國外大型礦用汽車發(fā)展和未來趨勢

國外大型礦用汽車最進展和將來趨勢興經(jīng)濟體經(jīng)過多年連續(xù)高速增值,現(xiàn)已開頭放緩,因而,對礦產(chǎn)品地需求在下降,礦山生產(chǎn)和礦用汽車大型化地趨勢也隨之有所放緩.然而,依靠技術進步,礦用汽車制造商和其配套地發(fā)動機公司并沒有停頓腳步,不斷推出地礦用汽車,對礦用汽車現(xiàn)存地各種問題還在進展不斷地改進與完善,從而更好地滿足礦山用戶地要求.本文分析了國外主要大型礦用汽車制造商及其配套地發(fā)動機公司近幾年地研發(fā)動向,對國外大型礦用汽車地進展和將來地趨勢進展了論述.大型礦用汽車地最進展國外主要有5家大型礦用汽車制造商：卡特彼勒、小松、利勃海爾、日立建機和別拉斯.為適應市場需求,這些制造商廣泛吸納以微電子技術為核心地高科技成果,進展和完善各種類型地大型礦用汽車.2023年,在美國地拉斯維加斯Minexpo2023展會上上述制造商都推出了各自地產(chǎn)品,這些產(chǎn)品就是大型礦用汽車進展地表達.cat777G91t)777F型礦用汽車.777G裝備有能滿足EPA(美國環(huán)保局)Tier4最終排放要求地發(fā)動機(比生效日期提前2年),它將CatNox技術結合在一起.并且要求利用超低硫柴油和低碳發(fā)動機油.777G還裝備有卡特F(APECS).此外,卡特彼勒還為從比塞洛斯收購地UnitRig將MT5300DAC290t793F795FACUnitRigMT系列地底盤、液壓、電氣系統(tǒng)和懸掛,結合卡特彼勒地catC175-16cat360tAC電傳動以及車輛信息治理系統(tǒng)MT5300DAC3516CHDcat240tACUnitRigMT4400MT4400DAC型礦用汽車,有效載重218t.這兩種改造地礦用汽車現(xiàn)在正在卡特彼勒位于亞利桑那州地試驗基地進展試驗,取得成果后,將成批生產(chǎn).日立建機推出最地EH5000AC-3型礦用汽車,特別是承受了地先進日立AC電傳動系統(tǒng),其核心是先進地牽引技術,能使礦用汽車作業(yè)力量提高到水平,將縱搖和制動掌握加到原有礦用汽車打滑和滑動掌握之中.它應用了康明斯QSKTTA60-CE2125kW〔2850hp〕、轉1900r/min,排放可到達EPATier2標準.全部制動都承受液壓動作.利用地日立系統(tǒng)監(jiān)測器,供給全部機載系統(tǒng)和掌握裝置地信息顯示和診斷.小松推出了730E(AC)型礦用汽車,這可對現(xiàn)有地730EDC傳動礦用汽車增加一種AC傳動地選擇.設計地目地是為了在遙遠地區(qū)礦山作業(yè),這是由于730E(AC)有一種bolt-together(螺釘協(xié)調協(xié)作在一起)地特點,可使這種礦用汽車在現(xiàn)場安裝與拆卸簡潔便利,削減遙遠地區(qū)礦山對嫻熟技術工人地需求.這意味著礦用汽車可快速布置給施工困難地工程,然后按要求運到現(xiàn)場.這種礦用汽車也便利維護,承受可拆卸地動力系統(tǒng)模塊,利用比其它礦用汽車更少地軟管、軸承、泵以及抗磨損件.對維護工培訓簡潔,使他們很快就能把握正常維護工作.裝備有小松XPLUS裝置,它以無線方式發(fā)送礦用汽車作業(yè)信息到安全網(wǎng)站,不需要增加IT(信息技術)根底設施,例如作業(yè)小時數(shù)、機體趨勢、空閑時間、燃油消耗以及生產(chǎn)作業(yè)信息都可在線存取,便利對機械問題進展分析和遠程診斷.AC傳動地730E(AC2023,2023利勃海爾推出兩種地礦用汽車：T264型和T284型.T264地有效載重為240t,T284是一種地真正超級大型礦用汽車,有效載重為363t.這LitromicPlusAC從柴油機接收動力,可使礦用汽車有足夠動力加速運行和爬坡.T264可將LitronicplusAC2013kW(2700hp)地發(fā)動機以及帶有4靜止加速,或在濕滑和冰雪路面運行時,使牽引力最大.T284可選擇最大功率3000kW(4023hp)地發(fā)動機,礦山用戶可依據(jù)自己具體狀況選擇最適宜地發(fā)動機.白俄羅斯別拉斯推出Belaz-75603型礦用汽車,有效載重為327t,利QSK78-C型發(fā)動機和西門子MMT400ACEPATier2排放要求.它裝備很多裝置,包括由攝像機、雷達和熱成像組成地視頻檢測系統(tǒng),林肯(Lincoln)集中自動潤滑系統(tǒng),輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)和燃油,發(fā)動機油及液壓油快速填加系統(tǒng).該公司想開發(fā)有效載重高達450t地超大3430kW(4600HpMMT400AC系統(tǒng).礦用汽車將來進展趨勢隨著興經(jīng)濟體經(jīng)濟地快速進展,對礦石原料地需求不斷加大,礦業(yè)為了適應這種加大地要求,礦山生產(chǎn)有向大型化進展地傾向,大型化一方面能滿足市場需要,另一方面能提高規(guī)模效益.特別是受經(jīng)濟危機影響,造成了價格沖擊,礦山走向大型化更為迫切.大型礦山進展推動了礦用汽車大型化：2023年在德國Bauma展覽會上,利勃海爾推出了有效載達327t地T282B,4年后在美國拉斯維加斯MINEXPO2023特彼勒,特雷克斯UnitRig(現(xiàn)由卡特彼勒收購了)和小松都推出和T282B同級別地礦用汽車分別為：797F(機械傳動),MT6300AC和960EAC.在2023年美國拉斯維加斯MINEXPO2023363tT284興經(jīng)濟體經(jīng)過多年高速進展后,現(xiàn)在開頭放緩,因而影響了礦山大型化以致礦用汽車大型化地進展,也就說礦用汽車大型化也會放緩.在談到礦用汽車地進展時,不得不簡潔談談AC電傳動和機械傳動地比照問題,這個問題已經(jīng)爭論多年了,現(xiàn)可以得出結論了,AC電傳動礦用汽車要優(yōu)于機械傳動地礦用汽車.理由有三：一是運行速度快,爬坡力量強,縮作業(yè)率高；三是由于能實現(xiàn)再生發(fā)電制動,削減了工作制動器地磨損,特別是可實現(xiàn)再生發(fā)電制動和機械制動共同作用,可在重載下坡作業(yè)中發(fā)揮優(yōu)勢.礦用汽車除了上述大型化放緩,AC電傳動地進展前景外,在下述5個方面也有進展趨勢.無人操作自動化有了進展礦用汽車實現(xiàn)無人操作自動化有很多好處：徹底解決了司機地安全問題,能提高生產(chǎn)率和作業(yè)率,降低作業(yè)本錢,解決了缺少技術工人問題(特別是礦山處于遙遠地區(qū)),可為礦山帶來顯著經(jīng)濟效益.然而自動化所制造地經(jīng)濟、社會價值和應用地區(qū)特定地條件有關.假設自動化礦用汽車在一些地區(qū)比另外一些地區(qū)所制造地價值更高,則這些地區(qū)就會更早應用自動化技術.WestAngela20232023年礦山將來進展打算地一局部,對小松無人操作運輸系統(tǒng)(AHS)進展了試驗.取得了初步成果后,力拓于2023年打算,為其所屬Pilbara地區(qū)最大地Yandi-coogina150車,2023年開頭交貨,到2023年全部交完.這種礦用汽車由遠離礦區(qū)1500kmPerth力拓操作中心掌握(這個中心治理這個地區(qū)14,332023WestAngela5臺小松930EYandi-coogina卡特彼勒是在安全和提高生產(chǎn)率兩個關鍵推動力作用下開展礦用汽車自動化研發(fā)地.2023年卡特彼勒和CarnegieMellon大學機械人爭論所合作,開發(fā)爭論大型礦用汽車自動化技術,使有效載重240t地礦用汽車實現(xiàn)無人操作自動化.CarnegicMellon大學爭論人員將為美軍所開發(fā)地感知、打算和無人操作自動化軟件構造應用到礦用汽車上.卡特彼勒打算在由卡特彼勒和用戶親熱合作將過去56際生產(chǎn)中去.卡特彼勒也將其開發(fā)地Minestar車隊治理系結合到自動化運輸指令模塊中,可以全面治理自動化礦用汽車隊.卡特彼勒在美國墨西哥州Navajo煤礦,對3臺無人操作自動化793F2023稍晚時候,在必和必拓所屬地西澳洲Jimblebar礦山現(xiàn)場進展無人操作自動化礦用汽車實際生產(chǎn)試驗.此外,卡特彼勒還和Fortescue金屬集團(FMG)地solomon345日立建機和車隊治理系統(tǒng)供給商Wenco公司合作,首先開發(fā)爭論并且結合Wenco公司地多項技術,然后對自動化產(chǎn)品再進一步精制,使產(chǎn)品成功實現(xiàn)無人操作自動化作業(yè),增加用戶地經(jīng)濟效益.利勃海爾也將進展礦用汽車自動化方面地開發(fā)爭論,主要為將來打基礎.目前正在觀看了解市場承受狀況和無人操作自動化礦用汽車地潛力.另外,從2023年起就從事農(nóng)業(yè)和軍用車輛自動化地ASI公司,也于2023年進入了礦業(yè)市場,先后使礦用汽車和推土機實現(xiàn)了無人操作自動化.解決越來越嚴格地排氣要求問題過去幾年礦用汽車制造商及其配套地發(fā)動機公司都在爭論改進排放技術,爭取滿足在2023年生效地EPATier4i(Tier4過渡標準)和歐盟stageⅢB標準要求：功率在560kW(761hp)以上地礦用汽車尾氣排放顆粒(PM)和氮氧化物(NOX)削減,并要調整碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放.緊20232023EPATier4StageⅢANOX和PM比Tier3和Stage90%.EPATier4和StageⅢA不能互換.5家大型礦用汽車制造商由3家發(fā)動機公司供給柴油機,其中卡特彼勒既是大型礦用汽車制造商又是發(fā)動機制造公司,自己制造地大型礦用汽車使用自己生產(chǎn)地發(fā)動機.這樣卡特彼勒可從發(fā)動機和礦用汽車兩方面考慮解決排放問題.卡特彼勒在2023年推出地777G型礦用汽車,承受了發(fā)動機技術和柴油機氧化催化劑相結合地方法,提前2年到達了EPATier4最終排放標準要求.給另外4家礦用汽車制造商配套地發(fā)動機公司主要有兩家：康明斯和MTU.康明斯認真爭論了各種可能地技術方案后,打算承受選擇性催化復原技術(SCR).這項技術是將尿素和水制成混合物,在排氣高溫作用下,生成氨,用氨作復原劑,在催化劑作用下,氨和NOX發(fā)生化學反響,生成氮氣和水.這不但削減了NOX和PM排放而且還能降低燃油消耗,延長發(fā)動機無故障作業(yè)時間,提高牢靠性.MTU不承受后處理技術,主要利用冷卻排氣再循環(huán)(EGR)和高壓共軌燃油噴射技術(第三代燃油噴射).冷卻排氣再循環(huán),能降低燃燒溫度,導致NOX削減,而高壓共軌燃油噴射能合理利用高壓噴射時燃燒持續(xù)期短地特點,同時又利用EGR,可使PM和NOX削減.此外,承受先進地渦輪增壓技術也有利于PM削減.雙燃料發(fā)動機有進展?jié)摿υ诼短斓V年生產(chǎn)預算中,柴油和潤滑油年費用大約占40%左右,而其中柴油費用占比重較大,很明顯柴油費用很高.液化自然氣(LNG)地價格比柴油低得多,LNG30%50%.但是自然氣也有缺點：點火時要求溫度較高.為解決這個問題,可用柴油點火引導自然氣點火,這樣就消滅了開發(fā)爭論雙燃料發(fā)動機地課題.卡特彼勒已和特地從事自然氣發(fā)動機爭論地Westport公司合作,簽訂了合作協(xié)議：共同開發(fā)雙燃料大功率礦用發(fā)動機.雙方將Westport地高壓直噴技術(HPDⅠ)和卡特礦用發(fā)動機技術相結合,開發(fā)自然氣燃料系統(tǒng).HPDⅠ是以專利噴嘴為根底,在高壓下嚴格掌握柴油數(shù)量和大量自然氣進入燃燒室.自然氣是在壓縮行程末端噴入,先由少量柴油噴入氣缸后,緊接著大量自然氣噴入汽缸,柴油點火可作為先導火花引燃自然氣燃燒.HPDⅠ可用自然氣取代95%地柴油(按能量計算),保持功率不變,CO2排放削減大約22%.這種發(fā)動機可100%使用柴油作業(yè),不能100%使用自然氣作業(yè).卡特彼勒打算先開發(fā)爭論用于卡特793,卡特795AC,卡特797這三種礦用汽5康明斯也宣布為礦用汽車開發(fā)雙燃料發(fā)動機打算,首先用QSK60型發(fā)QSK料.QSK60降低燃油消耗本錢.康明斯將承受綜合掌握技術,依據(jù)作業(yè)條件,以最正確自然氣替代比例無縫且自動在柴油和自然氣模式之間解決,最大替代比例為70%100%利用柴油.MTU也留意到了自然氣在礦用汽車上地應用,但在這方面還沒有具體行動.混合動力(Hybrid)有進展前途2023年時任美國總統(tǒng)地布什宣布一個稱作氫燃料建議(HFi)打算：開發(fā)爭論氫燃料電池和相應技術,爭取在2023年,使燃料電池汽車投入應用.聯(lián)合國供給10億美元專用資金,用于燃料電池地開發(fā)爭論.以固態(tài)氧化物燃料電池為例,簡潔介紹一下其作用原理：利用金屬(鈣、鋯一類金屬)氧化物和陶瓷地混合材料(較硬)作為電解質.當氫進入燃電池陽極時,在此發(fā)生化學反響,氫地電子和氫地原子分別,帶負電地電子通過導線進入燃料電池地陰極,氧氣進入燃料電池地陰極,它撿起來自導線地電子并帶著電子通過電解質進入陽極,在此和脫離電子帶正電地氫原子相結合成生水.這樣通過導線形成電路,構成了燃料電池.燃料電池種類很多,這是其中一種.將燃料電池(或帶有電動機)與柴油機結合起來就構成一種混合動力系統(tǒng).這在大路汽車上已有成功地實例,但是在大型礦用汽車上是否可行？卡特彼勒、小松、利勃海爾和別拉斯都在爭論開發(fā).特別是美國G、E公司和小松以及美國能源部組成研發(fā)團隊,論證了混合動力系統(tǒng).該系統(tǒng)能充分利用下坡(特別是重載下坡)緩行時所產(chǎn)生地能量給電池充電,這不但能節(jié)約燃油,從而能提高在坡道上地運行速度.提高安全性是永恒地主題對礦用汽車而言,安全是格外重要地因素,它不但會造成人員傷亡和設備損壞,而且還嚴峻影響礦山生產(chǎn).礦用汽車除了一般地安全措施,諸如：落石防護構造(FOPS)、翻車防護構造(ROPS)、防振、隔熱、隔音及防巖塵等等之外,各礦用汽車制造商都在想方設法提高礦用汽車地安全程度,從而滿足礦山用戶地要求.利勃海爾基于礦山用戶地要求制定了一個打算,給礦用汽車駕駛員供給更多幫助,開發(fā)爭論3個產(chǎn)品：觀看盲區(qū)地攝像系統(tǒng),檢測礦用汽車四周物體地