劉福康，姜全新，姜海翔，劉東平，劉紹發(fā)

(1.荊楚理工學(xué)院，湖北 荊門(mén)448000；2.湖北荊襄設(shè)計(jì)研究公司，湖北 武漢430000)

撬毛車(chē)動(dòng)力裝置和行走驅(qū)動(dòng)方式隨著技術(shù)進(jìn)步和時(shí)代的前進(jìn)而變化。由于國(guó)外無(wú)軌采礦起步早，無(wú)軌膠輪車(chē)輛圍繞著無(wú)軌采礦迅速發(fā)展。在上世紀(jì)60年代初期，形成了以柴油機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的系列通用底盤(pán)車(chē)。撬毛車(chē)按其整機(jī)質(zhì)量大小而選用不同的通用底盤(pán)車(chē)。撬毛車(chē)整機(jī)質(zhì)量小的選用行走驅(qū)動(dòng)為靜液壓機(jī)械傳動(dòng)的底盤(pán)車(chē)；整機(jī)質(zhì)量大的選用行走驅(qū)動(dòng)為液力機(jī)械傳動(dòng)的底盤(pán)車(chē)。從而形成了以柴油機(jī)為動(dòng)力裝置、行走分別為靜液壓機(jī)械傳動(dòng)的撬毛車(chē)和液力機(jī)械傳動(dòng)的撬毛車(chē)。上世紀(jì)末，出現(xiàn)了以柴油機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)、行走為靜液壓傳動(dòng)的雙動(dòng)力撬毛車(chē)[1]。

國(guó)內(nèi)撬毛車(chē)研制較晚。直到本世紀(jì)初，我國(guó)第一臺(tái)撬毛車(chē)投入礦山使用后，先后出現(xiàn)多家撬毛車(chē)制造商。由于種種原因，國(guó)外有什么國(guó)內(nèi)就研發(fā)什么形式的撬毛車(chē)，因而形成了上述三種形式的撬毛車(chē)。本文試圖分析這些失誤，消除這些失誤，為部分國(guó)產(chǎn)撬毛車(chē)制造商走出誤區(qū)提供依據(jù)。

1 撬毛車(chē)動(dòng)力裝置

撬毛車(chē)動(dòng)力裝置有三種形式：柴油機(jī)、柴油機(jī)和三相交流異步電動(dòng)機(jī)（下稱(chēng)雙動(dòng)力）和純電力。目前純電力裝置價(jià)高而難以推廣。因而，撬毛車(chē)動(dòng)力裝置只有柴油機(jī)動(dòng)力裝置和雙動(dòng)力裝置兩種。

1.1 柴油機(jī)動(dòng)力裝置

柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)是撬毛車(chē)最早采用的動(dòng)力裝置。撬毛車(chē)的行走和撬毛作業(yè)均由柴油機(jī)提供動(dòng)力。

撬毛車(chē)配用柴油機(jī)的功率是由撬毛車(chē)的整機(jī)質(zhì)量、最大爬坡能力、最大行走速度和加速度決定的。撬毛車(chē)撬毛作業(yè)時(shí)需要的功率是由液壓破碎錘消耗的功率決定的，比撬毛車(chē)配用柴油機(jī)的功率小得多。以某國(guó)產(chǎn)撬毛車(chē)為例，撬毛車(chē)配用柴油機(jī)功率約100 kW，配用液壓破碎錘最大功率消耗為10 kW，撬毛作業(yè)時(shí)配用液壓泵排量為40 mL/r。如果滿(mǎn)足液壓破碎達(dá)到最大沖擊能的要求，柴油機(jī)必須以轉(zhuǎn)速1400 r/min 驅(qū)動(dòng)工作泵。查柴油機(jī)特性曲線(xiàn)，此時(shí)柴油機(jī)輸出功率是70 kW。在此工況下，柴油機(jī)將60 kW的輸出功率以發(fā)熱形式損耗掉，更嚴(yán)重的是60 kW 功率所消耗的柴油產(chǎn)生的廢氣排放于工作面，這樣大的廢氣排放量是工作面的供風(fēng)量難以短時(shí)稀釋的，因而危害到撬毛車(chē)司機(jī)。這個(gè)實(shí)例充分說(shuō)明照搬柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)撬毛車(chē)行走和撬毛作業(yè)兩個(gè)工況是一個(gè)失誤。從節(jié)能環(huán)保角度看，以柴油機(jī)為動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的撬毛車(chē)應(yīng)予淘汰。

1.2 柴油機(jī)、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的雙動(dòng)力裝置

用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)撬毛車(chē)的弊端，主要在于撬毛作業(yè)時(shí)對(duì)工作面的空氣污染和能源的浪費(fèi)。為解決這個(gè)問(wèn)題，利用撬毛車(chē)在工作面的三相低壓電源，在撬毛車(chē)上安裝一套和柴油機(jī)有同樣功能的三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即柴、電兩套相互獨(dú)立的系統(tǒng)。撬毛車(chē)長(zhǎng)距離行走時(shí)以柴油機(jī)為動(dòng)力裝置，撬毛車(chē)在工作面短距離移動(dòng)和實(shí)施撬毛作業(yè)時(shí)以三相交流異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有廢氣排放，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小，能量利用率高。正因如此，上世紀(jì)末國(guó)外撬毛車(chē)采用雙動(dòng)力裝置，井下鑿巖鉆車(chē)、井下裝藥車(chē)、錨桿車(chē)也都采用雙動(dòng)力裝置。我國(guó)有的撬毛車(chē)制造商從研制撬毛車(chē)時(shí)就采用了雙動(dòng)力裝置。顯然，在推廣使用雙動(dòng)力井下車(chē)輛的大潮下，撬毛車(chē)仍堅(jiān)持僅將柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置是一個(gè)失誤。

2 撬毛車(chē)行走驅(qū)動(dòng)的形式

車(chē)輛行走驅(qū)動(dòng)是車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分?，F(xiàn)代車(chē)輛多采用機(jī)械、液壓、電力等幾種驅(qū)動(dòng)形式。作為井下車(chē)輛的撬毛車(chē)，曾采用過(guò)靜液壓機(jī)械傳動(dòng)和液力機(jī)械傳動(dòng)兩種行走驅(qū)動(dòng)形式。隨著技術(shù)進(jìn)步，靜液壓機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)已在車(chē)輛和行走機(jī)械裝備上廣泛應(yīng)用。國(guó)外礦山使用的井下鏟運(yùn)機(jī)，鏟裝能力在10噸及以下的也廣泛應(yīng)用靜液壓機(jī)械傳動(dòng)。靜液壓機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）靜液壓機(jī)械傳動(dòng)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能經(jīng)液壓泵轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能，壓力油經(jīng)管道和控制閥傳輸?shù)揭簤厚R達(dá)，液壓馬達(dá)重新將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)整車(chē)的全液壓傳動(dòng)。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)和行走機(jī)構(gòu)之間不存在機(jī)械聯(lián)系，便于車(chē)輛的整體布置。而液力機(jī)械傳動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和行走機(jī)構(gòu)之間存在著液力變矩器、動(dòng)變速箱、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸等機(jī)械聯(lián)系，占有空間大，布置不靈活；

（2）當(dāng)行走負(fù)荷小于預(yù)定值時(shí)，靜液壓機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)壓力只隨行走負(fù)荷變化，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。車(chē)輛起動(dòng)和加速性能好。特別在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下具有出色的牽引特性和爬坡能力，無(wú)論在平地和坡度上，均可以平穩(wěn)起步；

（3）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓元件總成的體積、重量相對(duì)于液力傳動(dòng)要?。?/p>

（4）液壓傳動(dòng)效率高，特別在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下尤為突出。

在液壓傳動(dòng)明顯優(yōu)于液力傳動(dòng)的今天，仍然堅(jiān)持液力傳動(dòng)技術(shù)的撬毛車(chē)應(yīng)退出歷史舞臺(tái)。況且，采用液力傳動(dòng)的撬毛車(chē)無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙動(dòng)力傳動(dòng)，而行走采用液力傳動(dòng)的撬毛車(chē)只能采用柴油機(jī)為動(dòng)力裝置。單獨(dú)以柴油機(jī)為動(dòng)力裝置的撬毛車(chē)屬淘汰范圍。

3 結(jié)束語(yǔ)

為規(guī)范我國(guó)撬毛車(chē)的制造，應(yīng)推廣柴油機(jī)、三相交流異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置的撬毛車(chē)，淘汰柴油機(jī)為動(dòng)力裝置的撬毛車(chē)，推廣靜液壓傳動(dòng)的撬毛車(chē)，淘汰液力傳動(dòng)的撬毛車(chē)。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，為防止“理已明，路難行”的教訓(xùn)再次發(fā)生，建議將“撬毛車(chē)應(yīng)采用柴油機(jī)、三相交流異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置”、“撬毛車(chē)行走驅(qū)動(dòng)應(yīng)采用靜液壓傳動(dòng)”列入撬毛車(chē)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中。