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矿山车辆行业运行市场状况分析

2012-9-30 16:46| 发布者: 巨车网| 查看: 3683| 评论: 1|来自: 君略产业研究院

摘要: 2010年文章,仅供参考!
第一节 世界矿山车辆产业发展现状

      一、新产品不断推出,载重量显著增加 
      自 1995 年小松公司推出有效载重量 272t 的 930E 型电动轮矿用汽车以来,在全球市场掀起了新一轮设备大型化浪潮。相继开发出 930E-2 和 930—3 型汽车,有效载重量增大到290t,到了 2008 年,又推出了有效载重量 326t的960E-1 型 AC 传动电动轮矿用汽车,采用小松与康明斯合作开发的 SSDA18V170 型发动机,功率 2610kW,整车总重 577t,标准车斗平装容积 149立方米,堆装容积 214立方米。采用了西门子公司专为矿山应用开发的AC牵引传动技术,可承受较强振动,能够在高海拔地区应用,可在-40℃~6O℃温度正常作业。 

      利勃海尔公司于 1998 年推出了有效载重量 327t 的T282型汽车,到 2003 年又推出有效载重量 363 t 的 T282B 型矿用电动轮汽车,并在MINExpo 2008 上展出。采用自行开发的绝缘栅双极晶闸管(IGBT)液冷式的 AC 传动系统,新的电子控制与监测系统及全新的驾驶室。 

利勃海尔T282矿用卡车

      卡特彼勒公司于 1999 年3 月推出有效载重量 327t的 797 型机械传动矿用汽车, 到 2002年推出有效载重量345t的797B型矿用汽车, 最近又推出有效载重363t的797F型矿用汽车,采用自行开发的 C-175 型发动机,排放能达到 EPA(美国联邦环保署)TierⅡ标准。传动系统采用了具有简化液压系统新开发的缓行器和差速器。车架由低碳钢制成,采用箱型断面,提高了耐久性。驾驶室提高了防倾翻保护结构(ROPS)标准,增大了可见度,对噪声和振动作了进一步控制,提高了驾驶员的舒适性。 

      特雷克斯-尤尼特瑞格公司于 1999 年推出有效载重量 307t的MT5500 型矿用电动轮汽车,到 2003 年有效载重量提高到 327t。2008 年又在 MINExpo 2008 上展出了有效载重量 363t 的 MT6300AC 型矿用电动轮汽车。采用 MTU/DetroitDieselC 系列20V4000 型发动机,功率 2755kW;交流传动装置和车轮减速设计相结合,能使装满的汽车从电铲旁快速离开,提高了作业率;高效率车斗、前壁、底板与遮板呈弯曲状,易于卸载;驾驶室设有防倾翻和防落物结构,为驾驶员提供更大活动空间,弧面的挡风玻璃有较大的视野。  

      日立-尤克里德公司在有效载重量 290t 的 EH5000 型矿用电动轮的基础上,最近又推出了有效载重量 315t的 EH5000AC 型矿用电动轮汽车。
 
      内蒙古北方重型汽车有限公司目前已生产载重量 360t 的大型汽车,2006 年初神华集团向该公司签定载重量 360t 的汽车 37台的合同。 

      二、传动方式不断创新,传动效率不断提高 
      上世纪 90 年代以来,随着汽车载重量的增加,新技术、新结构和新材料的应用,机械和电气两种传动方式的汽车一直在竞争中发展,不断完善各自产品,提高技术性能,发挥各自特长,各在矿业领域占有广阔的市场。 

      随着钢铁工业的进步,合金钢冶炼与热处理工艺取得突破性进展,才解决了制造大型机械传动矿用汽车所必须的关键部件。如高强度、小尺寸的液力变矩器和变速箱等材料、工艺和可靠性;与此同时,制动系统、轴承设计与工艺的改进,以及微电子技术的渗入,实现了发动机的节油控制和废气排放控制,离合器调节,换档减速控制,使发动机扭矩匹配更加合理。从而促进了矿用机械传动汽车向超大型化发展。 

      卡特彼勒公司新推出的 797F 超大型机械传动的矿用汽车。采用新开发的 C175 系列发动机,功率密度高、燃油消耗低和可靠性高;电子控制自动换档变速箱,在换档过程中使传动力矩变化平滑,控制峰值扭矩,输出扭矩更合理,从而避免功率损失,防止轮胎打滑;具有简化液压系统的新缓行器,可使汽车运行在高滚动阻力或较大坡度上。总之,机械传动的大型矿用汽车,由于机械传动不存在能量转换问题,因此,其传动效率高,可达到90%,可降低燃油消耗。具有较大运行速度范围,运行速度快,爬坡能力强,汽车下坡减速——制动可靠性高,故障率低。对快速、加速及多变的运输道路适应能力强。 

      目前,载重量 218t 以下的中型电动轮矿用汽车多采用直流电动机驱动系统,具有低速高扭矩特性,对长距离稳定坡度运输有利,传动效率较高。但在大坡度,而且坡度变化较大的道路上运行,由于温度升高使直流电动机爬坡能力降低,从而降低了汽车的行驶速度。电传动方式经过两次能量转换,使传动效率降低。另外直流电机结构复杂,有许多运动部件,在满负荷运转时,必须在一定限速下作业以避免过热,现已装备了热报警装置以保护电机。尽管直流传动方式也可能用新技术加以改进完善,但是直流电机存在的固有问题,无法满足超大型矿用汽车的需要。 恰在此时, 交流变频传动技术有了较大的发展。于 1971 年德国 BBC公司研制成功世界上第一台交流传动机车。随着电力电子和计算机控制技术的发展,交流变频调速的晶闸管、逆变器和控制技术有了巨大进步,使大型矿用汽车采用交流变频调速技术已具备条件。小松公司率先于 1995 年推出 930E 型交流传动电动轮汽车。2008 年初又推出了载重量 326t 的 960E-1型交流传动电动轮汽车,采用西门子专为矿山应用开发的交流传动技术,设计了液体冷却传动系统适于高山应用,车辆运行时,车轮打滑控制装置能减少在较低牵引力条件下非生产性的车轮滑转。缓行期间车轮打滑控制装置可防止车轮抱死和此后的打滑。自动缓行速度控制装置同时控制每个车轮转速,在易打滑路面上可按需进行任意调节。在连续下坡时,驾驶员可选择较舒适的下坡速度。 

      此外 T282B型汽车、MT6300AC 型汽车和 EH5000AC 型汽车等均采用各自特点的交流传动技术。目前,交流传动变频调速控制技术已达到相当高的水平。交流传动电动轮矿用汽车将伴随交流变频调速的不断改进与完善,将向大型化发展,将会出现载重量 400t 以上的矿用汽车;随着制造成本的降低,售价下降也会向小型化发展。交流传动矿用电动轮汽车具有广阔的发展前景。 

      总之,交流传动电动轮汽车比直流传动电动轮汽车具有较大的优越性;交流鼠笼型电动机结构简单,只有一个由整体铸造而成短路绕组构成的转子电路,转子导条与周围选片之问无需绝缘,坚固耐用,取消了励磁机、电机无整流子限制,增大了扭矩,改善了性能。在相同规格时,能提高传动效率与车速,可靠性高,维修量小;维修费用低;用交流变频调速技术装备的电动轮汽车控制水平高;反应速度快,其转矩可在瞬间能从 0 增加到额定值,获得较好的动态性能;速度控制精确,频率稳定性高,保证恒转矩起动,从而降低起动电流及其所造成的影响。致使电动轮汽车在换档时不发生冲击与抖动,下坡缓行时运行平稳,改进了潮湿路面运行时的速度控制;架线供电牵引电动机提供动力,加速重载爬坡可较大地提高生产效率。交流电动机不受电压限制,在重载爬坡时电动机不会产生过高的电流,电动机不发热故障率低。爬坡时生产率比直流电动机高出了 6~7%;由于鼠笼型电动机价格低于直流电动机,无换向器、电刷,维护费用也低,作业效率和生产率高,致使交流传动有较大优势。 

      三、大型配套装置不断完善,加快矿用汽车发展 
      构成矿用汽车的大型配套装置,除传动系统外,还有发动机和轮胎,正由于这些装置的技术提升与完善,才促进了矿用汽车大型化发展。 

      1、柴油发动机 
      柴油发动机是矿用汽车重要组成部分,其性能优劣直接影响汽车动力性、可靠性、经济性和环保性能的好坏,从而促使汽车和柴油机制造商开发多项高新技术,满足汽车大型化发展的需要。 

      卡特彼勒公司采用电子控制燃油共轨喷射系统,涡轮增压中冷技术,带有 ACERT 先进的燃烧低排放技术等,在 3524B 型发动机基础上开发出 C-175 系列发动机,最大功率达2983kW。具有功率密度大、油耗低、排放少,能满足 EPA TierⅡ标准。两次大修间隔时间长,可靠性高。而且在高海拔地区作业适用性强。 

      小松公司与康明斯公司成立合资的工业动力联合体,开发的 QSK78 系列 V 型布置 18缸柴油发动机,功率 2610kW。采用先进的缸内燃烧技术,通过碗状几何形状燃烧室,新的电子控制高压共轨喷油技术、引导活塞快速冷却系统、两级涡轮增压、中冷和后冷器等关键技术,显著提升了发动机整体动力性能,增加了可靠性和耐久性。提高了燃烧效率,降低了噪音与振动,减少了废气排放,满足环保要求。 

      底特律柴油机公司与 MTU 公司合作开发了 MTU/DDC20V4000 型柴油发动机采用电子控制高压共轨喷油系统。高燃油压力产生细小油雾,能使每个循环多次喷油,改进了喷油特性,不仅提高了燃烧效率,而且能降低排放,能满足高山上作业要求;另外采用两台高功率 MTC 涡轮增压器,两台同时大流量增压空气,过量空气系数较大,只用一个中冷,是提高发动机功率密度的主要措施,从而提高动力性和燃油经济性,节约能源,降低噪声。 

      2、轮胎 
      国外轮胎制造商为满足超大型矿用汽车配套需要,开发承载重量大的大规格轮胎。米其林公司采用创新设计,在胎面关键部位加厚,并有微小沟槽和独立的胎面块,利于抗磨损、耐切割,增大了牵引力。近年在 55/80R63 型轮胎基础上又开发出 59/80R63 型轮胎,单轮承载能力 101t,可以满足载重量 32t~360t 级矿用汽车配套要求。 

      普利斯通公司开发的 R57 型轮胎,将 R59 型轮胎直径减少 5mm,加宽 51mm,使单轮承载能力75t,轮胎寿命长,单轮承载能力 101t,可以满足载重量 360t 矿用汽车的配套要求。采用创新的护胎带和撑轮圈结构,平衡了轮胎不同部位天然橡胶与合成橡胶的比例,从而提高了轮胎的坚固性,减少了轮胎与路面摩擦产生的热量。 

      固特异公司于 2003 年开发出由 2 件组装的轮胎(TPA)。它由胎面、缓冲层(胎壳)和基体(胎体)两部分构成。胎壳与胎体上模压有互锁槽,由充入胎体的气压,将它们锁在一起,形成轮胎。由于按照胎壳与胎体的不同工作条件,设计最佳橡胶组成配方。使胎面与路面接触压力均匀,接触面积比常规轮胎增加 2O%,缓冲层边缘剪应变降低 15%,从而提高了轮胎的使用寿命;一个胎体与多个胎壳配合使用,降低了成本,提高了汽车作业率。
 
      四、自动化水平不断提高并向智能化发展
      从控制历史上人类社会经历了机械化、自动化和智能化三个阶段。机械本身是执行机构,每一动作是由人操纵的。机械化的实质是人的手脚延伸和力量的放大;自动化是让机械按照人的设想以固定的模式实现重复的自动功能;智能化则是赋予机械具有信息收集、快速处理、推理分析和决策功能,可以根据机械工况的变化修改控制策略,不仅代替人的体力劳动,而且可局部模仿人脑和感观的工作。矿用汽车的自动化和智能化,可以提高汽车的性能和效率,实现节能环保,人性化、操作简单化,高可靠性和安全性及维修快速反应。高效率要求降低燃油消耗和发动机废气排放,满足节能环保要求;高性能则要求按可靠性和人机工程设计。而维修快速反应则要求设备有故障诊断装置和自动报警系统。 

      微电子技术的发展,使微电子机械系统(MEMS)把信息获取、处理和执行集成在一起形成系统;信息化技术已走向多媒体、网络化和智能化。这些都为矿用汽车自动化、智能化和无人驾驶技术的进步创造了有利条件。对现有发动机自动控制喷油、电传动自动控制、机械传动变速箱自动控制换档等进行技术创新的基础上实现智能化控制,为能按照汽车运行条件的变化自动选择最佳参数,提高生产能力,降低燃油消耗,取得更大的经济效益。 

      柴油发动机自动控制喷油,优化燃料与空气配比,提高燃料利用率,确保发动机排出废气符合环保要求。卡特彼勒公司新开发的 ADEM4 先进柴油机管理系统已用在 2003 年开发的 ACERT 先进的燃烧低排放技术的 C 系列发动机上,通过 ECM 柴油机控制模块能随时调节喷油量和喷油定时,以获得燃油经济性,并降低 NO 等有害物质排放。 

      美国 GE 公司 StatexI]I 微机控制系统仅用 5 块插件就能完成励磁控制、逻辑控制、系统保护、故障显示和信息存储等功能。实现对矿用电动轮汽车运行,参数和实际数据的监测,并进行记录和统计报表。维修人员可查阅历史数据,分析故障发生原因,及时处理。 

      DANA 公司定轴式动力换档变速箱和卡特彼勒公司行星动力换档变速箱均带有自动换档控制系统。而且 DANA 公司新开发出 ICON 智能控制器,改善了设备操作性能,减轻驾驶员的疲劳和误操作,降低了零部件磨损,提高了可靠性和运行效率。 

      随着机器人技术、数字化技术、网络技术、高性能计算机技术、传感器技术、GPS 定位技术、电子视野识别技术和不断发展的高科技的投入,使无人驾驶汽车进入实用阶段。日本小松公司 1996 年已有五辆无人驾驶汽车在西澳矿山投入使用, 目前正在开发 930E型无人驾驶汽车。卡特彼勒公司在上世纪 90 年代曾用 CAT785 型汽车开发无人驾驶技术。1993 年将 GPS 技术应用到无人驾驶汽车,并用扫描雷达系统检测 100m 以内道路的人员和障碍物,这样有足够时间使汽车减速或停车。汽车后部和侧面装有短距离雷达,当汽车进入装载位置附近时汽车停下来,目前已在矿山试用。 

第二节 国内矿山车辆行业发展现状

      一、2009 年市场总量规模  

图表 2009 年我国矿山车辆销量情况 
资料来源:国家统计局


      二、2009 年市场增长速度  

图表 2009 年我国矿山车辆生产情况 
资料来源:国家统计局

      三、2009 年行业生产情况 

图表 2009 年我国矿山车辆生产情况 
资料来源:国家统计局

      四、2009 年行业进出口情况 

图表 2009 年我国矿山车辆出口情况 
资料来源:中国海关 

-
图表 2009 年我国矿山车辆进口情况 
资料来源:中国海关 

      五、2009 年行业主要产品及原料市场情况 

图表 2009 年行业主要产品产销量 
资料来源:国家统计局 
2

鲜花

握手

路过

雷人
1

鸡蛋

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引用 zyf120601 2013-1-12 21:04
国产

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