大型礦用電動(dòng)輪卡車的發(fā)展

重型礦用電動(dòng)輪卡車的發(fā)展主要呈現(xiàn)三種趨勢：
(1)大型化
(2)計(jì)算機(jī)控制和大量新電控元器件的使用
(3)整車性能和可靠性的提高

傳動(dòng)方式也由交--直流傳動(dòng)為主過渡到了交--交流直接傳動(dòng)方式，推動(dòng)礦用電動(dòng)輪自卸車朝大型化發(fā)展的原因主要有兩個(gè)：一是大型露天礦山開采的需要，二是大型機(jī)械傳動(dòng)卡車發(fā)展帶來的壓力。

機(jī)械傳動(dòng)礦用車與電動(dòng)輪礦用車的競爭在過去的40多年里一直很激烈，在上世紀(jì)6O、70年代由于技術(shù)、材料、工藝水平的限制，特別是大功率液力變矩器的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)沒有過關(guān)，機(jī)械傳動(dòng)礦用車向大型化邁進(jìn)有不小困難，于是電動(dòng)輪趁機(jī)得到了發(fā)展，并且?guī)缀跽碱I(lǐng)了全部的100t級以上礦用車市場。直到1983年美國Caterpillar的785型、日本Komatsu的HD 1200M兩種載重量超過100噸的機(jī)械傳動(dòng)卡車的問世，機(jī)械傳動(dòng)車型才逐步進(jìn)入100t級礦用卡車市場，但其在當(dāng)時(shí)的市場占有率也僅為2％-3％。從80年代中后期開始，由于技術(shù)的發(fā)展和Allison大型液力變矩器的研制成功，機(jī)械傳動(dòng)型卡車得到了迅速發(fā)展，目前機(jī)械傳動(dòng)型卡車在100t級以上礦用車的市場占有率可能有1/4-1/3左右，大噸位機(jī)動(dòng)卡車主要生產(chǎn)者是美國的Caterpillar，其產(chǎn)品的最大載重量能達(dá)到380短噸甚至400短噸！

大型機(jī)械傳動(dòng)卡車的不斷發(fā)展，迫使礦用電動(dòng)輪車型朝著更大噸位、性能更加先進(jìn)和可靠的方向前進(jìn)。高速發(fā)展的電子技術(shù)、控制技術(shù)和新型電子元器件的出現(xiàn)、大功率車用柴油機(jī)的問世、高負(fù)荷大型輪胎材料的研制成功及相關(guān)技術(shù)的解決，均為礦用電動(dòng)輪卡車的大型化發(fā)展鋪平了道路。因此，礦用電動(dòng)輪的大型化已成為許多礦用電動(dòng)輪自卸車制造廠家為開拓市場、吸引更多用戶而普遍采用的一種競爭策略。目前最大的電傳動(dòng)礦用卡車載重量已達(dá)到了400短噸，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率超過了3700馬力，電傳動(dòng)系統(tǒng)全部用計(jì)算機(jī)控制。

從80年代中后期開始，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已逐步應(yīng)用于礦用電動(dòng)輪的車速自動(dòng)調(diào)節(jié)、柴油機(jī)燃油噴射及整車的故障分析診斷等領(lǐng)域，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及有關(guān)元器件功能的完善、可靠性的提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已在礦用電動(dòng)輪卡車的許多方面得到應(yīng)用。

隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和大功率逆變器的同世，重型礦用電動(dòng)輪卡車已進(jìn)入了交--交流直接傳動(dòng)的時(shí)代，早在1996年Komatsu就在芝加哥國際博覽會(huì)上展出了首臺交--交流傳動(dòng)型礦用卡車，該車型是世界首臺載重量達(dá)到300短噸的車型，最高車速為64.5km／h，采用交流力矩控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)采用德國MTU公司的16V396TB44L柴油機(jī)，額定功率2000kW，發(fā)電機(jī)是GE公司的GTA-34，電動(dòng)輪采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)比為31.50:1。每臺交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配備一個(gè)牽引逆變器，每套逆變器中有6個(gè)GTO型晶閘管和6個(gè)反并聯(lián)二極管，逆變器用強(qiáng)迫空氣流冷卻。在控制方面增加了減速時(shí)打滑和牽引時(shí)空轉(zhuǎn)的檢測和保護(hù)。系統(tǒng)主電路的觸點(diǎn)由14個(gè)減少到5個(gè)，從而可以減少動(dòng)作延時(shí)3--4秒，系統(tǒng)反應(yīng)更為快速。另外，Euclid-Hitachi和德國的Siemens合作于1997年推出了R260（現(xiàn)在成了EH4500）交--交流傳動(dòng)礦用電動(dòng)輪卡車，并在1998年就投入到了商業(yè)生產(chǎn)。

交--交流傳動(dòng)型礦用電動(dòng)輪由于采用了交流電機(jī)作為牽引電機(jī)，消除了交--直流傳動(dòng)因直流牽引電機(jī)換向器結(jié)構(gòu)而引起的在高壓大功率時(shí)換向困難、電位條件惡化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大和維修麻煩等缺點(diǎn)，使?fàn)恳姍C(jī)的工作可靠性大大提高。而且交流電機(jī)相對直流電機(jī)價(jià)格便宜，制造周期短，伴隨著逆變器控制技術(shù)的成熟、元器件工作可靠性的提高及價(jià)格的不斷降低，交--交流傳動(dòng)目前已基本取代了直流型礦用卡車。為提高整車性能和工作可靠性，各大制造商都將大量先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和成熟的分析軟件應(yīng)用于礦用電動(dòng)輪卡車的前后橋懸架系統(tǒng)、車架、后橋殼、輪輞、電動(dòng)輪總成等關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)力分析中，提高了整車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、工作可靠性及整車使用壽命。
對于重型礦用電動(dòng)輪卡車，另一個(gè)值得關(guān)注的方面是雙能源車，即采用輔助架線供電和本身柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為雙能源運(yùn)行。在重載上坡時(shí)，卡車采用輔助架線直接供電驅(qū)動(dòng)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)只作怠速運(yùn)行，在平道行駛時(shí)則由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在下坡時(shí)，車輛制動(dòng)所產(chǎn)生的電力經(jīng)輔助架線直接返回給電網(wǎng)。雙能源礦用電動(dòng)輪車型既解決了車輛重載上坡時(shí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足、車速慢等問題，又節(jié)約了能源，降低了柴油機(jī)的廢氣排放，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率要求可以適當(dāng)降低。如美國一公司的235噸級雙能源礦用電動(dòng)輪，其柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率僅為746kW，而牽引電機(jī)的總功率則達(dá)到了3358kW，是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率的4.5倍。大型露天礦山的開采逐步向深凹處發(fā)展，能源、環(huán)境意識也在不斷的增強(qiáng)，雙能源礦用卡車是否會(huì)在大型露天礦山的開采中發(fā)揮更大的作用？

交--交流傳動(dòng)礦用電動(dòng)輪當(dāng)前是重型礦用電動(dòng)輪卡車的主要方向，強(qiáng)大可靠的性能是研究開發(fā)的重點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和大型礦山設(shè)備的更新?lián)Q代，估計(jì)對重型礦用電動(dòng)輪的需求量將會(huì)增大，各大制造商都在努力提升制造水平，爭奪市場份額...