1、(長沙礦山研究院 采礦設(shè)備公司， 湖南 長沙 410012) 摘 要 ：鏟運機是無軌采礦工藝的主體支撐設(shè)備。回顧 了我國鏟運機應(yīng)用與發(fā)展的歷程，分析了其應(yīng)用與發(fā)展的現(xiàn)狀及存在的問題，提 出了解決問題的應(yīng)對措施，展望了鏟運機技術(shù)的未 朱發(fā)展 方向 關(guān)鍵詞 ：鏟運機；技術(shù)現(xiàn)狀 ；發(fā)展歷程；應(yīng)對措施；發(fā)展方向 中圖分類號：TD42 文獻標識碼：A 文章編號：10052763(2006)S1008904 Application and Development of LHDs in China S,L XianjiH (Mining Equipment Co，Changsha Institute of

2、Mining Research，Changsha，Hunan 410012，China) Abstract：LHDs，load haul dump equipment，are basic equipment for trackless mining technologyHistory of application and development of LHDs in China iS reviewedstate一0farts and existing problems of their application and development are analyzed，measures take

3、n for problems to he solved are provided，and a trend of LHDs technology in future is presented， Key Words：LHD ， State of arts， Development history ， Countermeasures， Frends 1 應(yīng)用與發(fā)展回顧 1970年代，我國開始研究應(yīng)用無軌采礦工藝技術(shù)，為與工藝酣套，1975年首次從波蘭引進 LK一1型2 m 立方柴油鏟運機 105臺在梅山鐵礦等冶金礦山試用。因其使用效果 良好，隨后又進 口了芬蘭的TORO一100型 13 m 立方柴油

4、鏟運機、德國的 LF一41型 2 m 立方柴油鏟運機 、法 國的 CT一1500型 083 m立方 和 CT一6000型 38 m立方 柴油鏟運機 、美 國的EHST一 1 A 076 m 立方和 922E、922D型 17 m 立方電動鏟運機和柴油鏟運機。這進口鏟運機在我同無軌采礦技術(shù)推廣應(yīng)用初期發(fā)揮了重要的支撐作用。 由于進口設(shè)備價格昂貴，備件供應(yīng)管理困難，使許多中小型礦山望而興嘆。為此 ，國內(nèi)的有關(guān)研究院所于l970年代中期同步開展了國產(chǎn)鏟運機的研究開發(fā)工作。國內(nèi)最先研發(fā)的鏟運機為長沙礦研究院與廈門工程機械廠和柳州T程機械廠合作，以ZIA0、ZIS0型露天裝 載 機 為基礎(chǔ) 開發(fā) 的 D

5、ZIAO、 DZLS0型柴油鏟運機。隨后，馬鞍山礦山研究 院與揚州冶金機械廠合作開發(fā)了WJD15型電動鏟運機；長沙礦山研究院與沈陽冶金機械廠、嘉興冶金機械廠、南昌通用機械廠、衡陽冶金機械廠合作研制了DCY一1型 1 m立方 、WJD一15 15 m 電動鏟運機，CY一35型 2 立方m 、CY一1型 13 m 立方、922D 17 m立方 柴油鏟運機；南昌礦山機械研究所與南昌通用機械廠合作開發(fā)了 WJD一076型 076 m立方。電動鏟運機 ；北京礦冶研究總院與江西拖拉機廠合作研制了 WJ一1型083 m 立方柴油鏟運機等。到1990年代初期，國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)了斗容 0425 m 立方的系列電動和

6、柴油鏟運機。除上述鏟運機生產(chǎn)廠商外，還有吉林冶金機械廠、太原重型機器廠、華山汽車修造廠和山爾金嶺鐵礦機修廠等。這一時期 ，研究開發(fā)關(guān)注 的重點是小型化和國產(chǎn)化率，其主要目的是適應(yīng)老礦山(小斷面巷道)改造的要求和解決進口備件供應(yīng)難題，然而，過分強調(diào)國產(chǎn)化率卻導(dǎo)致故障率高、整機性能差，雖然國產(chǎn)鏟運機的品種型號不少 ，但真TF能滿足礦山要 求的很有限。為解決零部件可靠性問題，“八五”期間原有色總公 司組織長沙礦山研究院 、北京礦冶研究總院和衡陽冶金機械廠對922D鏟運機變速箱、變矩器、驅(qū)動橋、濕式制動器 、液壓系統(tǒng) 、遙控系統(tǒng) 6大關(guān)鍵部件和系統(tǒng)進行 國產(chǎn)化攻關(guān)，取得了一定的突破，但終因國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)

7、水平的限制，動力換檔變速箱和驅(qū)動橋差速器等制造難度大、專業(yè)性很強的關(guān)鍵部件未能實現(xiàn)國產(chǎn)化。在總結(jié)“七五”、“八五”攻 關(guān)的經(jīng)驗后，研究開發(fā)人員對前期工作進行 了深 刻反思。從“九五”攻關(guān)起 ，鏟運機攻關(guān)重點從強凋國產(chǎn)化率調(diào)整為注重整機性能和可靠性，零部件配套注重質(zhì)量和可靠性，和國際知名公司一樣，走全球化采購配套的道路。“九五”期間長沙礦山研究院與衡陽冶金機械廠以及廣西高峰礦業(yè)公司聯(lián)合攻關(guān)研制的 CY一35G(CY一4)型4 m 立方柴油鏟運機就是按這一新思路研究開發(fā)的第一型高性能鏟運機，其變速箱 、變矩器 、驅(qū)動橋 、低污染柴油機以及關(guān)鍵液壓控制閥都采用國際知名品牌產(chǎn)品 ，應(yīng)用 了變速箱電控操

8、作 和多盤濕式制動器液壓松閘、彈簧制動等最新技術(shù)，整機性能達到同期國際先進水平。自此，國內(nèi)井下無軌采礦設(shè)備開發(fā)幾乎都按這一模式進行，國產(chǎn)采礦設(shè)備 的性能水平跨上一個新臺階。 在鏟運機試用初期，由于使用管理經(jīng)驗不足，操作維修人員多為未經(jīng)正規(guī)培訓(xùn)的普通工人 ，初次面對主要由液壓系統(tǒng)控制的鏟運機 ，感覺無從下于 ，一切都要從零開始摸索。因此，這一時期鏟運機在我國礦山的使用效果佳，第一批鏟運機的使用壽命很短，國產(chǎn)鏟運機使用不到一年就需要大修，進口設(shè)備使用壽命減半。其主要表現(xiàn)為液壓系統(tǒng)故障多，鉸銷因缺潤滑脂而過度磨損，輪胎壽命短，柴油發(fā)動機故障多。針對這情況，原有色總公司于 1990年組建“有色金屬工業(yè)

9、總公司礦山機械化服務(wù)中心”，負責(zé)有色礦山鏟運機和其它無軌采礦設(shè)備的技術(shù)服務(wù)、技術(shù)培訓(xùn)、操作人員和維修人員的考核發(fā)證，同時組織本系統(tǒng)礦山人員就管理、使用技術(shù)和經(jīng)驗進行交流，以提高礦山的管理、使用水平。到 1990年代中后期，國內(nèi)鏟運機管理、使用水平明顯提高，顯著提高了進口鏟運機的使用效果和年限。2 開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀 經(jīng)過近30年的研究攻關(guān)和管理使用經(jīng)驗的摸索與積累，目前國產(chǎn)鏟運機已基本能夠滿足我國礦山對 4 m 以下各規(guī)格型號鏟運機的需求，使用管理能力和綜合技術(shù)水平基本達到上世紀末的國際水平。 21 生產(chǎn)制造能力 自1990年代末期開始，鏟運機制造業(yè)進行了較大的調(diào)整，根據(jù)各自的技術(shù)能力、專業(yè)特長和市

10、場取向，不少 前期生產(chǎn)鏟運機 的廠家退出了鏟運機制造業(yè)。目前，國內(nèi)主要制造廠家為衡陽力達、南昌凱馬、金川金格 、銅陵金湘和北京安期生 ，主要生產(chǎn)國內(nèi)礦山需求量較大的斗容為 076，15，2，4 Ill。的柴油鏟運機和電動鏟運機。總的生產(chǎn)能力基本達到100臺a以上。由于變速箱 、變矩器、關(guān)鍵液壓件和部分發(fā)動機、驅(qū)動橋等采用進口件，整機的可靠性和綜合性能水平較高，完全能滿足國內(nèi)礦山要求。目前斗容2 m 立方及其以下的鏟運機幾乎不再進口，4 m 立方以下斗容的進口很少，只有 58113 的大型鏟運機主要依賴進口。22 技術(shù)現(xiàn)狀 我國的鏟運機技術(shù)主要為在研究學(xué)習(xí)國外先進的整機技術(shù)和零部件技術(shù)的基礎(chǔ)上自

11、主研究開發(fā)的整體技術(shù) (衡陽力達的 922D、922E型為美國引進技術(shù)和金川金格的 LF一93型為德國 GHH技術(shù) )，目前的技術(shù)水平相當(dāng)于上世紀末期的國際水平。(1)發(fā)動機技術(shù) 。國產(chǎn)鏟運機的柴油發(fā)動機基本都采用德國 Deutz公司的兩級燃燒低污染風(fēng)冷發(fā)動機，最新的計算機控制的水冷發(fā)動機由于外圍系統(tǒng)復(fù)雜，控制程序調(diào)整和故障處理困難而很少采用。 (2)變速箱技術(shù)。變速箱采用美國 Dana公司的動力換檔變速箱 ，控制方式以液壓控制為主，也有采用機械控制和電磁閥控制的，尚未采用微 電腦控制的自動換檔變速箱技術(shù)。 (3)制動技術(shù)。制動系統(tǒng) 日前主要以壓力制動、彈簧松閘的全封閉多盤濕式制動器(LCB)

12、為主， 鉗盤式制動器正在被逐漸淘汰，能實現(xiàn)工作制動和停 牟制動合 而為一 的新 型彈簧制動、壓力松閘(SAHR)全封閉多盤濕式制動器已經(jīng)在部分機型上得到應(yīng)用 。 (4)驅(qū)動橋。2 m立方以下的鏟運機驅(qū)動橋以國產(chǎn)橋為主，其差速鎖只有牙嵌式自由輪式(No Spin)；3 -4 m立方鏟運機采用進口橋 ，差速鎖以牙嵌式自由輪式為主，少數(shù)采用有限防滑差速鎖技術(shù)。(5)液壓系統(tǒng)。經(jīng)過多年的研究摸索，各型鏟運機的工作液壓系統(tǒng)基本一致。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有轉(zhuǎn)向器 和方向閥控制兩種型式，但都沒有采用國外常用的單路穩(wěn)定分流閥(優(yōu)先閥)；除引進美國 EIMCO公司技術(shù)生產(chǎn)的 922D、922E、928D型鏟運機外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

13、均不采用儲能元件和對雜質(zhì)敏感的柱塞泵。分流、合流技術(shù)，先進的儲能器充壓閥以及反向調(diào)節(jié)的腳踏制動閥得到了廣泛應(yīng)用。 (6)遙控技術(shù) 。我國鏟運機的遙控技術(shù)完全為自主研發(fā)的，為視距 內(nèi)遙控 ，井下有效控制距離大于100 m。控制指令主要采用調(diào)頻模擬信號單個傳送，尚未采用無線數(shù)字信號傳送技術(shù)；可控制的動作包括前進、后退 、左轉(zhuǎn) 、右轉(zhuǎn) 、收斗 、翻斗 、升臂 、降臂 、全油門、 半油門、制動、大燈開關(guān)、啟動、熄火等 14l6個動作。 (7)漏電保護技術(shù)。電動鏟運機漏電保護系統(tǒng)為國內(nèi)自主開發(fā)的技術(shù) ，分離線 監(jiān)測保護和在線監(jiān)測保護兩類。離線監(jiān)測漏電保護系統(tǒng)在鏟運機供電系統(tǒng)合閘前或斷電后，對其供用電系統(tǒng)

14、進行絕緣檢監(jiān)測，在系統(tǒng)故障狀態(tài)下，供電系統(tǒng)無法合閘。在線監(jiān)測漏電保護則是在鏟運機通電狀態(tài)下對漏電狀態(tài)進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常則立即跳閘保護 。在線監(jiān)測保護系統(tǒng)又分為全域(同一變壓器供電的全部網(wǎng)絡(luò))監(jiān)測和局部 (鏟運機供電總閘到鏟運機之間)監(jiān)測漏電保護系統(tǒng)，全域監(jiān)測系統(tǒng)易受其它用電器的影響。目前主要采用在線監(jiān)測保護系統(tǒng)。 (8)電纜自動收放系統(tǒng)。電動鏟運機電纜卷筒有立式卷筒和臥式卷筒兩種主要型式。 國外除TAMROCK公司生產(chǎn)的 TORO系列電動鏟運機采用臥式卷筒外，其余基本上都采用立式卷筒 我國電動鏟運機到目前為止都是采用立式卷筒，寬立式卷筒配套排纜裝置，窄型卷筒不帶排纜裝置。控制電纜卷筒自動收

15、放電纜的液壓系統(tǒng)為自主研發(fā)技術(shù)，在卸荷節(jié)能和減少系統(tǒng)發(fā)熱等方面優(yōu)于美國技術(shù)。 (9)尾氣靜化技術(shù)。柴油鏟運機的尾氣處理一方面是選用低污染柴油機，另一方面是對發(fā)動機尾氣進行凈化處理。我國尾氣凈化技術(shù)有鉑金催化凈化、三元催化凈化和水洗凈化等。鉑金和三元催化凈化對 CO凈化效果非常，凈化率達到90以上；水洗對 NOx 和顆粒物的凈化效果明顯。對于采用二級燃燒室的 Deutz低污染發(fā)動機 ，由于本身能有效抑制 NOx 的產(chǎn)生，一般只配鉑金或三元催化凈化裝置就能達到排放標準 3 存在的問題 雖然我國鏟運機的制造能力 、技術(shù)水平已能滿足國內(nèi)礦山的要求，但還存在影響其以后健康發(fā)展的問題。 (1)制造廠多，生

16、產(chǎn)規(guī)模小。前期生產(chǎn)廠有近20家，經(jīng)調(diào)整后，目前我國還有 810家鏟運機生產(chǎn)廠，每年制造約 100臺套，最大的制造廠每年的銷售量也只有20臺左右。廠家多而規(guī)模小，資金、研發(fā)力量、市場占有率分散，無法盡快形成整體力量與國外大公司抗衡。 (2)型號多 ，品牌雜 ，標準化難。我國生產(chǎn)的鏟運機斗容從 046 nl 多達 3O多種規(guī)格型號 ，近 1O 個品牌。斗容規(guī)格過多，分布缺乏科學(xué)性；各廠家相互保密，技術(shù)不統(tǒng)一，零部件缺乏通用性；難以形成全國統(tǒng)一的技術(shù)標準。 (3)遙控與手控未能實現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)計和模塊化設(shè)計 ，遙控鏟運機改裝 困難。 (4)管理水平參差不齊，少數(shù)礦山甚至缺乏對操作維修人員的必要技術(shù)與安全培

17、訓(xùn)。 (5)缺乏強制性的考核發(fā)證制度和安全環(huán)保條例。原有色總公司與國家其他部委合并后，由原有色礦山機械化服務(wù)中心負責(zé)的培訓(xùn)與考核發(fā)證工作沒有專門的部門管理，使原來行之有效的考核與定期復(fù)審制度得不 到延續(xù)。此外 ， 沒有執(zhí)行強制性的排放標準，少數(shù) 礦山將露天用的車輛 經(jīng)任何改造就直接用于井下作業(yè)，嚴重污染井下作業(yè)環(huán)境。 4 應(yīng)對措施與未來展望41 應(yīng)對措施(1)統(tǒng)一技術(shù)標準。建議由行業(yè)協(xié)會或國家相關(guān)權(quán)威部門組織鏟運機設(shè)計研究和生產(chǎn)制造單位以及有代表性的用戶，以攻關(guān)項日或其他專項形式，對當(dāng)前國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)進行研究，確定未來51O年內(nèi)的技術(shù)發(fā)展方 向，統(tǒng)一技術(shù)標準 ，統(tǒng)一同一規(guī)格鏟運機的整機性能指標

18、，統(tǒng)一發(fā)動機 、變速箱 、變矩器和驅(qū)動橋的參數(shù) 、型式甚至型號，統(tǒng)一液壓系統(tǒng)原理和主要配件的型號，統(tǒng)一電器系統(tǒng) ，提高零部件的通用性，以便降低鏟運機的生產(chǎn)制造和運營成本。 (2)科學(xué)規(guī)劃斗容系列。我國鏟運機斗容基本上是按進 門鏟運機 的斗容規(guī)格確定 ，由于從多個國家進口，各國的斗容系列相互重疊，致使我國鏟運機斗容系列繁而亂，目前臨近規(guī)格問在產(chǎn)能、適應(yīng)巷道尺寸等方面沒有明顯差別。為使鏟運機的技術(shù)水平和制造質(zhì)量不斷提高，必須在滿足 產(chǎn)能要求和巷道規(guī)格的前提下 ，科學(xué)簡化 斗容系列。根據(jù)目前礦山使用情況，建議采用：075，2，4，6 m 系列或05，1，2，4，6 131 系列。 (3)強制規(guī)范安全

19、與排放 標準。制定 標準，強制要求電動鏟運機必須安裝漏電保護系統(tǒng)，柴油鏟 運機必須達標排放尾氣，禁止不符合井下排放要求的露天柴油車輛進入井下作業(yè) 。 (4)堅持考核、審查制度。建議像管理汽車駕駛員一樣 ，對井下無軌車輛 的操作與維修人員實行強制性的統(tǒng)一考核發(fā)證 與定期復(fù)審制度。借鑒原有色總公司的經(jīng)驗，組建由鏟運機專業(yè)人員和安全管理人員組成的專門機構(gòu)，負責(zé)安全、技術(shù)培訓(xùn)和考核發(fā)證工作。 (5)聯(lián)合重組。通過行業(yè)協(xié)調(diào)及宏觀引導(dǎo)和市場機制的作用，加快鏟運機研發(fā)、制造業(yè)的聯(lián)合重 組，集中人力資源、技術(shù)、裝備、資金優(yōu)勢，打造具有國際競爭力的無軌采礦設(shè)備制造企業(yè)，在確保國內(nèi)市場占有率的基礎(chǔ)上，進軍國際采礦設(shè)備市場。42 技術(shù)發(fā)展展望 (1)發(fā)動機。近幾年內(nèi)仍將以簡單可靠的低污染風(fēng)冷發(fā)動機為主，然后逐步研究應(yīng)用計算機控制 的電噴發(fā)動機。 (2)變速箱。將以電磁閥控制型式和液壓控制型式的變速箱為主。汽車上廣泛使用的電腦控制的 自動換檔變速箱很難在鏟運機上普遍應(yīng)用，因為在鏟斗插入裝載時，要求變速箱承載的力