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)計算機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，二是大型機械傳動卡車發(fā)展帶來的壓力。

機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6O、70年代由于技術、材料、工藝水平的限制，特別是大功率液力變矩器的設計及制造技術沒有過關，機械傳動礦用車向大型化邁進有不小困難，于是電動輪趁機得到了發(fā)展，并且?guī)缀跽碱I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噸的機械傳動卡車的問世，機械傳動車型才逐步進入100t級礦用卡車市場，但其在當時的市場占有率也僅為2％-3％。從80年代中后期開始，由于技術的發(fā)展和Allison大型液力變矩器的研制成功，機械傳動型卡車得到了迅速發(fā)展，目前機械傳動型卡車在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到380短噸甚至400短噸！

大型機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、性能更加先進和可靠的方向前進。高速發(fā)展的電子技術、控制技術和新型電子元器件的出現(xiàn)、大功率車用柴油機的問世、高負荷大型輪胎材料的研制成功及相關技術的解決，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到了400短噸，柴油發(fā)動機功率超過了3700馬力，電傳動系統(tǒng)全部用計算機控制。

從80年代中后期開始，計算機控制技術已逐步應用于礦用電動輪的車速自動調(diào)節(jié)、柴油機燃油噴射及整車的故障分析診斷等領域，隨著計算機技術、通信技術、傳感器技術的進一步發(fā)展及有關元器件功能的完善、可靠性的提高，計算機控制技術已在礦用電動輪卡車的許多方面得到應用。

隨著交流變頻調(diào)速技術的發(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)動機采用德國MTU公司的16V396TB44L柴油機，額定功率2000kW，發(fā)電機是GE公司的GTA-34，電動輪采用交流感應電動機，傳動比為31.50:1。每臺交流感應電動機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的檢測和保護。系統(tǒng)主電路的觸點由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作為牽引電機，消除了交--直流傳動因直流牽引電機換向器結構而引起的在高壓大功率時換向困難、電位條件惡化、結構復雜、制造難度大和維修麻煩等缺點，使牽引電機的工作可靠性大大提高。而且交流電機相對直流電機價格便宜，制造周期短，伴隨著逆變器控制技術的成熟、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的設計方法和成熟的分析軟件應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、電動輪總成等關鍵零部件的結構設計及應力分析中，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)動機作為雙能源運行。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)動機只作怠速運行，在平道行駛時則由柴油發(fā)動機驅(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)動機動力不足、車速慢等問題，又節(jié)約了能源，降低了柴油機的廢氣排放，有利于環(huán)境保護，同時對柴油發(fā)動機的功率要求可以適當降低。如美國一公司的235噸級雙能源礦用電動輪，其柴油發(fā)動機功率僅為746kW，而牽引電機的總功率則達到了3358kW，是柴油發(fā)動機功率的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，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前是重型礦用電動輪卡車的主要方向，強大可靠的性能是研究開發(fā)的重點。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和大型礦山設備的更新?lián)Q代，估計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...