大型礦用卡車與礦用寬體車運營能力比較分析

（平朔工業(yè)集團有限責(zé)任公司露天采礦工程事業(yè)部，山西 朔州 036006）

0 引言

單斗—卡車工藝具有可靠性高、適應(yīng)性強、靈活度好、設(shè)備投入快的特點，是國內(nèi)外露天礦普遍采用的開采工藝?？v觀露天采礦設(shè)備的發(fā)展歷史，采裝與運輸設(shè)備一直向大型化發(fā)展，從20 世紀(jì)60 年代開始陸續(xù)出現(xiàn)100 t、200 t、300 t 級礦用卡車，白俄羅斯汽車制造廠（別拉斯）生產(chǎn)的75710 型卡車載重甚至達到了450 t。1960 年至今，裝備規(guī)?；⒃O(shè)備大型化已經(jīng)成為單斗—卡車工藝的發(fā)展趨勢。

1 問題的提出

在80 年代以前國內(nèi)采用單斗—卡車工藝的露天礦很少，即便少數(shù)幾個露天礦選擇卡車運輸，由于汽車爬坡能力差、載重噸位小，實現(xiàn)不了大規(guī)模生產(chǎn)。從1982 年建設(shè)平朔安太堡露天礦開始，平朔安太堡露天礦投入使用了當(dāng)時世界上最先進的載重154 t 的礦用卡車，隨后又陸續(xù)引入了200 t 級、300 t 級大型礦用卡車。目前國內(nèi)制造企業(yè)北方股份、湘電重裝、徐工礦業(yè)等機械制造企業(yè)都具備了制造200 t 級、300 t 級礦用卡車的能力[5]。大型設(shè)備的使用使露天礦的產(chǎn)能得到充分的發(fā)揮，生產(chǎn)規(guī)模也從年產(chǎn)幾百萬噸發(fā)展到年產(chǎn)兩三千萬噸特大型露天礦。但是，隨著露天礦的發(fā)展，大多數(shù)露天礦地質(zhì)條件逐漸轉(zhuǎn)差，露天礦運距和提升高度逐年增加，礦用卡車燃油量大、輪胎消耗量大、運輸成本高的缺點被放大。針對大型礦用卡車的缺點，近些年我國出現(xiàn)一類新型的運輸車輛—礦用寬體自卸車，它介于大型礦用自卸車和普通自卸車之間，價格要遠低于礦用卡車，由于對寬體車結(jié)構(gòu)進行了加強，在使用穩(wěn)定性上要強于普通卡車，目前該車型載重能力可以達到50 t～70 t，在國內(nèi)一些小型露天礦中得到廣泛使用。該文將對大型礦用卡車與礦用寬體車運營能力進行比較分析。

2 礦用卡車發(fā)展歷程

2.1 礦用卡車的發(fā)展

1934 年1 月美國尤克里德（Euclid）公司研制出第一輛非公路自卸翻斗車Euclid-1Z[1]，其可以說是礦用自卸車的雛形。隨著卡車制造技術(shù)的發(fā)展，1960 年1 月27 日，美國尤尼特瑞格（Unit Rig）公司與通用電氣公司合作，研制成功第一臺電動輪原型車，并在1963 年下半年，開始批量生產(chǎn)M85 型85st（77t）電動輪自卸車。逐漸形成了機械傳動礦用車和電動輪礦用車2 種類型，礦用卡車的載重能力也從最初的50 t～60 t，發(fā)展到現(xiàn)在的300 t 以上，隨著卡車的大型化，大噸位卡車除了科特彼勒公司還在使用機械傳動以外，其余廠家?guī)缀醵疾捎玫碾妭鲃涌ㄜ嚒?/p>

2.2 礦用寬體車的發(fā)展

我國有許多小型露天礦，受限于企業(yè)規(guī)模和經(jīng)濟實力，無法投入價格幾千萬的礦用卡車。2005 年以前這些露天礦以普通的公路重卡為主，但由于礦區(qū)特殊工況環(huán)境，重卡在承載性、行駛性、通過性和安全性方面很難滿足礦區(qū)的作業(yè)要求。2005 年以后，國內(nèi)的卡車生產(chǎn)企業(yè)在原有自卸卡車基礎(chǔ)上加強加寬結(jié)構(gòu)[2]，生產(chǎn)出了礦用寬體車，具有一次性裝載量大、運輸效率高和盈利性好等特點。2014 年以來，陜西同力、徐工集團、三一重裝、北方奔馳等企業(yè)已具備寬體車設(shè)計生產(chǎn)能力，可以說寬體車進入成長的黃金期[3]。寬體車技術(shù)正逐漸成熟，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，而且性能基本穩(wěn)定，受到露天礦區(qū)的普遍歡迎[4]。

3 運營能力比較

大型礦用卡車以其載重量大、使用周期長和規(guī)模效益強的特點，在國內(nèi)外大型露天礦得到廣泛應(yīng)用。20 世紀(jì)80～90 年代以108 t、154 t、185 t 礦用卡車為主，進入21 世紀(jì)露天礦開始重視規(guī)模效益，陸續(xù)投入300t 級礦用重型卡車，單臺卡車運輸能力達到150 萬m3/y。礦用卡車單臺運輸能力大、規(guī)?；癄I運能力強是寬體車無法與之相比的。但近幾年國內(nèi)卡車制造商加大研發(fā)力度，陸續(xù)推出50 t、60 t、70 t 的寬體車，寬體車資金投入少、設(shè)備更新周期快，在性價比、實用性上具有明顯優(yōu)勢，從成本導(dǎo)向和短期利益來說也有自身的特點，在幾十萬噸到幾百萬噸露天礦都有一定的市場，多數(shù)大型露天礦表土剝離工程也都是以礦用寬體車為主。2 種卡車從設(shè)計和性價比方面都有各自的優(yōu)勢和特點，但在實際應(yīng)用上也都存在著各自局限性和不足。下面就從卡車性能相關(guān)指標(biāo)比功率、自重系數(shù)方面對兩種卡車運營能力進行分析比較。

圖1 卡車比功率統(tǒng)計圖

3.1 比功率

比功率是衡量汽車動力性能的一個綜合指標(biāo)，是指汽車發(fā)動機最大功率與汽車總質(zhì)量（自重+載重）之比。對同類型汽車而言，比功率越大，汽車的動力性越好。經(jīng)過計算小松、卡特等大型礦用卡車的比功率，可以看出雖然卡車載重能力跨度較大（108 t～300 t），但大型礦用卡車功率比較穩(wěn)定，載重200 t 級以下礦用卡車，比功率在4.4 kW/t 以上，載重能力300 t 級卡車比功率在3.9 kW/t 左右，數(shù)據(jù)略有所降低。礦用卡車的平均比功率為4.47 kW/t，最大比功率達4.84 kW/t。

而礦用寬體車統(tǒng)計的同力、徐工、三一、陜汽等品牌載重50 t～70 t，比功率的幅度較大，平均比功率為3.80 kW/t，最小比功率為3.44 kW/t，卡車比功率統(tǒng)計結(jié)果如圖1 所示。按統(tǒng)計比功率的平均值比較，礦用寬體車較礦用卡車少了0.67 kW/t，說明大型礦用卡車的動力性能要明顯好于礦用寬體車，動力穩(wěn)定和爬坡能力強也是礦用卡車在大型露天礦廣泛應(yīng)用的主要原因之一，且產(chǎn)品更成熟、更穩(wěn)定，各品牌之間的差距不大。而礦用寬體車各品牌之間載重差距雖然只有20 t，但比功率的跨度卻在3.44 kW/t～4.16 kW/t，波動幅度相對較大，不同型號卡車之間存在明顯的動力表現(xiàn)差異，這也從側(cè)面反映了寬體車由于品牌和廠家較多，有些時候制造商為了過分追求車輛的載重能力及車輛成本，進而選擇功率較小的發(fā)動機，卻忽略了寬體車總體的動力表現(xiàn)。

3.2 自重系數(shù)

車輛自重系數(shù)是指車輛自重與載重量的比值，是卡車運行過程中無運輸效益的部分，車輛的自重系數(shù)越小，運輸就越經(jīng)濟。因此車輛設(shè)計過程中在保證卡車剛度、強度、和使用壽命的前提下，應(yīng)盡量地降低自重系數(shù)，以提高設(shè)備的運行效率。統(tǒng)計的礦用卡車平均自重系數(shù)為0.75。而寬體車雖然廠家較多，卡車的自重與載重量之間也有較大的差異，但自重系數(shù)基本控制在0.45～0.5，統(tǒng)計的寬體車平均自重系數(shù)為0.5。通過統(tǒng)計結(jié)果得出：寬體車的自重系數(shù)要明顯低于礦用卡車，說明礦用寬體車在運輸過程中無運輸效益部分要更少，運輸成本上要優(yōu)于礦用卡車，這也是寬體車在小型民營露天礦得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

4 結(jié)語

從比功率、自重系數(shù)和設(shè)備更新周期3 個方面比較礦用卡車和寬體車之間的運營能力，礦用卡車作為專為礦山制造的運輸設(shè)備，在動力指標(biāo)和爬坡能力上優(yōu)勢比較明顯，適合露天礦工況和特殊的礦山條件。但從經(jīng)濟方面考慮，寬體車的性價比更高，投資回收期將更短，更適合地質(zhì)條件好的小型露天礦山。

礦用卡車單臺能力強，配合大型采裝設(shè)備的規(guī)模效應(yīng)顯著，設(shè)備投入數(shù)量，便于生產(chǎn)設(shè)備則組織和管理，在產(chǎn)量要求高、采剝工程量大的露天礦更具有優(yōu)勢。而且設(shè)備更新周期長，設(shè)備生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定，可以保證礦山持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。