《露天矿运输设备》教案

《露天运输机械与维修》教案姓名：宋青龙课程类型：专业必修授课学时：48学时学分：3专业：汽车检测与维修技术班级：10汽车专授课日期：2012.9-2013.1呼伦贝尔学院工程技术学院

课题名称：绪论教学手段：多媒体教学时数：2教学目的：1、运输工作在露天矿生产中的地位及任务2、露天开采的特点运输工作的特点，露天矿主要运输方式教学重点：无教学难点：无过程和内容：一、学好本门课的方法二、上课及作业要求三、讲解新知识1、露天开采的特点2、露天矿运输工作的特点3、露天矿主要运输方式及其特点三、课堂总结作业布置：无教学反思：

露天矿运输设备绪论

一、运输工作在露天矿生产中的地位及任务1、露天开采的特点：

挖坑造山、开采量极大；

2、露天矿运输工作的特点：

“三大”——运输量大、运输距离长、高差大；

决定了：

3、露天矿主要运输方式及其特点：

主要运输方式：

铁道运输、带式输送机运输、汽车运输；

其它运输方式：

箕斗、溜井、溜槽、联合运输等。（一）铁道运输：

准轨、窄轨——矿用机车和车辆

1、优点：

成本低、运量大、经济运距长、受气候影响小；

2、缺点：

爬坡能力小（30～40‰、3°）、要求采场尺寸大、基建量大、开采强度低、规模受限、运输管理复杂、劳动效率低；

3、适用条件：

地形平坦、矿床简单、采场尺寸大；以前广泛应用，现逐渐被淘汰。（二）带式输送机运输：

连续运输——带式输送机

1、优点：

运输能力大、爬坡能力大（300‰、16°）、安全

可靠；

2、缺点：

投资大、对物料要求严；

3、适用条件：

地形复杂、“三大”、与汽车组成联合运输；发展最快、应用看好。（三）汽车运输：

间断运输——矿用自卸汽车

1、优点：

机动灵活、转弯半径小、运输组织简单、爬坡能力介于前两者之间（80～100‰、6°）、基建量小、建设速度快；

2、缺点：

运输成本高、经济运距短、维修复杂、受气候影响大、深露天矿大气污染；

3、适用条件：

地形、矿床产状复杂、矿床分散、选采要求高、建矿要求快、分区开采、联合运输；广泛应用。

课题名称：第一章矿用准轨车辆教学手段：多媒体教学时数：2教学目的：1、熟悉准轨矿用车辆的类型2、掌握车辆的技术经济特征3、了解车辆的基本构造教学重点：车辆的技术经济特征教学难点：车辆的基本构造过程和内容：一、复习上节课所学的内容（10分）二、讲解新知识（90分）1、准轨矿用车辆的类型（20分）2、车辆的技术经济特征（20分）3、车辆的基本构造（40分）三、课堂总结（5分）作业布置：（5分）准轨车辆的类型有哪些分类？车辆的技术经济特征有哪些？车辆的主要组成有什么？教学反思：

第一章矿用准轨矿用车辆一、准轨矿用车辆的类型

1、按车体形状和用途分为：

矿车、敞车、平车、棚车、漏斗车等；

2、按车轴数目分为：

二轴车、四轴车、六轴车、八轴车；

3、按载重分：

60t、100t、180t等4、按卸载方式分为：

非自卸式、自卸式。

其中自卸式分为两种：

①车体不动，车门或车底开启，货物借自重由车门或车底开口处卸出；矿用机车与车辆—准轨矿用车辆

②自翻车，需要专门的动力装置使整个车体翻转一个角度，把货物卸向侧方；

自翻车又分为侧板上开式、侧板下开式。二、车辆的技术经济特征

车辆设计中，常用一些参数来评定车辆的技术经济性能，主要有：

1）装载质量（载重）：

受车体强度、外形尺寸限制；

2）自身重量（自重）：

空车质量；矿用机车与车辆—准轨矿用车辆

3）质量系数（重量系数）：

式中qr——自重，qH——载重；

质量系数只表示车辆自重与标记载重的关系，由于车辆有时未被完全利用，所以质量系数不能充分反映车辆运用质量的优劣，从这方面讲，更有意义的是实际质量系数，

式中Qr——自重，q——实际载重；

由于q<qH，所以Kr<Kr’.实际工作中，根据所运输的物料密度，选择相应的矿用车辆，使实际载重与标记载重相接近，以减小实际质量系数；

当采装硬岩时，所用自翻车应是重型结构，质量系数往往较大（﹥0.5）；

当采装软岩时，自翻车可以做成轻型结构，其质量系数也可大大减小（～0.2）；4）轴重：

车辆每一轮对加于铁道线上的压力，n—轴数；

5）车辆的线性尺寸：横断面、长度

6）车体容积

选择车体容积时，除要考虑车体容积和载重应尽量得到充分利用外，还应考虑与工作面挖掘机铲斗容积保持一定的比例关系。三、车辆的基本构造

车辆的主要组成部分：车体、车底架、行走部分、制动装置、连接缓冲装置等，对于自翻车，还有专门的倾翻装置；

下面以自翻车为例，介绍车辆各组成部分的基本构造：

1、车体

装载物料部分，是车辆的躯干，由底板、端壁、与底板铰接的侧门组成。2、车底架

车体的基础，承受车体和货载的重力，并将它传递到行走部分，列车运行时，车底架还承受机车牵引力和冲击力；

与一般货车（车体与车底架连成一体）不同，自翻车的车底架与车体是分开的，由若干梁组成。3、连接缓冲装置

由车钩、缓冲器组成，用以连接机车和车辆，传递牵引力和压缩力，缓和列车运行时的冲击，装在车底架的两端。4、行走部分

车辆中最重要的部分，由轮对、轴箱、弹簧装置组成；

把整套行走部分单独地安装在车底架下方，如果行走部分与车底架之间不能相对转动，则车辆无法圆滑地通过曲线，解决的方法是在车底架与行走部分之间增加一个装置——转向架。转向架

转向架的主体是转向架构架，转向架构架以心盘和中心销同车底架连接；

有转向架的车辆把行走部分安装在转向架构架下面，构成转向架，此时，转向架构架也成为车辆行走部构件之一；

转向架可相对于车底架作自由转动，可使车辆圆滑地通过曲线，减小曲线运行阻力。转向架5、制动装置

必要时，产生制动力，使列车减速或停车；

车辆一般都采用闸瓦式制动装置，工作原理是利用设在车轮一侧或两侧的制动闸瓦压紧车轮踏面，达到制动的目的。

6、倾翻装置

倾翻车辆，卸载，分气压式、液压式两类。

课题名称：第二章矿用电机车教学手段：多媒体教学时数：2教学目的：1、熟悉电机车的类型2、掌握电机车的组成3、了解电机车的基本构造教学重点：车辆的技术经济特征教学难点：车辆的基本构造过程和内容：一、复习上节课所学的内容（10分）二、讲解新知识（90分）1、电机车的类型（20分）2、电机车的组成（20分）3、车辆的基本构造（40分）三、课堂总结（5分）作业布置：（5分）1、电机车主要有哪几种类型？2、电机车在弯道处采用了什么措施？教学反思：

第二章矿用机车与车辆—矿用电机车

一、电机车的类型

1、电机车分为：直流电机车、交流电机车；

直流电机车所用的电能是通过直流牵引变电所供给的；

为给电机车以足够的功率，必须沿架线输送大量的电流，需要采用大断面的导线，或减小供电半径，即增加牵引变电所的数量，由于直流牵引变电所较复杂且价格昂贵，导致投资和运营费显著增加，直流电机车功率受限；另外，对于运距长、产量高、深度大的现代化露天矿，这种电压为1500V的直流电气牵引已无法满足生产的要求。

解决的途径：提高架线电网的供电电压，采用3000V的直流供电系统，或采用电压为6000V的交流供电系统，其特点是：粘着系数利用好、空转稳定性好、起动损耗小、机车电压和容量不受限制、易于实现平滑调速和自动控制等。2、根据电能供给方式，直流电机车分为：架线式、蓄电池式、架线蓄电池式、架线内燃机式。（1）架线式：

最常见，由架空电网接受电能，设备和电路系统简单，使用维修方便，缺点是电网对采矿工程造成一定影响，对于移动坑线更为复杂；

（2）蓄电池式：

由安装在自身上的蓄电池向电动机供电，主要优点是不需架线，但蓄电池容量有限；（3）架线蓄电池式：

移动坑线上不架线，由蓄电池供电，固定坑线上从架线电网获取电能，同时蓄电池充电；

（4）架线内燃机式：

装有辅助内燃机，工作方式同上。二、电机车的构造

1、由电气部分、压气部分、机械部分组成；

电气部分：

牵引电动机、辅助机械（压气机、通风机、发电机等）、受电弓、蓄电池、高低压控制和保护装置，通过这些设备完成电机车的起动、调速、换向、电气制动等控制；2、压气部分：

由压缩空气管路、各种阀组成的系统，包括：

制动系统——服务于机车和车辆制动；

翻车系统——向自翻车翻车风缸提供压气；

控制系统——控制电路元件、电器动作；

辅助系统——辅助作业，如撒沙、鸣笛等。3、机械部分：

上部的车体和下部的转向架组成：

1、车体

用途：装设各种电器设备、辅助机械和司机室；

矿用电机车的车体有时制成亭式，有时也和国铁一样，制成箱式。2、转向架

电机车重要组成部分，利用转向架，各动轮轴上的重力得以均匀分配，使机车顺利通过小半径曲线；

主要组成部分：

转向架构架、弹簧悬挂装置、轮对、轴箱、牵引电机悬挂装置、齿轮传动装置、基础制动装置、中间连接装置、支承装置、撒沙装置等；矿用机车与车辆—矿用电机车

车体的重力通过支承装置（心盘、旁承）传至转向架构架，而转向架构架通过弹簧悬挂装置悬挂于轮对的轴箱上，其上装有：牵引电机、传动装置、制动装置、连接缓冲装置等；

按结构分为板式和梁式两种。2）弹簧悬挂装置

将转向架构架、车体、电器及其它设备的重力均匀分配到行走部分的轴箱上，还可以缓和车轮在线路不平时所引起的冲击。3）轮对、轴箱

构成电机车的行走部分，轴箱将转向架构架传来的电机车重力传给轮对，同时把牵引力和制动力传到转向架构架上。4）牵引电动机悬挂装置

用于悬挂电机。

5）齿轮传动装置

把牵引电机的转矩传给轮对；

由大小两个齿轮组成，大齿轮压装在轮对轴上，小齿轮安装在牵引电机轴上。6）基础制动装置

减速、停车用，设有机械制动和电气制动装置。

7）中间连接装置、复原装置

连接转向架以传递牵引力和制动力。

8）支承装置

心盘、旁承。

9）撒沙装置

防滑，增加粘着牵引力（爬坡、起动、过曲线等）。

课题名称：第三章铁路运输牵引计算教学手段：多媒体教学时数：2教学目的：1、熟悉电机车的牵引力和制动力的计算2、掌握电机车列车运行的状态3、了解电机车的组成的计算教学重点：车辆的技术经济特征教学难点：车辆的基本构造过程和内容：一、复习上节课所学的内容（10分）二、讲解新知识（90分）1、电机车的牵引力和制动力的计算（40分）2、电机车列车运行的状态（30分）3、电机车的组成的计算（20分）三、课堂总结（5分）作业布置：（5分）1、电机车的牵引力和制动力和什么因素有关？2、电机车列车运行的状态有哪三种？教学反思：

第三章、铁路运输牵引计算

1、机车牵引力

转矩Tn作用于主动轮上，

Fn—牵引力或轮缘牵引力。

Fn同时是粘着力，即摩擦力，其最大值：

如此，电机车牵引力的大小受两方面的限制：电动机功率的限制——电机车电动机牵引力；

电机车粘着条件的限制——电机车粘着牵引力。2、列车运行阻力

运行阻力W由作用于机车上的阻力W′和车辆上的阻力W〞组成；

阻力分两大类：

基本阻力——列车运行中，无论什么情况都会产生的阻力Wo；

附加阻力——特殊情况下产生的阻力，分别加不同的下标表示，如坡道Wi，曲线Wr等。起动阻力。实践证明：阻力大部分与重力成正比，故计算时，常用单位阻力这个参数——单位重力所受的阻力：ω、ω′、ω〞、ωo、ωi、ωr等。3、列车制动力

列车制动力与列车运行方向相反，可以人为控制；

列车在制动状态下运行时，常用机械制动装置以闸瓦紧压滚动着的车轮轮缘产生摩擦力来实现制动作用。BT是一个轮对所产生的制动力，制动力增大，摩擦力BT相应增大，列车能较快地制动，但BT同样也受到粘着条件的限制，一个轮对所能产生的最大制动力：

BTmax=1000MTgψ露天矿运输中，电机车和车辆全部轮对都装有制动装置，故列车所能产生的最大制动力为：

Bmax=1000Mgψ当列车制动力小于Bmax时，车轮滑过闸瓦而保持滚动状态，在惯性力的作用下沿轨道继续减速运动—正常制动状态；

若闸瓦压力继续增加，使列车制动力大于Bmax时，制动车轮将被抱死，列车在惯性力的作用下，车轮不是沿轨面滚动而是滑动，这不仅降低了制动力，使列车制动距离反而加大，而且引起轮缘的集中磨损，这是不允许的，因此，闸瓦的压力不能太大。列车制动率：

列车各制动闸瓦上的总压力与列车重力之比。4、列车运动方程式

列车上的外力与列车速度变化关系的方程

电机车牵引中，列车有三种工作状态：

牵引状态、惰行状态、制动状态1）牵引状态：电动机的牵引

若F＞W，列车在加速；

若F＜W，列车在减速；

若F=W，列车在匀速运行或停止不动。2）惰行状态：牵引电动机断电

若W＞0，列车在减速惰行；

若W＜0，列车在加速惰行；

若W=0，列车在匀速惰行。3）制动状态

若B+W＞0，列车在减速制动；

若B+W＜0，列车在加速制动；

若B+W=0，列车在匀速制动。5、列车质量的确定原则

列车质量是露天矿运输的主要参数之一，确定时应考虑以下因素：

1）合理的列车质量应使各主要生产工艺环节的综合经济效果最佳—总体最优；

2）由于露天矿列车经常出现意外停车，确定列车质量时，要保证列车在规定的制动距离内安全停车，并在原地能够顺利起动；

3）为减少列车摘挂作业，加快设备周转，矿、岩或不同品种矿物要分装分运，列车组成应力求一致；

4）矿山线路曲线多，半径小，列车又经常推送运行，确定列车质量时，要考虑司机的视线良好，以保证安全。2、确定方法大致有两种情况：

山坡露天——重车下坡，空车上坡

先按空车在上坡道上以计算速度运行计算，然后进行其它条件（如重车在车站、移动坑线起动、重车在最大下坡道制动等）下的验算；

深凹露天——重车上坡，空车下坡

先按重车在最大坡道上以计算速度运行计算，然后进行其它条件（重车在最大坡道上停车起动等）下的验算。列车制动距离：

（1）制动条件限制为了列车的运行安全，在露天矿准轨铁路运输条件下，自列车开始制动到停车，列车所通过的距离不能大于规定值；煤矿400米，金属矿300米

列车制动距离为空走制动距离与有效制动距离之和。空走制动距离指从迅速开动列车制动系统的瞬间起，至列车中各制动轮轴的闸瓦压紧轮缘的瞬间为止；之后到列车完全停车运行的距离为有效制动距离。按照不同条件计算出的列车质量进行验算后，取其中最小值作为允许的列车最大牵引质量，但这还不是实际的牵引质量，折成车辆数后，才是最后的列车质量。（2）电机发热条件限制（3）牵引力的限制

课题名称：第三章自卸汽车第一节概述教学手段：多媒体教学时数：2教学目的：1、熟悉矿用自卸汽车的类型2、掌握矿用自卸汽车的传动方式3、了解矿用自卸汽车的发展、生产、应用教学重点：车辆的技术经济特征教学难点：车辆的基本构造过程和内容：一、复习上节课所学的内容（10分）二、讲解新知识（90分）1、矿用自卸汽车的类型（30分）2、矿用自卸汽车的传动方式（30分）3、矿用自卸汽车的发展、生产、应用（30分）三、课堂总结（5分）作业布置：（5分）1、矿用自卸汽车的类型有哪些？2、矿用自卸汽车的传动方式有哪几种？教学反思：

第四章自卸汽车第一节概述一、矿用自卸汽车—概述

1、对矿用汽车在结构上应具有下列要求：

1）由于电铲装车和颠簸行驶时，冲击载荷剧烈。因此，车体和底盘结构应具有足够的坚固性，并有减震性能好的悬挂装置；

2）运输硬岩的车体必须采用耐磨而坚固的金属结构；

3）卸载应机械化，而且动作要迅速；

4）司机棚顶上应有保护板，以保证司机的安全，对于含有害矿尘的矿山，司机室要密闭；

5）制动装置要可靠，起步加速性能和通过性能应该良好；

6）司机劳动条件要好，驾驶操纵轻便，视野开阔。二、矿用自卸汽车的类型

自卸式（后卸式）、底卸式、汽车列车

自卸式矿用汽车分为双轴式、三轴式，双轴式又分为单轴驱动和双轴驱动，常见的多为后轴驱动，前轴转向；

按结构分为：铰接式、刚性两类；

按传动方式分为：液力机械传动、电力机械传动；

按能源情况分：柴油机为动力、双能源；

从外形上看，矿用汽车和一般载重汽车的最大不同点是司机室上部有一个保护棚，与车厢焊接在一起。三、矿用自卸汽车的传动方式

机械传动、液力机械传动、电力传动

机械传动：

发动机——离合器——变速器——传动轴——差速器——半轴——车轮；

结构简单，制造容易，使用可靠，用于低吨位汽车上（30t以下）；

随着吨位增加，汽车换档变得困难，但这对于矿山来讲，又是必须的，机械传动无法满足要求；液力机械传动：

发动机——液力变矩器、机械变速器——传动轴——差速器——半轴——主动车轮；

一般情况下，机械传动的汽车传动效率高，动力性能好，在坡道上显出较好的性能，爬坡能力强，在平道上运行速度较高，制动性能好，加速性能好，并能适应路面条件的变化。机械传动车的机械配件比较容易得到，特别是一般机械配件较容易在本地区获得。机械故障一般地说比电气故障更容易查找；有些机械传动的汽车年工作小时数超过7000小时。电力传动电力传动

发动机——发电机——控制系统——电动机——车轮；

取消了离合器，变速器、传动轴，主减速器与差速器，结构大大简单。

按电动机的布置位置分为：

电动桥式——电动机置于驱动桥壳内；

电动轮式——电动机直接置于车轮总成中；矿山中常用这种电动轮结构。电力驱动汽车牵引功率大、能实现电制动、无级变速，发动机和传动部分所受冲击小，寿命长；对于电动轮汽车，汽车停在地面上就可以就地进行维修，取下轮毂罩后就可容易地维修换向器、电刷、制动闸等，轮架和轮胎保持原位；燃油消耗、故障率略高，比机械传动多了一次能量转换（机械能——电能——机械能），效率低6～10%，随露天矿深度和坡度增加，难以满足汽车要求的牵引力，制造需要大量的铜；但电力传动汽车可以采用双能源，在干线上采用摩电辅助系统，从电网上获得电源，可以减少柴油消耗和废气污染，降低运输成本。机械传动与电力传动之争

1）争论开始于1963年，出现首批电动轮汽车，载重85短吨，之前机械传动占主导；

2）电力传动占据市场近20年；

3）1985年卡特彼勒推出CAT785，机械传动，载重118-136t，1986年CAT789，154-177t，市场5%；

4）1990年，机械传动市场44%，1992年52%，目前平分秋色；

5）1996年，小松推出静态交流传动汽车930E，载重272t，目前363t（机械传动CAT797B,345t)。四、矿用自卸汽车的发展、生产、应用

1、发展历史：

1934年，尤克利德公司推出首台专用于不在公路行驶的后卸式卡车：Trak—Truk（装载量在20t以上的自卸汽车，由于载重量大，外形尺寸宽，超过了公路对车辆的使用要求，一般不能在公路上运行，故称非公路自卸汽车）；

1935年,尤克利德公司推出底卸式汽车；

1963年，美国通用电气公司和尤尼特·瑞格公司推出电动轮汽车M85；

1985年前后，美国卡特彼特公司推出了118t至136t的机械驱动的载重汽车785型；1991年，卡特彼勒公司推出793型、载重量240t的机械传动卡车；

1994年，小松公司率先开发超大型矿用汽车；

1996年，小松公司推出世界上第一台超大型矿用汽车—93OE型，载重272t，后来290t；

1998年，利勃海尔推出T282，载重327t；

1999年，卡特彼勒推出797，载重327t；

2002年，卡特彼勒成批生产797B，仍然用机械传动方式，载重345t；

2003年，利勃海尔推出T282B，载重363t。2、发展趋势：

大型化、自动化、智能化（无人驾驶）

由于大型煤矿、铜矿以及油砂矿的规模在不断增大，迫切需要更大型的矿用汽车。这也表明汽车大型化还会有新发展，有可能出现有效载重高达400t，500t，600t级的矿用汽车，有人甚至预测20年后，会出现有效载重高达1000t的矿用汽车。其布置方式可能还是双轴6轮、单发动机、电力或机械后驱动；也有可能是双轴8轮、前后驱动的。这种汽车能否出现，要取决于矿山是否能发展到那么大。3、生产：

大型矿用汽车是集机、电、液、信于一体的高科技产品。不仅费用昂贵(如930E、TI272和T282、793和797等。每台售价均超过3百万美元)、批量小，而且需要各配套厂商联盟、协作，实行订单生产，是资金密集型和技术密集型的产业。目前，国外能够独立批量生产大型矿用汽车的厂商也是屈指可数，如Caterpillar、Liebherr、Euclid-Hitachi、KMS(KomatsuMiningSystems)和Terex集团所属的UnitRig露天采矿设备公司等。矿用自卸汽车—概述：

国外厂家及产品：

特雷克斯尤尼特·瑞格设备公司（Terex-UnitRig）:通用公司的一个分部，现属于英国。

MT-4400，载重260t，13.9×7.3×7.0m；

MT-5500，307t；

MT-5900：326t，15.4×9.5×7.7m，空车232t；

电动轮-交流。特雷克斯MT-5900（326t）小松矿用设备公司（KMS-KomatsuMiningSystem）：

伟步WABCO1984年被德来赛DRESSER收购，不再使用WABCO的牌子，但保留豪拜HAULPAK系列名称，1988年又被小松购买，改名小松德来赛，总部在美国。

685E：172t；730E：191t；830E：218t；

930E：290t，15.6×8.7×7.4m；

930E-2：326t；电动轮-交流。小松930E（326t）美国利勃海尔采矿设备公司（Liebherr）：

位于美国弗吉尼亚州。

T282：327t，14.5×8.7×6.5m；

T282B：363t，车厢举升后，总高度达13.9m；

电动轮-交流。利勃海尔T282B（363t）美国卡特彼勒公司（Caterpillar）：

CAT777：86t；CAT785：136t；CAT789：177t；

CAT793：218t，CAT797：327t；

CAT797B：345t，14.53×9.761×7.6，轮胎直径

4.03m，重5.3t，造价2.9万美元；

机械传动。卡特彼勒797B（345t）尤克利德-日立（Euclid-Hitachi）：

被VME公司兼并，保留尤克利德系列；

（VME——V：瑞典沃尔沃Volvo，M：美国米西干Michigan，E：美国尤克利德Euclid，总部设在布鲁塞尔）：

EH4500：254t，电-交流；

EH5000：318t，电-交流。尤克利德EH5000（318t）内蒙古北方重型汽车股份有限公司：

成立于1988年，生产美国特雷克斯尤尼特瑞格系列产品20～120t级矿用自卸汽车。目前主要为3305型32t、3307型45t、3311型85t、TR50型45t、TR100型91t矿用自卸汽车及改装的矿用洒水专用车。另外还可根据市场需求生产铰接式工程自卸汽车。

该公司已与特雷克斯签协议，合作生产120t-360t的电动轮卡车。北方重汽TerexT50（45t）尤克利德EH5000（318t）本溪北方机械重汽有限责任公司（本溪重型汽车厂）：

建于1950年，重型卡车起步于70年代，80年代生产108t卡车，后来停产；

目前生产BZQ31470型85t、BZQ31120型68t、BZQ3950型55t、、BZQ3770型45t、BZQ3630型35t、BZQ3371型22t矿用自卸汽车及改装的矿用洒水专用车。本溪北方重汽BZQ31120（68t）本溪北方重汽BZQ31120（68t）北方重汽TerexT50（45t）湘潭电机股份有限公司：

创建于1936年，1953年更名为湘潭电机厂，1999年改现名；

1977年5月研制出国产第一台SF3100型108t电动轮自卸车，1988年SF3102型108t电动轮自卸车；

SF32601型154t，SF32220型120t，SF31904型108t，

SF32601型154t。湘潭电机SF32601（154t）湘潭电机SF32601（154t）中环动力（北京）重型汽车有限公司：

北京重型汽车制造厂与新加坡科技动力公司的合资企业，于2004年4月成立；

生产BJZ3364型20t、BJZ3380型22t、BJZ3420型25t、BJZ3530型32t矿用自卸汽车。北京重汽BJZ3530（32t）

北京重汽BJZ3530（32t）

北京首钢重型汽车制造厂：

北京首钢重型汽车制造厂的前身是首钢重型汽车公司，始建于1991年；

生产SGA3550型32t、SGA3722型42t、（与白俄罗斯合作)生产7555B型55t、75131型130t汽车。首钢重汽75131（130t）国内应用：

安太堡：

伟步170D/154、CAT789/177、R190/172、685E/172、CAT777/77、730E/192、930E/290；

黑岱沟：

SF3102/108、630E/154；

霍林河：SF3102；伊敏河：SF3102；

哈尔乌素：

四、特殊类型矿用自卸汽车

1、架线式：

架线式电动轮汽车上世纪70年代初就在加拿大卡捷（Cartier）铁矿的拉克珍妮露天矿试验成功并在该矿全面使用，直至闭坑；

架线式电动轮汽车在特定条件下使用虽有许多明显的效益，但这主要是一种“以电节油”的方式，其电气系统比较复杂，汽车的动力转换装置、集电器和架空动力线的设计制造和安装，技术难度都较大，对运输道路的质量要求又很严格，整个系统的投资较高。因此，在电力资源比较短缺而柴油资源又比较丰富的地区，或者固定线路不长而坡度又不大的露天矿，是否应当采用，则要通过具体技术经济论证方能确定。2、铰接式：

铰接式自卸汽车，是指驾驶室与车体之间具有铰接点和摆动环的自卸汽车。其中，摆动环允许前车架相对于车体独立转动，铰接点允许前车架相对后车架达到45°转向角，从而实现转向功能。当在不平坦的路面行驶时，能够保证所有车轮与地面接触，以维持整体的稳定性、通过性和最大负荷。

铰接式自卸车大部分采用液力机械传动，少部分采用电力机械传动。铰接式汽车

3、无人驾驶汽车：

随着全球定位系统(GPS)在大型露天矿山生产与管理系统中的扩大使用，无人驾驶汽车技术也已实现。早在上世纪80年代后期，卡特彼勒公司就用785型汽车研究无人驾驶技术。1994年．该公司首次将2台机器人化的777型矿用汽车应用到美国矿山运输系统中。小松公司则从1990年初开始研究无人驾驶汽车，于1992年用1台载重77t的HP785型汽车在水泥公司一个采石场进行无人驾驶试验。1995年又以85t汽车装备6种计算机控制器，制成无人驾驶汽车。运至澳大利亚昆士兰矿试验试验的结果表明，此种汽车可降低每吨矿石成本15％～18％。

第二节矿用自卸汽车—基本构造

矿用自卸汽车三大组成部分：

车体；

发动机；

底盘：传动系、行驶系、转向系、制动系、举升系等。一、车体

1、结构和材料：

自卸车的轴距较短，为了降低其质量中心和装载高度，都采用“V”型车厢。车厢的容积通常同时给出平装和2:1堆装的容积，且根据不同装载物的密度，要设计几种不同容积的车厢(系列车厢)供用户选用。

车厢都采用钢板焊接而成，前板、边板、加强筋、驾驶室护板及底板都采用屈服强度为700～800MPa的高强度低合金钢板，并可应用户要求在底板上加焊有一定硬度、抗冲击性能强的耐磨钢条，以提高车厢结构强度和耐磨性能，延长使用寿命。卡特车厢小松豪拜170小松830E2、车厢容积：

所有矿用汽车制造商在其产品样本中都要提供标准的汽车车厢容积，其数值多数都是按照金属矿山的物料为基准而设计的。一般来讲，物料松散容重大多数选用1.8t／m3以上。

汽车车厢容积可分为平装容积和堆装容积。堆装容积又有2:1堆装容积和3:1堆装容积。制造厂商所提供的产品样本中，一般都可以查到汽车车厢的平装容积2:1堆装容积，但也有一部分矿用汽车制造厂商的样本中标有3:1的堆装容积。载重汽车或拖车车厢的平装容积，是指车厢包围的实际容积，削去侧板顶边间所连直线

以上的那部分容积，对于一端敞开的车厢容积是通过开口端的最后边缘和侧板顶角而成的平面或从开口端最后边缘向上、向里取l:1的坡面与车厢另外三边所构成的容积，并取其较小值；汽车或拖车车厢的堆装容积是平装容积与四个2:1(垂直方向为1，水平方向为2)斜面所构成的容积之和。这些斜面应通过侧板和端板的顶边向上和向里延伸。对于端部敞口的车厢，堆装容积2:1的坡面应从决定平装容积的那个1:1斜面顶部开始。3、驾驶室：

为改善驾驶员向后看的视线，自卸车的驾驶室偏置于甲板左侧的双人驾驶室，左右各开一扇门；

全钢拼焊的密封式驾驶室以橡胶支承垫固定于坚强的底架上；

驾驶室的设计要具有良好的隔音、隔热和密封性能，装有暖风加热装置、空调机(任选件)和方便驾驶员的生活设施，无论酷夏和寒冬，在驾驶室内能保持常温、舒适无尘和安静的环境，使驾驶员能长时驾驶而不觉疲劳；采用安全玻璃、窗户面积以及窗柱和附件的布置使驾驶员具有良好的视野并使盲区减少到最低程度；

内照明仪表及其布置易见易读；

各种警告装置能随时见到或听到；

所有操纵的踏板、插件和按扭都布置在容易操纵的位置上和范围内；

驾驶员座椅按人机工程设计，由弹簧和减振装置支承，可作上下和前后二维调节，有的方向盘也可以二维调节，以适应驾驶员的体型。二、柴油机

大型矿用自卸汽车均用柴油机作为动力装置；

1、汽油机和柴油机的基本工作原理：

汽油机：空气和雾化汽油的混合物进入气缸，被压缩，火花塞点火，燃烧作功，点燃式；

柴油机：气缸内的空气被压缩，向缸内喷入高压雾化柴油，燃烧作功，压燃式。2、柴油机的优缺点：

1)柴油机热效率高，柴油机价格便宜，所以柴油机比汽油机的经济性好；

2)柴油机燃科供给系统和燃烧都较汽油机可靠，所以不易出现故障；

3)柴油机所排出的废气中，对大气污染的有害成分相对少一些；

4)柴油的引火点高，不易引起火灾，利于安全生产。

但柴油机也存在着一些缺点，主要表现在柴油机的结构复杂、重量大；燃油供给系统主要装置要求材质好、加工精度要求高，所以其制造成本较高。另外起动时需要的动力大，柴油机噪音大。3、柴油机的类型：

按行程分：

二行程、四行程，重型汽车多为四冲程；

按冷却方式分：

风冷、水冷，多见水冷；

按气缸排列方式分：

直列式、V型。4、柴油机的工作原理（四冲程）：

直线运动——曲线运动——直线运动

工作循环构成：

进气、压缩、燃烧、膨胀、排气；

四个行程：

进气、压缩、作功、排气；

过程与行程相当，但不是一个概念。进气行程：

进气门打开，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动，空气进入气缸；

压缩行程：

进气门、排气门都关闭，活塞由下止点向上止点移动，空气被压缩；作功行程：

喷油器向燃烧室喷入高压雾化柴油，燃烧，燃气膨胀，进气门、排气门都关闭，活塞由上止点向下止点移动，将动力输出；

排气行程：

进气门关闭，排气门打开，活塞由下止点向上止点移动，废气排出；

如此循环往复。进气门、排气门开闭时间与活塞位置的关系二行程单缸汽油机工作原理5、柴油机的总体构造：

“两大机构”、“四大系统”；

两大机构：

机体和曲柄连杆机构、进排气系统和配气机构；

四大系统：

燃油供给系、冷却系、润滑系、起动系。

1）机体和曲柄连杆机构

机体：

气缸体、气缸盖、油底壳；

曲柄连杆：

活塞连杆组——活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承，输出动力、完成其它三个行程；

曲轴飞轮组——曲轴、飞轮，输出动力、克服非作功行程的阻力。机体和曲柄连杆机构2）进排气系统和配气机构

进排气系统：

空气滤清器、进气管、排气管、消声器、增压器、废气净化器等，将空气滤清、增压，净化废气；

配气机构：

进气门、排气门、气门挺杆、凸轮轴、气门推杆等，定时开闭进气门或排气门，使空气及时进入气缸，并及时排出废气。3）燃油供给系

喷油泵、喷油器、滤清器等；

将洁净的燃油定时、定量地喷入燃烧室；

矿用汽车常用PT燃油供给系统，PT燃油供给系的基本原理是根据燃油泵输出压力和喷油器进油时间对进油量的影响来控制循环供油量，以满足柴油机不同工况的需要。因系统的调节要素是压力(Pressure)和时间(Time)、故称PT燃油供给系统。4）冷却系

柴油机在运行过程中，部分零件与高温燃气相接触，若不及时加以冷却，则其中运动零件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑失效而卡死。各机件也可能因高温而导致其机械强度降低甚至变形损坏。

因此，为保证发动机正常工作，必须对这些高温条件下的工作机件加以冷却。发动机的冷却必须适度。若发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率将下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损；但若冷却过度，一方面由于热量散失过多，使转变为有用功的热量减少，另一方面由于燃烧室温度低，引起燃烧不良，也将使功率下降，磨损加剧。

因此，冷却系的作用就是使工作中的发动机得以适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。因此，柴油机过热和过冷都属于不正常：

过热——增加热负荷，加剧零部件磨损，导致异常燃烧和事故；

过冷——燃烧不良，热损失加大；

使柴油机动力性、经济性恶化——事故；

正常工作温度85-90度。

发动机热量的散发方式有多种，使发动机的热量先传导给水，然后再散入大气的一系列装置称为水冷系。目前，矿用自卸汽车多采用的是水冷系。水冷系大循环：8—4—3—1—8；小循环：8—4—3—2—8矿用自卸汽车—基本构造

5）润滑系

发动机工作时，金属表面直接摩擦不仅会增大发动机内部的功率消耗，使零件工作表面迅速磨损，而且由于摩擦产生的大量热可能使某些零件表面熔化，致使发动机无法运转。

因此，为保证发动机正常工作，必须对相对运动的表面加以润滑，也就是在摩擦表面上覆盖一层润滑油(机油)，使金属表面间隔一层薄的油膜，以减小摩擦阻力，降低功率消耗，减轻机件磨损，延长发动机使用寿命。发动机的润滑是由润滑系统来实现的，润滑系的基本任务是将机油按质按量地供给各零件的摩擦表面，减小零件的摩擦和磨损。流动的机油可以清除摩擦表面上的磨屑等杂质，并冷却摩擦表面。气缸壁和活塞环上的油膜还能提高气缸的密封性。此外，机油还可防止零件生锈。发动机运转时，由于发动机各运动零件的工作条件不同，所要求的润滑强度也不同，因而要相应地采用不同的润滑方式。曲轴的主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承，增压器等承受载荷及相对运动速度较大的地方，需要以一定压力将机油输送到摩擦面间隙中，方能形成油膜保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。另一种润滑方式是利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾润滑摩擦表面，称为飞溅润滑。机油泵、贮油器、循环油路、限压阀、机油滤清器、机油散热器、机油温度表等。6）起动系

起动系的作用是在发动机起动时，对曲轴施以外力，使其进入正常的工作循环；

矿用自卸汽车起动系大致分两种：电起动、压缩空气起动；

电起动：

一般用在100t以下的汽车上；

压缩空气起动：

100t以上汽车一般都采用压缩空气起动。5、柴油机多缸的概念：

1）切向力、离心力的合力方向不定，使（单缸）发动机不稳定；

2）单缸发动机，四个行程中，只有一个行程作功，转速大，另外三个行程耗功，转速慢，发动机运转不均匀；

多缸发动机可以解决这些问题，缸越多，发动机运转越稳定，如四缸发动机，合理安排各缸的连接，则可以达到：发动机运转时，始终有作功的气缸；

多缸发动机要保证运转稳定，还要注意各缸的点火顺序问题——间隔点火。6、厂家、产品、发展趋势：

目前国外几种大型机械传动汽车大多采用康明斯（Cummins）或底特律（Detroit）发动机。

只有卡特彼勒公司（Caterpillar）的汽车及其所有工程机械全部使用本公司制造的发动机。康明斯（Cummins）或底特律（Detroit）是美国两个著名的柴油发动机制造厂家，它们在大功率车用柴油发动机领域的竞争非常激烈。底特律的149系列柴油机历史最长，早期的矿用电动轮自卸车都采用此种柴油发动机，康明斯的K系列柴油机投入市场后，由于油耗量比较低(218.4g／(kW·h))，在80年代占有60％的市场。现在DDC公司研制出旁路装置改善了进气系统，降低了油耗，增强了与Cummins公司的竞争能力。卡特彼勒公司和德国MTU公司的柴油机也在矿用电动轮自卸车上装用过。它们的特点是耗油量很低，而且可靠性高，大修保证期在18000h以上。但卡特彼勒公司柴油机的工作容积比同一吨位自卸车所采用的柴油机大37％，自身质量约多2t；MTU公司柴油机价格较贵，比同功率柴油机贵15％左右。因此在现有车型中缺乏竞争力，但它设计的柴油机功率富裕度较大，在矿用电动轮自卸车向更大吨位发展时将会显示其潜力。柴油发动机制造商为了赶上汽车大型化的发展速度和争夺市场，采取了联合方式.有的是企业之间的联合,如美国底特律公司与德国MTU公司合作攻关开发成功了DDC16V4000型和DDC20V4000型(2720kW)柴油机；有的是主机厂与配套厂联合，如小松与康明斯成立合资企业，开发出QSK78型柴油机(2619kW)；卡特彼勒在公司内部搞联合协作，把2台3512型发动机串联成24V3524型，后又改进为3524B型(2647kW)。各公司柴油机的大修保证期一般都在10000h以上，除底特律的149系列为二冲程，其余为四冲程柴油机。卡特：CAT3524B——2648kW；

CAT3516——1715kW；

德国MTU：MTU396——2000kW；

底特律：16V149TIB——1640kW;

康明斯：KTTA-50——1342kW;

小松：SSDA18V170——2611kW;

底特律与MTU：MTU／DDC16V4000——2013kW;

MTU／DDC20V4000——2720kW;

MTU／DDC4000II——2796kW;

小松与康明斯：QSK78/2619kW发动机的发展有两种趋势：

向大型化发展，满足汽车进一步大型化的需要，特别是满足适应高海拔(3000m以上)矿山的大型矿用汽车的需要；

满足不断提高标准的排放法规要求。矿用自卸汽车—基本构造

7、柴油机的使用：

1）延长柴油机第一次大修前使用寿命的经济性

从过去使用K系列及N系列柴油发动机的实际情况看，许多矿山使用至5000小时左右便进行了第一次大修，较好的达到8000小时左右，l0000小时以上者不多见。

国际上较好水平的矿山使用K系列及N系列柴油发动机大体可在l5000小时左右发生第一次大修，有的高达20000小时或更长些。1）延长柴油机第一次大修前使用寿命的经济性

如果新机至第一次大修的使用寿命为5000小时，按新机150万元/台计，那么在发动机使用期间每小时使用费为300元人民币；

如果新机至第一次大修的使用寿命为15000小