15-烟台工程公司UK-16吨地下运矿车的研发
工程公司UK-16地下运矿车的研发
一、研发背景
1、矿山生产实际的需求现状
近年来，随着矿业的不断发展，地下矿山逐步由小型化转为规模化、大型化开采，运输方式也从有轨方式向无轨方式转变。目前，特别是冶金类矿山，地下铲运机与地下运矿车相结合的运输方式越来越普遍。近年来，大、中型矿山开始寻购16吨地下运矿车，凭其良好的通过性与大载重量等优点获得了客户的高度青睐。
目前，山东黄金集团内部矿山使用的大吨位地下运矿卡车基本上都是进口产品，如GHH公司生产的MK-A20.1和Atlas公司生产的MT2010等。国内也有为数不多的厂家生产16吨地下运矿车，但都是采用低配路线，技术指标和使用性能与进口产品还都存在一定差距。
2、自身产品持续发展的延伸
烟台工程公司有着多年地下无轨设备制造和现场维修经验，地下铲运机从 0.5m³~3.5m³机型的生产制造已经实现了系列化、批量化，产品质量已经达到国内一流，与国际水平接轨。无论是设计还是制造方面，都具有16吨地下运矿车的开发制造能力。因此，烟台工程公司紧密结合市场的需求，于2016年下半年开始立项，开发16吨地下运矿车。
首台样机已于2017年8月下线，经测试各项性能指标符合GB 21500-2008《地下矿用无轨轮胎式运矿车 安全要求》、JB/T 8436-96《地下矿用轮胎式运矿车》行业标准，安全标志证书同期申办成功，目前该机型已经在三山岛金矿投入使用4台，首台运行时间超过14个月，设备运行状况良好。
二、成果内容
1、工作原理（见图1）
16吨地下运矿车，以风冷发动机为动力、通过液力变矩器、变速箱和传动轴将动力传递给前、后桥实现行驶功能；整机为中央铰接结构，转场通过性较好；转向、卸矿及制动通过液压完成，其液压系统由举升、制动、转向和行驶等部分组成。车辆的性能参数与系统配置均达到了国内一流水平。
图一
2、主要构成系统
（1）系统配置选型：
a)
动力系统核心部件采用风冷发动机（根据用户选配，也可以选择水冷发动机），与行走系统有良好的性能曲线匹配；
b)
传动系统采用液力传动方式，选用DANA公司273系列大扭矩变矩器和32000系列4档变速箱，更适合长距离爬坡的动力要求和速度要求；
c)
选用DANA公司16D弹簧制动液压释放驱动桥，制动效果更好、安全性能更高、控制系统更简洁，驱动桥采用强制冷却系统，进一步提高设备的制动性能，提高摩擦片使用寿命。
（2）液压系统整体设计
工作液压系统选用国际知名品牌PARKER、Walvoil等公司产品，制动液压系统选用国际顶级品牌Mico公司产品，保证液压系统性能可靠。
（3）车体结构整体设计
对车辆运行过程中的多个工况点进行模拟计算、校验，结合现场运行工况、司机操作、后期维护、安全等多方面需求，优化主体结构，体现细节设计，实现各系统间的高效运作，实现散热效果更好、驾驶室空间更宽敞、操作环境更舒适、日常维护保养更便捷、安全性能更高。
a)
优化车体结构设计、改进焊接工艺，增强车体结构的可靠性。
b)
在日常维护保养方面，操纵方式借鉴12吨地下运矿车的优秀设计理念，使两者的操纵通用性强，维护保养流程通用。
c)
优化中央铰接结构，使其转向平稳，可靠性强。采用圆锥滚子轴承使前后车架转动更灵活，既能承受水平力，又能承受垂直力。安装过程中通过垫片来调节轴承预紧力。良好的装配工艺，降低了中央铰接的故障率。其良好的结构设计，可靠性高，特别在车辆大修中体现尤为明显：在维修中仅需更换铰接套，能够较好的保证车架的基础机构。
d)
重新设计摆动架结构，不仅提高使用寿命，提高可靠性，而且便于安装、调节。
前桥通过8个螺栓安装在摆动架安装面上，摆动架的前后轴套通过前后锁紧板固定在同一轴线上，摆动架在铜套内可以灵活转动。摆动轴套用来调节摆动架的相对位置。整套结构件均为自主设计加工，结构简单，功能实用，使用寿命长。
摆动车架可以绕纵向轴线销轴左右摆动，从而使两侧车轮可以横向摆动一定高度，用限位块限制摆动角度为±8°。有此摆动架，在不平的路面行驶时，两侧车轮可以保证能同时接触地面，改善车轮的着地附着条件。
（4）整机安全性能设计
a)
严格按照国家标准要求设计，此外还增加了许多突发事故的应对设计，提高设备对突发事故、常见事故的应变能力。
b)
所有液压辅助系统、电器控制系统及发动机的进、排气系统的设计和配件的选用，都充分考虑了阻燃的因素，在一定程度上降低了火灾发生的概率。
综上所述，该产品的设计开发，严格依据GB 21500-2008《地下矿用无轨轮胎式运矿车 安全要求》、JB/T 8436-96《地下矿用轮胎式运矿车》行业标准，在结构和性能方面更贴近一线工况，处处体现安全、可靠、高效、人性化的设计理念，通过大量的苛刻的测试和矿山的使用，技术性能水平达到国内一流水平。并顺利通过国家安标中心的检测，获得安标证书。
三、16吨地下运矿车特点
1、整机系统配置高端
主要部件选用国际著名品牌，动力系统与行走系统良好匹配，满足长距离爬坡的动力和速度要求，满足实际工况的要求，提高设备的效能，驱动桥制动效果更好、安全性能更高。
2、高效、可靠、节能的液压系统设计，人性化的操控设计
a)
转向系统转向阀与优先阀的良好匹配，使转向多余流量与工作合流，减少能量损失，提高设备能效。液压系统选用全液压动力转向器，转向输出流量与方向盘转速成正比，贴合工况，操作更便捷更人性化；
b)
举升货箱、转向、制动、油门等操控都采用液压控制，操控灵敏便捷，在操纵控制的布置上也充分考虑了驾驶人员的舒适性，增添了多种人性化设计。
四、效益分析
16吨地下运矿车载重量大，技术性能良好，可满足大中型矿山规模化生产的需求，安全可靠，操作便捷，设计人性化舒适化，具有很高的推广价值。
以三山岛金矿西山分矿为例，每天三班运行，往返15趟，载重16吨，每天运矿240吨，每年按300天预计，年出矿量72000吨，黄金品位按1.8克/吨计算，单价按270元/克计算，年单台车效益为3499.2万元。4台运矿车累计效益13996.8万元。
据统计，国外进口同规格设备目前的销售价格约300万元/台，我公司生产的16吨地下运矿车销售价格约180万元/台，单台采购成本可直接节省资金120万元/台。同时，16吨地下运矿车的后期维护使用费用也低于进口产品。
首台产品在三山岛井下运行时间超过14个月，设备运行状况良好。
