大型礦用電動輪卡車的發(fā)展

重型礦用電動輪卡車的發(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

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

機(jī)械傳動礦用車與電動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)械傳動礦用車向大型化邁進(jìn)有不小困難，于是電動輪趁機(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)械傳動卡車的問世，機(jī)械傳動車型才逐步進(jìn)入100t級礦用卡車市場，但其在當(dāng)時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)械傳動型卡車得到了迅速發(fā)展，目前機(jī)械傳動型卡車在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)械傳動卡車的不斷發(fā)展，迫使礦用電動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，均為礦用電動輪卡車的大型化發(fā)展鋪平了道路。因此，礦用電動輪的大型化已成為許多礦用電動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。目前最大的電傳動礦用卡車載重量已達(dá)到了400短噸，柴油發(fā)動機(jī)功率超過了3700馬力，電傳動系統(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)用于礦用電動輪的車速自動調(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，重型礦用電動輪卡車已進(jìn)入了交--交流直接傳動的時代，早在1996年Komatsu就在芝加哥國際博覽會上展出了首臺交--交流傳動型礦用卡車，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，電動輪采用交流感應(yīng)電動機(jī)，傳動比為31.50:1。每臺交流感應(yīng)電動機(jī)配備一個牽引逆變器，每套逆變器中有6個GTO型晶閘管和6個反并聯(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打滑和牽引時空轉(zhuǎn)的檢測和保護(hù)。系統(tǒng)主電路的觸點(diǎn)由14個減少到5個，從而可以減少動作延時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--交流傳動礦用電動輪卡車，并在1998年就投入到了商業(yè)生產(chǎn)。

交--交流傳動型礦用電動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格的不斷降低，交--交流傳動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)用于礦用電動輪卡車的前后橋懸架系統(tǒng)、車架、后橋殼、輪輞、電動輪總成等關(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。
對于重型礦用電動輪卡車，另一個值得關(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)動機(jī)作為雙能源運(yùn)行。在重載上坡時，卡車采用輔助架線直接供電驅(qū)動，柴油發(fā)動機(jī)只作怠速運(yùn)行，在平道行駛時則由柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動，在下坡時，車輛制動所產(chǎn)生的電力經(jīng)輔助架線直接返回給電網(wǎng)。雙能源礦用電動輪車型既解決了車輛重載上坡時柴油發(fā)動機(jī)動力不足、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)，同時對柴油發(fā)動機(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輪，其柴油發(fā)動機(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在大型露天礦山的開采中發(fā)揮更大的作用？

交--交流傳動礦用電動輪當(dāng)前是重型礦用電動輪卡車的主要方向，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)對重型礦用電動輪的需求量將會增大，各大制造商都在努力提升制造水平，爭奪市場份額...