采用了当代最新的汽车 技术、控制技术、计算机技术等最新成果，设计时全 部采用计算机辅助设计、计算机仿真、有限元分析和 计算、可靠性分析及试验等新技术、新方法，使新设 计的产品更加实用、先进。不论是动力性能、经济性 能还是运输生产率和效率都有较大的提高，能很好 地满足地下矿山的运输要求，这些厂家的地下矿用 汽车系列产品在世界各国地下矿山或地下工程领域 应用得越来越广泛。 万方数据 第4 期战凯地下矿用汽车技术的研发现状 8 7 2 国内地下矿用汽车技术 研究与应用状况 我国随着地下矿山的发展和深部资源开拓的需 要，无轨采矿方法应用也已很广泛，对地下矿用汽车 的需求量也越来越大。我国地下金属矿山先后从美 国A t l a sc o p c o w a g n e r 公司、德国G H - H 公司，及芬 兰S a n d v i kT a m r o c k 公司等地下矿用汽车生产商引 进了多台地下自卸汽车。国内研制地下矿用汽车始 于2 0 世纪7 0 年代中期，但由于当时基础件水平所 限，研制工作没有达到预期效果。进入2 0 世纪8 0 年代以来，随着国内基础件研制水平的提高，中国汽 车工业的发展以及国外先进技术的引进，我国地下 矿用汽车的研制水平有了长足的长进和提高。然而 目前我国地下矿用汽车的研制还处于初期阶段，无 论品种还是数量、规模，远远满足不了国内地下矿山 发展的需要，因此，我国必须要加大投入力度研制较 可靠的较实用的高起点的地下矿用汽车。我国从 2 0 世纪9 0 年代初，地下矿用汽车研制被列为国家 重点机械化攻关项目，许多科研单位投入了大量的 人力、物力、才力，至力于地下矿用汽车的研制，取得 了可喜的进展。北京矿冶研究总院、长沙矿山研究 院、北京科技大学、太原矿山机器厂、金川有色金属 公司等单位先后研制出符合我国地下矿山实际情况 的J Z 0 8 、J Z 0 1 0 、D K D l 2 、U k - 1 2 、D Q 一1 8 及J k Q 一2 5 等多种型号地下矿用汽车，这些地下矿用汽车在我 国一些地下矿山得到了应用，发挥了重要作用。几 年来应用表明，这些产品设计合理，技术可行，性能 稳定，安全可靠，主要技术指标达到了国外同类产品 的技术水平，具有较好的性价比和较好应用前景。 J Z C - 8 ，j z c - 1 0 ，D K C 一1 2 三种机型是北京矿冶研 究总院自主开发的地下矿用汽车。由北京矿冶研究 总院机械制造厂和石家庄新华矿冶机械厂制造。该 系列地下矿用汽车，发动机采用德国道依茨公司生 产的F 6 L 9 1 2 w 和F 6 L 4 1 3 F w 低污染风冷柴油机，采 用机械液力传动，该传动具有较好的牵引性能和爬 坡能力，最大爬坡能力达3 0 ％的坡度，由于采用前、 后备四挡的动力换挡变速箱，减少了传动系统的冲 击，使传动平稳、可靠。传动系统采用美国D a n a 公 司生产的变矩器、动力换挡变速箱和驱动桥。制动 器采用北京矿冶研究总院开发的国际先进的弹簧制 动、液压松闸全封闭多盘湿式制动器。该制动器制 动力矩大，制动系统简单、安全、可靠，集工作制动、 停车制动和紧急制动于一身，不需要另加停车制动 器和第二制动系统，这为总体布置带来很大方便。 另一个显著特点是该制动器是一种失效保安型，无 论制动系统在任何部位失效，车辆都会立即制动，安 全可靠。前车架和后车架采用中央铰接，折腰双缸 转向，这种转向方式转向半径小，机动性好，适合地 下矿山运输，摆动机构采用中间回转摆动机构，最大 允许摆动角左右各1 0 ‘，使车辆四轮始终着地，极大 地提高了车辆的牵引附着性能和低洼不平路面的通 过性。由于该种车架重心低，运行、装料、卸料时整 车稳定性得到了极大的改善。卸载采用双卸后倾翻 式卸载方式。工作料斗采用等强度理论设计，采用高 耐磨材料，提高了使用寿命。净化系统采用机外水 洗净化，使废气在水中格隔板形成折反气流，以达到 清洗和狰吡废气的功效，进一步降低了空气污染；司 机室布置在中央侧座，符合地下工作要求，有利于双 向行驶，双向均具有较好的视野，改善了司机的操作 条件。这三种车型设计时进行了整机动力性能匹配 和计算机仿真等分析计算，整机匹配合理，结构紧 凑、操纵简单、灵活，使用性能好，具有较大的爬坡能 力和牵引能力，能够满足地下矿山的运输要求。 D Q1 8 型地下矿用汽车是长沙矿山研究院设 计，南宁重型机器厂制造的。发动机采用德国道依 茨公司的F 8 L 4 1 3 F W 低污染风冷柴油机，机械液力 传动，四轮驱动，动力匹配合理，具有较大的爬坡能 力。制动系统采用双管路蹄式制动器，当制动系统 管路漏气或损坏时，气压下降到调定值时自动制动， 提高了行车的安全性。转向系统采用双转向油缸结 构，转向液压系统与工作液压系统有机地结合在一 起，当举升油缸动作时，转向泵自动地补充至工作液 压系统中去，简化了液压系统，共享了资源。卸料采 用双缸举升后倾翻卸载。司机室前置侧座，前进行 驶时视野好。机外净化系统采用含铂蜂窝状催化剂 的水洗箱，有效地控制了有毒有害气体的排放。 J K Q 2 5 型地下矿用汽车是金川有色金属公司 和北京科技大学共同研制的车型，发动机选用德国 道依茨公司的F 1 0 L 4 1 3 W 低污染风冷柴油机。传 动系统采用S P I C E R 公司生产的变矩器，变速箱和 驱动桥，前后桥采用普通差速器，制动器采用多盘式 制动器，外加循环冷却系统。停车制动采用弹簧制动 液压松闸结构，保证驻车的安全可靠性。制动操纵系 统采用全液压蓄能制动系统；前后车体采用中间铰接 式结构，在铰接处的前车架上设计的特殊摆动结构， 可使前后车架相对摆动，提高车辆的牵引附着性能。 万方数据 有色金属 第5 7 卷 前后车槊采用刚性悬挂结构，以有效地降低整机高 度。料斗进行了特殊设计，除保证料斗容积外，还保 证物料倾卸干净。举升油缸采用双缸后倾翻卸载方 式；净化系统采用机外净化，配备了加拿大E C S 废气 净化系统，以保证排放达标。该车型整体性能达到了 设计要求，质量可靠，故障率低，在金川有色金属公司 承担了替代进口设备的地下矿运输任务。 国内还有一些制造厂研制地下矿用汽车，1 9 9 2 年太原矿山机器厂、金川有色金属公司和南昌矿山 机械研究所合作，研制U R ．1 2 地下矿用汽车，其主 要配置为发动机采用德国道依茨低污染柴油机，传 动系统采用美国D a n a 公司生产的变矩器、变速箱和 驱动桥，前后机架采用中间铰接双缸折腰转向，后来 对此车型进行了许多改进，推出了U K ．1 2 A 型地下 矿用汽车。此外，济南重型机器厂于2 0 世纪9 0 年 代初研制了承载1 5 ～2 0 t 的地下矿用汽车，主要应 用于金矿地下开采。 3 地下矿用汽车技术发展趋势 随着无轨采矿技术在我国的应用和发展，地下 矿用汽车等无轨车辆的开发显得越来越重要。按照 国外的经验，要使无轨矿山发挥综合经济效益，不仅 要使用铲运机，还要发展与其配套使用的地下矿用 汽车等无轨辅助设备。铲运机和无轨辅助设备的比 例一般为1 ～4 倍，显然，我国地下矿用汽车等辅助 设备无法满足地下矿山无轨采矿的要求，使铲运机 难以发挥作用，因此应加快发展地下矿用汽车及无 轨辅助装备。今后，地下矿用汽车将向微型化，大型 化，机、电、液、仪一体化，智能化方向发展。现代汽 车技术、控制技术、计算机技术等新技术，新材料越 来越多地应用于地下矿用汽车上，进一步提高地下 矿用汽车动力性能，经济性能，可靠性，安全性和舒 适性等，实现自动控制、电子控制和故障诊断，降低 排放，尽可能实现零污染，改善地下矿用汽车的作业 环境等将是地下矿用汽车的发展方向。今后，地下 矿用汽车的发展趋势主要表现在以下几个方面。 1 大型化与微型化。随着地下矿山生产能力 的增加和深部作业开拓的需要，地下矿用汽车的承 载量不断增大。S a n d v i kT a m r o c k 公司地下矿用汽 车承载量从2 0 t 逐步地发展到4 0 t ，5 0 t 和8 0 t ，并且 大型地下矿用汽车专门在芬兰制造厂生产，几家露 天生产A D T 的汽车制造商生产的地下矿用汽车也 在向大型化发展，同时也把大型的露天矿用车辆改 造成地下矿用汽车。 随着现在汽车工业的发展，地下矿用汽车广泛 采用新技术、新材料、新工艺，其结构性能发生了深 刻的变化，这些为地下矿用汽车大型化创造了条件。 实践表明，应用大型地下矿用汽车生产效率高，燃油 消耗少，运营成本低等特点，可以大幅度提高地下矿 山劳动生产率和经济效益。可见今后地下矿用汽车 大型化是地下矿用汽车发展趋势之一。 同时一些厂家的产品也向着微型化的方向发 展，以适应小型矿山、黄金矿山以及一些特殊条件的 矿山 如核工业原料矿山 ，逐步发展成无人驾驶的 遥控的地下矿用汽车。 2 自动化与机电液仪一体化。国外新型的地 下矿用汽车或铲运机都应用了现代汽车技术的最新 成果。电控柴油机在地下矿用汽车上得到了广泛的 应用。通过传感器把车辆的各种信号传给计算机， 通过计算机控制喷油提前角、喷油时间和喷油量以 调节发动机使之处于最佳工况状态。由于采用了电 控技术，从而使柴油机燃油充分燃烧，使得整机具有 动力性能好，排放低，油耗少，寿命长等优点。采用 具有监控、自动检测及故障诊断功能的发动机，动态 地监测地下矿用汽车的运行工况，能按照地下矿用 汽车运行工况的变化进行识别，自动选择最佳参数， 实现智能控制，这也是现代地下矿用汽车今后发展 趋势。地下矿用汽车太部分采用动力换挡变速箱， 且变矩器和变速箱做成一体的，总体布置方便，简单 实用。挡位控制逐渐由机械换挡发展为自动换挡。 一些变速箱还配置换挡缓冲器。在换挡过程中使传 动力矩变化平滑，控制峰值扭矩，避免功率损失，提 高了传动效率，减少了振动和噪音，操纵从极为方 便。液压系统的操纵阀和控制阀由多个模块集成， 维修、安装方便，节省空间。 3 安全可靠的制动技术。地下矿用汽车的制 动器由全封闭多盘湿式制动器逐步地发展到具有国 际先进水平的弹簧制动，液压松闸全封闭多盘湿式 制动器新技术。该种制动形式克服了以往制动器的 不足之处，是一种失效保安型，无论制动系统在任何 部位失效，车辆都会立即制动，安全可靠。当制动液 压系统的压力小于松闸压力时实现有效的制动，当 液压力大于制动器松闸压力额定值的9 0 ％时就松 闸。液压制动系统已大大简化，不需要第二制动管 路和系统，集行车制动、驻车制动和紧急制动于一 身，无需另加停车制动器，简单、安全、可靠，非常适 合地下矿山运输要求。这是今后矿用车辆及非公路 车辆制动器的发展方向。 万方数据 第4 期 战凯地下矿用汽车技术的研发现状 4 前后车架摆动形式。在低洼不平的路面上， 为了使车辆四轮尽可能着地，前后车架需要相对摆 动，以提高整车的牵引附着性能，提高通过性。以前 的地下矿用汽车以前桥摆动居多，现在逐渐向着前 后车架中央铰接，靠中间回转支承使前后车架绕车 辆纵轴相对摆动形式发展。这种摆动形式的车架质 心低，车厢容易布置，车辆在行驶、装料、卸料等各工 况的稳定性都有极大地改善，且这种摆动方式四轮 始终着地，车辆所有质量均是附着重力，极大地改善 了牵引附着性能。同时，转向半径小，机动性好。 5 卸料方式多样化。地下矿用汽车大部分采 用后倾翻式卸料，这种卸料方式可边行驶边卸料，卸 净率高，卸载方便、效率高。当卸载空间受到限制 时，有采用伸缩式车厢卸料。当需要侧卸时，采用侧 卸式车厢。装卸不同密度的物料时也可设计成多种 容积的车箱供选用，以满足不同运输条件的要求。 6 逐步实现零污染。地下矿用汽车最理想的 动力源是电力或天然气发动机等零排放动力，以改 善地下矿山运输环境。这也是今后地下矿用汽车的 发展趋势，也可设计成混合动力汽车，在井下运输时 采用零排放动力，如蓄电池、燃料电池、机械电池、天 然气发动机等，露天运行时切换成柴油机，这样就极 大地改善了井下环境。 现在应用的地下矿用汽车除了地下电动汽车 参考文献 [ 1 ] 张洪欣 [ 2 ] 余志生 [ 3 ] 葛安林 [ 4 ] 李建成 [ 5 ] 战凯 [ 6 ] 李兴 [ 7 ] 冯茂林 [ 8 ] 高梦熊 [ 9 ] 何正忠 外，大部分采用低污染柴油机，通过采用预燃烧、涡 轮增压及电子控制等手段，使燃油充分燃烧，大大降 低了有害气体的排放。另外，通过机外净化装置进 行进一步的净化，大大地改善了尾气排放质量。 7 以人为本，高度重视人性化操作环境。地下 矿山运输条件和作业条件恶劣、巷道窄，活动空间有 限，地下矿用汽车总体设计时要特别注重采用人机 工程学原理和技术进行计算机仿真研究和设计。驾 驶室采用隔热、隔音全封闭结构，座椅采用可调节的 油气悬架系统，安全、舒适，操纵简单省力，快捷高 效。引入电子监控仪表盘，声光信号报警等人性化 的设计理念，为操纵人员创造安全舒适的作业环境。 8 地下矿用汽车信息管理系统和无人驾驶技 术。近年来，国外大型矿用汽车借助于全球定位系 统G P S 、G I S 和G P E 等信息技术和高性能的数据通 讯网络技术，开发了大型计算机管理软件，对车辆的 各种参数进行了智能化实时监控和管理，使资源实 现了极大的共享，极大地提高了管理效率，降低了管 理成本。随着具有人工智能的机器人和无人驾驶车 辆进入实用化阶段，不仅大幅度降低汽车运营成本， 而且也不用担心司机井下作业的安全，世界上一些 采矿发达国家正在至力于该领域的研发和实用化， 这也是地下矿用汽车2 1 世纪发展趋势。 汽车设计[ M ] ．北京机械工业出版社，1 9 8 9 8 3 0 ． 汽车理论[ M ] ．北京机械工业出版社，1 9 8 1 1 8 2 0 ，6 7 6 9 ． 车辆自动变速理论与设计[ M ] ．北京机械工业出版社，1 9 9 3 7 3 1 ． 矿山机械[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 1 2 4 9 2 6 9 ． D K C l 2 地下自卸汽车的研制报告[ K ] ．北京北京矿冶研究总院，1 9 9 7 ． 1 3 Q 一1 8 型地下矿用汽车的研制报告[ K ] ．长沙长沙矿山研究院，1 9 9 3 J K Q 2 5 型地下矿用汽车的研制报告[ K ] ．北京北京科技大学，1 9 9 9 ． 林峰．国外地下自卸汽车的发展[ J ] ．矿山机械，2 0 0 2 ， 5 1 8 2 4 ． 我国地下矿用汽车的发展[ J ] ．化工矿山技术，1 9 9 8 ，2 7 3 2 5 2 8 ． D e v e l o p m e n tS t a t u so fU n d e r g r o u n dM i n i n gT r u c kT e c h n o l o g y Z H A 川K a i 1 3 e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n g ＆M e t a l l u r g y ．B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g i c a lf e a t u r e sa n dt h ea p p l i c a t i o ni nt h em i n e so ft h eu n d e r g r o u n dm i n i n gt r u c k si nd o m e s t i c a n do v e r s e a sa r er e v i e w e d ．T h ed e v e l o p m e n to ft h eu n d e r g r o u n dm i n i n gt r u c ki nC h i n ai si n t r o d u c e d ，a n dt h e m a i np r o b l e m sa n dk e yp o i n t sf o rd e s i g na n dm a n u f a c t u r eo ft h eu n d e r g r o u n dm i n i n gt r u c ki nC h i n aorea n a l y z e d ．T h et r e n d so nt h et e c h n o l o g yo fu n d e r g r o u n dm i n i n gt r u c ka r ep r o s p e c t e d ． K e y w o r d s m i n i n gm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g ；u n d e r g r o u n dm i n i n gt r u c k ；r e v i e w ；t r a c k l e s sm i n i n g 万方数据