賈平

（國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

目前，礦用自卸卡車廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、水利水電等行業(yè)，承擔(dān)著礦物、土石方等運(yùn)輸任務(wù)，它是專業(yè)設(shè)備，屬于非公路車輛。

一、卡車超載危害性分析

（一）超載對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的危害。礦用卡車的工況特性，是負(fù)荷的間歇性，持續(xù)滿負(fù)荷工作時(shí)間較短，尤其為了節(jié)能和環(huán)保的目的，大功率發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用了兩極增壓方式，本身強(qiáng)度系數(shù)已經(jīng)非常高，抗過(guò)負(fù)荷能力非常有限。大部分礦山在礦用卡車滿載情況下，往往伴隨持續(xù)性爬坡行駛，這樣的情況，如果再超載，就造成持續(xù)過(guò)負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)各摩擦副的摩損加劇，溫度迅速升高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)早期磨損，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

（二）超載對(duì)發(fā)電機(jī)的危害。礦用卡車電機(jī)的壽命主要取決于電機(jī)的絕緣性能，而電機(jī)的絕緣性能除了取決于設(shè)計(jì)制造因素外，在運(yùn)行中則主要取決于溫升。而溫升與電流成正相關(guān)，電流與負(fù)載成正相關(guān)?？ㄜ嚦d時(shí)發(fā)電機(jī)持續(xù)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致溫升增高，絕緣早期老化，同時(shí)軸承壽命縮短，所以超載會(huì)大大縮短發(fā)電機(jī)的壽命。

（三）超載對(duì)車架等結(jié)構(gòu)件的危害?，F(xiàn)在卡車車架的設(shè)計(jì)，都運(yùn)用了有限元受力分析方法，按照額定載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，在額定負(fù)載(包括動(dòng)載荷)前提下，理論上可以達(dá)到很長(zhǎng)的壽命。如果超載，再遇到道路狀況比較差的情況，那么額外產(chǎn)生的沖擊載荷將是靜載荷的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，會(huì)造成車架受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)載荷，會(huì)導(dǎo)致受力部件早期疲勞，甚至發(fā)生裂紋、變形、破斷損壞。同時(shí)，也導(dǎo)致銷軸和軸套磨損嚴(yán)重。

（四）超載對(duì)懸掛的危害?？ㄜ嚦d時(shí)，懸掛的負(fù)荷超過(guò)額定負(fù)荷，尤其在行駛過(guò)程中，劇烈顛簸形成的額外沖擊載荷，伴隨產(chǎn)生高溫，會(huì)導(dǎo)致密封過(guò)早損壞，造成漏油，漏氣，嚴(yán)重的會(huì)拉傷缸筒。并導(dǎo)致銷軸和軸套磨損嚴(yán)重，甚至結(jié)構(gòu)件斷裂。

（五）超載對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的危害。卡車超載后車輛行駛慣性大大增加，制動(dòng)力難以克服巨大的慣性力，制動(dòng)距離加長(zhǎng)，導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)壓盤(pán)磨損嚴(yán)重，制動(dòng)系統(tǒng)過(guò)熱，制動(dòng)效果嚴(yán)重下降，更容易引起行車事故。

二、卡車提速案例分析

（一）概況。某露天礦境界內(nèi)可采原煤儲(chǔ)量為1710.97Mt。首采區(qū)原煤儲(chǔ)量635.62Mt，平均剝采比為4.099m 3/t，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為32年。其煤質(zhì)為中灰、低硫、特低磷、高揮發(fā)分、中高發(fā)熱量、灰熔點(diǎn)高的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤。生產(chǎn)工藝：1.剝離工藝采用單斗—卡車間斷開(kāi)采工藝。2.采煤工藝采用單斗—卡車—半固定破碎站—帶式輸送機(jī)半連續(xù)開(kāi)采工藝。3.開(kāi)拓方式采用多出入溝，工作幫采用移動(dòng)坑線開(kāi)拓。剝離方式采用水平分層，端工作面平裝車。采煤方法采用頂板露煤、傾斜分層的采煤方法。剝離臺(tái)階高度為15m，采掘帶寬40m，運(yùn)輸?shù)缆?0m?，F(xiàn)今露天煤礦卡車運(yùn)輸能力稍有欠缺，為解決此問(wèn)題，可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)卡車及招聘卡車司機(jī)解決，也可以通過(guò)提升卡車運(yùn)輸速度的方式提升卡車年運(yùn)輸能力。若提升卡車的運(yùn)輸能力，可以避免購(gòu)買(mǎi)卡車及招聘司機(jī)的費(fèi)用，節(jié)約生產(chǎn)成本。目前，國(guó)內(nèi)幾家大型露天煤礦的礦用卡車限速都在30km/h，澳大利亞部分露天礦卡車限速在40km/h。隨著卡車安全防護(hù)系統(tǒng)的不斷完善，礦用卡車的最高限速,有所提高，且效益明顯。以某露天煤礦為例，如果提升至最高限速40km/h，卡車年運(yùn)輸能力將提升20.07%。

（二）從生產(chǎn)方面分析。1.運(yùn)輸過(guò)程整體經(jīng)濟(jì)性分析。①測(cè)算依據(jù)以某露天煤礦2016年年計(jì)劃為依據(jù)，剝離綜合運(yùn)距4200m，采煤綜合運(yùn)距4800m；重車爬坡速度為13km/h，爬坡路程約占運(yùn)輸路程1/3，轉(zhuǎn)彎、避讓等影響車速的因素按照0.83系數(shù)折算，以此計(jì)算卡車平均速度。②車鏟匹配。車鏟勺容比：根據(jù)卡車車廂容積和電鏟鏟斗容積計(jì)算汽車車廂裝滿時(shí)V∶E值。

式中，R 1為依據(jù)卡車車廂容積計(jì)算確定的勺容比的值；V廂為卡車車廂容積，m 3；V斗為電鏟鏟斗容積，m 3；K為根據(jù)具體礦山的物料性質(zhì)和其他作業(yè)條件確定的電鏟裝載系數(shù)。根據(jù)礦山巖層性質(zhì)和卡車額定載重計(jì)算汽車滿載時(shí)V∶E值。

式中，R 2為依據(jù)額定載重確定的勺容比的值；Q為運(yùn)輸卡車額定載重，t；η為采裝巖石松散系數(shù)；E為采裝電鏟鏟斗容積，m 3；θ為采裝巖石實(shí)方容重，t/m 3；采用的勺容比應(yīng)根據(jù)以上兩者比較確定，取其較小值，即實(shí)際生產(chǎn)勺容比Rmin=（R1，R 2）。剝離巖石條件下，斗容52.25m 3的495HR電鏟分別與MT5500卡車、930E卡車勺容比選取，見(jiàn)表1。剝離巖石條件下，斗容58m 3的495HR電鏟和WK-55電鏟分別與MT5500卡車、930E卡車勺容比選取，見(jiàn)表2。

表1 495HR電鏟分別與MT5500卡車、930E卡車勺容比

表2 495HR、WK-55電鏟分別與MT5500卡車、930E卡車勺容比

2.現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織方案的論證。①道路坡道及寬度。部分卡車存在重車下坡排棄問(wèn)題，卡車提速后坡道坡度≤7%。路面寬度保證3倍車寬即可，不小于40m。②道路彎度及緩和段超高、加寬值。轉(zhuǎn)彎區(qū)域路面加寬和超高計(jì)算。加寬緩和段上任意一點(diǎn)的加寬值：

式中，Bjx為加寬緩和段上任意一點(diǎn)的加寬值；Lx為該點(diǎn)到加寬緩和段起點(diǎn)的距離；Lj為加寬緩和段全長(zhǎng)；bj為正常道路寬度。超高值：

式中，lh為超高值；V為卡車運(yùn)行速度；R為卡車轉(zhuǎn)彎半徑。道路彎度及緩和段超高、加寬值?？ㄜ囂崴俸?，連續(xù)坡道，坡道平段距離≥60m?，F(xiàn)場(chǎng)道路應(yīng)避免銳角彎，道路彎度必須≥90°，彎曲半徑≥66m。彎道處最大加寬值為20m，即彎道處道路最寬處需修筑60m。卡車提速后，重車過(guò)彎道時(shí)，車速不大于15km/h，計(jì)算得知彎道處超高值為1.8m。③生產(chǎn)車輛與生產(chǎn)指揮車輛的分路行駛區(qū)域及道路布置。目前受征地影響，平盤(pán)寬度遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值80m，工作平盤(pán)存在單行道；此外，端幫暴露時(shí)間長(zhǎng)，部分端幫干道改為單行道，無(wú)法實(shí)現(xiàn)提速。必須保證路面寬度50m，方可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車輛與生產(chǎn)指揮車輛分路行駛，端幫道路寬度調(diào)整為50m，采場(chǎng)、排土場(chǎng)受移動(dòng)工作面影響，無(wú)法分道。端幫道路擴(kuò)展為50m，露天煤礦南北2個(gè)端幫每年增加擴(kuò)幫量約150萬(wàn)m 3生產(chǎn)成本約3000萬(wàn)元，但生產(chǎn)能力增加20.07%，即每年剝離能力增加約2000萬(wàn)m 3，減少外包量，可節(jié)約生產(chǎn)成本20000萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)明顯。

（三）從安全方面分析。1.負(fù)責(zé)從依法合規(guī)角度對(duì)車輛提速進(jìn)行論證。國(guó)家總局編制的煤礦安全規(guī)程中對(duì)車輛行駛速度沒(méi)有規(guī)定；參照《中華人民共和國(guó)廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ22-87）第4節(jié)露天礦山道路有關(guān)計(jì)算行車速度規(guī)范，露天礦山道路一級(jí)行車速度應(yīng)為40km/h。2.負(fù)責(zé)周邊、國(guó)內(nèi)外露天礦生產(chǎn)作業(yè)區(qū)車輛行駛速度調(diào)研工作。咨詢集團(tuán)公司安監(jiān)局，對(duì)國(guó)內(nèi)幾家大型露天礦生產(chǎn)及非生產(chǎn)車輛限速情況進(jìn)行了調(diào)研。其中生產(chǎn)作業(yè)車輛的限速基本都在30km/h左右（最大江西德興銅礦33km/h），非生產(chǎn)車輛的限速多數(shù)集中在40km/h左右。

（四）經(jīng)濟(jì)效益。若卡車最佳限速?gòu)哪壳暗?0km/h提升至40km/h，端幫道路需要擴(kuò)展為50m，礦南北2個(gè)端幫每年增加擴(kuò)幫量約150萬(wàn)m 3，生產(chǎn)成本約3000萬(wàn)元。但卡車運(yùn)輸能力增加20.07%，即每年剝離能力增加約2000萬(wàn)m 3，減少外包量，可節(jié)約生產(chǎn)成本20000萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)明顯。

通過(guò)提升卡車行駛速度，增加運(yùn)輸能力，可以避免購(gòu)買(mǎi)卡車及招聘司機(jī)的費(fèi)用，節(jié)約生產(chǎn)成本。若最高限速30km/h提升至最高限速40km/h，卡車年運(yùn)輸能力提升20.07%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。