張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司， 江西 貴溪 335424)

大型礦山電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自主研發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)研究

張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司， 江西 貴溪 335424)

大型礦山電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的安全、高效、低耗、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問(wèn)題，一直是國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的技術(shù)領(lǐng)域。德興銅礦采用二次創(chuàng)新即引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的技術(shù)路徑，使其核心技術(shù)研發(fā)能力取得突破性的提升，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外技術(shù)空白，推廣應(yīng)用價(jià)值高。

電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；自主研發(fā)；成本能耗水平

發(fā)動(dòng)機(jī)是電動(dòng)輪汽車和工程機(jī)械的“心臟”部件，也是其動(dòng)力之源。德興銅礦銅廠和富家塢采區(qū)日采選礦石產(chǎn)能13萬(wàn)t/d，其礦石年采剝總量巨大，達(dá)1.32億t/a。故采用十幾臺(tái)大型電動(dòng)挖掘機(jī)和配套的七十多臺(tái)電動(dòng)輪卡車進(jìn)行采礦作業(yè)[1]。而大型礦山電動(dòng)輪汽車核心部件發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是否平穩(wěn)，十分關(guān)鍵。特別是，近年來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)故障頻發(fā)且有逐年上升的趨勢(shì)，電動(dòng)輪出勤率低，維修成本高，勢(shì)必直接影響礦山的開采率和成本能耗水平，進(jìn)而影響整個(gè)采礦區(qū)的有序生產(chǎn)，嚴(yán)重阻礙和制約了生產(chǎn)的順行，因而成為該礦生產(chǎn)技術(shù)的“瓶頸”。

電動(dòng)輪汽車是礦山的主要運(yùn)輸工具，其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和耐久性要求比普通汽車要高得多，且隨著該礦產(chǎn)能的不斷攀升，采區(qū)凹陷開采的進(jìn)一步加劇，電動(dòng)輪皆需長(zhǎng)距離重車爬坡，其發(fā)動(dòng)機(jī)劣化傾向凸顯，一些新故障、新問(wèn)題將逐漸暴露出來(lái)。而面對(duì)電動(dòng)輪汽車“心臟老化”等技術(shù)難題，如何將設(shè)備劣化負(fù)面影響降至最低，保證大型礦用電動(dòng)輪的安全順行，大幅提高礦山的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益，就必須打破國(guó)外的技術(shù)封鎖和長(zhǎng)期的壟斷，持續(xù)地針對(duì)大型礦山電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行自主研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)研究，十分必要。

1 主要技術(shù)現(xiàn)狀

大型礦用電動(dòng)輪汽車因技術(shù)含量高、研發(fā)周期長(zhǎng)、試制試驗(yàn)費(fèi)用高、資金占用量大、配套體系要求高，目前在世界上僅有美國(guó)、德國(guó)、日本、中國(guó)和白俄羅斯等能夠研發(fā)和生產(chǎn)，市場(chǎng)份額>90%。特別是國(guó)外最大噸位車目前已達(dá)400 t級(jí)，而我國(guó)僅為220 t級(jí)，國(guó)產(chǎn)車無(wú)論是在技術(shù)上或規(guī)模上與國(guó)外相比，差距較大[2]。其核心部件發(fā)動(dòng)機(jī)絕大多數(shù)采用Cummins公司K系列柴油機(jī)或DDC公司149系列柴油機(jī)，少數(shù)裝過(guò)MTU公司396系列和Caterpillar公司D35系列柴油機(jī)，皆采用廢氣渦輪增壓和中冷等法增大輸出功率，大修保證期皆>10000 h。除早期采用的149系列柴油機(jī)為二沖程機(jī)外，余皆為四沖程。K系列柴油機(jī)油耗較低218.4 g/kW·h，80年代占有60%的市場(chǎng)。而DDC公司研發(fā)旁路Bypass裝置改善進(jìn)氣系統(tǒng)后，油耗低，競(jìng)爭(zhēng)力比Cummins公司更強(qiáng)，Caterpillar公司和MTU公司柴油機(jī)也裝用過(guò)，耗油量很低且可靠性高，大修保證期>18000 h。但Caterpillar公司柴油機(jī)工作容積比同噸位車輛大37%，自重約2 t。MTU公司柴油機(jī)與同功率柴油機(jī)貴約15%，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，但功率富余較大，礦用電動(dòng)輪汽車向更大噸位發(fā)展時(shí)，極具潛力[3]。

2 使用狀況分析

如表1所示，為目前德興銅礦在線使用的電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要車型及特點(diǎn)對(duì)比。其發(fā)動(dòng)機(jī)皆選用大功率、空氣廢氣渦輪增壓、強(qiáng)制空氣中冷、往復(fù)活塞式柴油機(jī)。其可分為四沖程和二沖程兩種，主要由機(jī)體組、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)等組成。其中，機(jī)體組主要由汽缸體、汽缸蓋、氣缸套、齒輪等部分組成。由于其發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，制造精密，使用壽命長(zhǎng)、動(dòng)力性能好、節(jié)能環(huán)保，與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其熱效率高約30%，燃油經(jīng)濟(jì)性好，因而廣泛應(yīng)用于大型露天礦山電動(dòng)輪汽車，為其提供燃油動(dòng)力。

表1 目前德銅電動(dòng)輪在線使用的電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要機(jī)型及特點(diǎn)對(duì)比

截止2014年12月止，德銅采礦區(qū)在線使用的大型露天礦山電動(dòng)輪汽車共63臺(tái)，其中R-170型電動(dòng)輪12臺(tái)；R- 190Ⅲ型14臺(tái)；EH3500型5臺(tái)；630型6臺(tái)；730E型25臺(tái)；830E型12臺(tái)，含國(guó)產(chǎn)車2臺(tái)，另有6臺(tái)R- 170型、2臺(tái)630E型、2臺(tái)R190型電動(dòng)輪汽車現(xiàn)已改為灑水車使用。其發(fā)動(dòng)機(jī)部件均屬易損件，價(jià)格昂貴且維修費(fèi)用高。

3 關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)計(jì)研發(fā)

3.1 設(shè)計(jì)創(chuàng)建全封閉無(wú)塵維修車間

電動(dòng)輪汽車對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求很高且特殊，該礦專門對(duì)采礦場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)大修車間進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，創(chuàng)建了全封閉無(wú)塵維修車間Clean Room，也稱無(wú)塵室或清凈室。該車間內(nèi)設(shè)施齊全，配有軟面標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)、清洗機(jī)、手動(dòng)液壓搬動(dòng)車、工具專用掛車、移動(dòng)式貨架等。為有效地降低起塵和保持地面潔凈，宜將所有窗戶改進(jìn)為密封性能好的塑鋼窗，將原車間水泥地面改進(jìn)為樹脂耐磨地面；配置先進(jìn)的空氣凈化系統(tǒng)，以排除空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等污染物，且將室內(nèi)之溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度、氣流分布、噪音振動(dòng)、照明、靜電等控制在規(guī)定范圍內(nèi)，無(wú)論外在空氣條件如何變化，室內(nèi)均能具有維持原先所設(shè)定要求的潔凈度、溫度、濕度和壓力等特性。為降低維修過(guò)程中的二次污染，有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的維修質(zhì)量，一些大的總成部件維修均吊裝在特制的托盤上進(jìn)行，對(duì)維修后的備件和部件及時(shí)采用塑料包裝膜包裝，且將維修工具擦拭干凈后，再放入專用箱內(nèi)。

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)試壓工藝的改進(jìn)

該礦通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，自行研制了一批堵頭、閥門和連接管路，成功地將發(fā)動(dòng)機(jī)試壓工藝改在發(fā)動(dòng)機(jī)組裝工序中來(lái)完成，可利用組裝翻轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)360°進(jìn)行全方位的觀察和監(jiān)測(cè)，基本杜絕了電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試運(yùn)行期的系統(tǒng)泄漏故障，大幅提高了試壓檢測(cè)的質(zhì)量，促使電動(dòng)輪汽車的故障率大為降低。

3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)的研制

由于大型露天礦山電動(dòng)輪汽車大都從國(guó)外引進(jìn)，目前維修技術(shù)尚不太成熟，一些維修設(shè)施及手段也不齊全，甚至完全依賴進(jìn)口。特別是發(fā)動(dòng)機(jī)、大梁及前、后懸掛的維修裝配等，工序復(fù)雜，需要進(jìn)行多次翻轉(zhuǎn)，不斷地變換維修工作面才能完成，若沒(méi)有一種專用的裝夾翻轉(zhuǎn)器具，僅靠車間里的橋式起重機(jī)下墊鋼支架和道木翻轉(zhuǎn)工件來(lái)完成，極為繁瑣。

該礦針對(duì)2006年引進(jìn)的一批電動(dòng)輪康明斯K2000E專用發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)無(wú)法與新引進(jìn)的MTU4000發(fā)動(dòng)機(jī)維修使用相匹配的狀況，且為節(jié)約新購(gòu)一臺(tái)康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)專用翻轉(zhuǎn)機(jī)的成本，該礦對(duì)原MTU4000/12V型發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)工作性能展開了一系列的技術(shù)創(chuàng)新和攻關(guān)。為便于維護(hù)、檢修和裝配該發(fā)動(dòng)機(jī)，該礦自主研制了一種能實(shí)現(xiàn)康明斯K2000發(fā)動(dòng)機(jī)在翻轉(zhuǎn)機(jī)上360°安全旋轉(zhuǎn)、便于發(fā)動(dòng)機(jī)維修、解體和組裝的新裝夾機(jī)，且對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸和選型優(yōu)化設(shè)計(jì)，新設(shè)計(jì)的4件K2000發(fā)動(dòng)機(jī)專用連接固定件，通過(guò)組裝后，能成功地將近6 t的K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)與翻轉(zhuǎn)機(jī)旋轉(zhuǎn)架連接在一起，因而其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到預(yù)期的效果。其具有安全自鎖功能，操作簡(jiǎn)單、維修方便、安全高效，能同時(shí)便于MTU4000和底特律149發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，可大幅降低維修費(fèi)用。

3.4 曲軸箱設(shè)計(jì)和曲軸磨損技術(shù)創(chuàng)新

3.4.1曲軸箱設(shè)計(jì)改進(jìn)

2003年，曲軸箱壓力報(bào)警器總成需求量大，進(jìn)口備件耗費(fèi)成本高，每件折合人民幣6700元，且時(shí)常斷貨，嚴(yán)重影響生產(chǎn)；同時(shí)，大量舊總成件被廢棄，浪費(fèi)極大，新設(shè)計(jì)僅需更換一只吸合開關(guān)和一塊墊子，即可完成修舊利廢工作。

2007年，該礦針對(duì)曲軸箱壓力過(guò)高故障，成功研制出了149型電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱壓力過(guò)高連鎖保護(hù)，使該發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命大幅提升；2009年，該礦針對(duì)曲軸箱壓力不高故障，采用冷車啟動(dòng)方法進(jìn)行檢測(cè)，待排查出故障原因后，給予解決。

3.4.2曲軸磨損修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新

康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸是電動(dòng)輪汽車上的核心部件，曲軸嚴(yán)重磨損時(shí)，往往需購(gòu)買新配件進(jìn)行組裝，但進(jìn)口備件采購(gòu)周期長(zhǎng)，約需半年時(shí)間，因而嚴(yán)重制約了采礦設(shè)備的正常運(yùn)行。2008年，該礦經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，首次采用金屬修補(bǔ)工藝、安裝耐磨套等辦法，成功攻克了這一困擾礦山多年的技術(shù)難題，可大幅降低采礦成本，且填補(bǔ)了該礦類似維修的國(guó)內(nèi)外技術(shù)空白。

3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和進(jìn)氣溫度高改進(jìn)

2006年，隨著該礦產(chǎn)能的提升，銅廠采區(qū)凹陷開采的進(jìn)一步深入，電動(dòng)輪爬坡距離延長(zhǎng)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)功率必須足夠大，受設(shè)備老化的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)大修后的輸出功率難以達(dá)到額定功率，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的爬坡能力和使用壽命。該礦針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)泵噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使其輸出功率較以前提高了100多馬力，可基本滿足功率需求。

2010年，該礦根據(jù)電動(dòng)輪汽車不同作業(yè)狀況，通過(guò)對(duì)比4個(gè)中冷器的溫度，成功消除了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度高等隱性故障，促使電動(dòng)輪汽車比計(jì)劃提前2天投入生產(chǎn)。

3.6 發(fā)動(dòng)機(jī)水泵水封安裝專用工具研制

水泵是電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵總成件。但因原采用修理工藝欠妥，其核心部件旋轉(zhuǎn)總成的修理質(zhì)量較差，該泵常出現(xiàn)漏油或漏水故障，導(dǎo)致不得不引進(jìn)新的水泵旋轉(zhuǎn)總成來(lái)保證水泵的修理質(zhì)量。其主因是一水封的安裝不正確。該礦自主研制了一套水封安裝專用工具，成功解決了該技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了水泵旋轉(zhuǎn)總成的自主維修。

3.7 發(fā)動(dòng)機(jī)減震器輪轂專用拆卸工具設(shè)計(jì)

拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)減震器輪轂時(shí)，既耗時(shí)，又費(fèi)力，該礦利用15#鋼邊角料和廢舊螺桿，設(shè)計(jì)了一套專門拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)減震器輪轂的專用工具，僅需一個(gè)人、耗時(shí)20分鐘，便可輕松地完成3個(gè)人、4個(gè)小時(shí)干的活，杜絕了原硬性拆卸時(shí)對(duì)設(shè)備造成的損傷，發(fā)動(dòng)機(jī)大修進(jìn)度快，員工勞動(dòng)強(qiáng)度低，可節(jié)省大量的維修時(shí)間，大幅減少維修成本。

3.8 149液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)

3.8.1由液壓式變身為電控式

底特律149發(fā)動(dòng)機(jī)于20世紀(jì)八、九十年代先后引進(jìn)，可分為機(jī)械、液壓和電控式三種類型，因設(shè)備劣化傾向明顯，大多于2006年先后退役，僅有6臺(tái)改進(jìn)后應(yīng)用于銅廠和富家塢采區(qū)的電動(dòng)輪灑水車上。隨著149液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入新一輪大修維護(hù)階段，由于其屬于淘汰產(chǎn)品，無(wú)從采購(gòu)，也無(wú)同類機(jī)型可更換，使采區(qū)防塵難度加大，也不利于安全生產(chǎn)。而通過(guò)技術(shù)測(cè)量和綜合對(duì)比，針對(duì)其缸蓋、凸輪軸、搖臂、噴嘴、線束、傳感器、中冷器、掃氣泵、ECM等進(jìn)行全面改進(jìn)，特別是利用數(shù)據(jù)線連接發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴與相當(dāng)于電腦主機(jī)的ECM，通過(guò)ECM控制，可及時(shí)向缸內(nèi)噴入燃油，由此能夠?qū)崿F(xiàn)電控發(fā)動(dòng)。

該礦結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，積極推進(jìn)了工序化修理模式，對(duì)整機(jī)部分拆卸、備件清洗、總成維修等每個(gè)工藝流程，進(jìn)行明確劃分、責(zé)任到人；對(duì)于改進(jìn)過(guò)程中部分缺件，參照149電控式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)，采用修舊利廢等措施加以解決；對(duì)拆卸更換下的可用零部件，以備今后149液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)大修使用。原大修一臺(tái)149液壓式發(fā)動(dòng)機(jī)，需耗費(fèi)70余萬(wàn)元，設(shè)計(jì)將其由原液壓式變身為電控式后，僅耗費(fèi)10萬(wàn)元即可。大修一臺(tái)149電控式發(fā)動(dòng)機(jī)，至少需耗時(shí)1個(gè)半月，而改造一臺(tái)僅需2周，有利于其它發(fā)動(dòng)機(jī)今后的選配、修復(fù)等。

3.8.2將149型設(shè)計(jì)改進(jìn)為K2000E型

該礦電動(dòng)輪汽車原使用的149發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)外已淘汰不再生產(chǎn)，為確保電動(dòng)輪汽車的正常運(yùn)行，2005～2007年，該礦與美國(guó)康明斯公司進(jìn)行技術(shù)合作，將原149型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)為K2000E型，對(duì)其20余部小松/尤克里德電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝。該型發(fā)動(dòng)機(jī)功率大，污染小，安裝簡(jiǎn)單，可靠性及經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異，經(jīng)換裝使用后，效果十分顯著。

3.9 發(fā)動(dòng)機(jī)水箱“開鍋”設(shè)計(jì)改進(jìn)

該故障較為常見。其主要表現(xiàn)為打開水箱蓋，會(huì)有白色蒸汽、冷卻液噴出，需謹(jǐn)防燙傷，嚴(yán)禁開蓋后驟加冷水，避免汽缸體、缸蓋等因急冷而裂損。水箱“開鍋”后，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱不良，溫度過(guò)高，零部件膨脹會(huì)使各部件配合間隙減小，機(jī)油粘度下降，各部件磨損加劇，若不立即適當(dāng)處理，會(huì)產(chǎn)生敲擊異響、爆震、動(dòng)力不足、排氣管冒黑煙等不良現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)可能燒損導(dǎo)致嚴(yán)重機(jī)損事故。其故障主因是高溫酷熱、空調(diào)超負(fù)荷運(yùn)作、散熱元件故障，水箱滲漏、缺冷卻液、冷卻液變質(zhì)，冷卻循環(huán)系統(tǒng)銹蝕、結(jié)垢或堵塞等故障。如發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，有冷卻液反滲入燃燒室，引起缸套、缸蓋或活塞頭等銹蝕；備件采購(gòu)不到位，無(wú)奈反復(fù)使用、超期服役損傷缸體等關(guān)鍵零部件；裝拆維修不規(guī)范時(shí)，缸蓋裝配質(zhì)量差，或氣缸墊總成燒壞、碳化失效，導(dǎo)致燃燒室的高壓氣體經(jīng)氣缸墊總成水道進(jìn)入冷卻系統(tǒng)。2006年，僅處理水箱“開鍋”故障年維修費(fèi)竟高達(dá)500多萬(wàn)元，且發(fā)動(dòng)機(jī)大修嚴(yán)重滯后，無(wú)法保證周轉(zhuǎn)。

可采用接觸找平和汽缸床座面修磨工藝修復(fù)氣缸床腐蝕座面，氣缸墊總成密封效果和缸蓋裝配質(zhì)量好；缸體、缸蓋螺紋易粘結(jié)螺紋膠，螺孔底部結(jié)垢多，可設(shè)計(jì)自制特殊絲攻，采用高壓水沖洗+高壓氣體吹干+柴油清洗后吹干+755清洗劑強(qiáng)力清洗法，取代原高壓水沖洗+柴油清洗法，結(jié)垢易清除，杜絕了螺栓假擰緊、墊片易拔出、缸體螺紋孔緊裂等現(xiàn)象，螺孔損壞嚴(yán)重時(shí)，可改進(jìn)鑲螺紋套工藝取代原安裝雙頭螺栓法，可提高使用壽命6倍以上；而采用“塑性區(qū)域擰緊法”取代原缸蓋螺栓擰緊法，成功應(yīng)用于149電噴式發(fā)動(dòng)機(jī)后，現(xiàn)已推廣應(yīng)用至其它發(fā)動(dòng)機(jī)。2007年底，已有5臺(tái)大修好的發(fā)動(dòng)機(jī)作為周轉(zhuǎn)設(shè)備以備不時(shí)之需[4]。

3.10 發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新與消化吸收再創(chuàng)新

以MTU4000發(fā)動(dòng)機(jī)為例，自該礦2000年引進(jìn)以來(lái)，維修現(xiàn)場(chǎng)使用的《電動(dòng)輪MTU4000發(fā)動(dòng)機(jī)維修技術(shù)手冊(cè)》(英文版)如同天書，特別是電控系統(tǒng)，既是發(fā)動(dòng)機(jī)大修的技術(shù)核心，也是現(xiàn)場(chǎng)故障處理的難點(diǎn)，極難解讀，且因外方長(zhǎng)期的技術(shù)封鎖和壟斷，故障處理方面資料不全，制約著維修進(jìn)度和質(zhì)量，電動(dòng)輪出勤率低。多年來(lái)，該礦通過(guò)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，取得了一系列重大技術(shù)創(chuàng)新成果，2007年利用1年時(shí)間自主完成了2500多頁(yè)手冊(cè)的翻譯、編審工作，既涵蓋了DDEC系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、故障查閱及故障診斷處理方法，又將該礦多項(xiàng)自主創(chuàng)新成果融入其中，共50余萬(wàn)字，維修圖片解說(shuō)1500余幅，技術(shù)數(shù)據(jù)表格千余份，既確保了MTU發(fā)動(dòng)機(jī)的維修質(zhì)量和進(jìn)度，又保障了該礦電動(dòng)輪汽車的安全、高效、低耗、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和有序地運(yùn)行。

3.11 開發(fā)“拼”牌發(fā)動(dòng)機(jī)

近年來(lái)，一些發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)超限服役、負(fù)載過(guò)重、劣化傾向明顯且具有多樣性，已達(dá)到不可重復(fù)利用必須報(bào)廢的狀態(tài)，要想維修這些發(fā)動(dòng)機(jī)，涉及的技術(shù)層面廣、質(zhì)量精度高，導(dǎo)致大修發(fā)動(dòng)機(jī)供給異常緊張。然而，該礦積極開發(fā)“拼”牌發(fā)動(dòng)機(jī)，即解體報(bào)廢發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)所有零部件進(jìn)行一系列的嚴(yán)格檢測(cè)和技術(shù)鑒定，為合格零部件創(chuàng)建檔案使之成為備件，再按發(fā)動(dòng)機(jī)大修標(biāo)準(zhǔn)，將不能重復(fù)利用的發(fā)動(dòng)機(jī)以合二為一、或合三為一等形式重新拼裝，修舊利廢，可有效地緩解發(fā)動(dòng)機(jī)供給緊張的壓力，既能降低維修成本，又能物盡其用。目前，已有10多臺(tái)電動(dòng)輪汽車裝上了這種“拼”牌發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)輪出勤率高，運(yùn)行狀況良好。

3.12 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)研發(fā)

性能測(cè)試是考核發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性，檢查其整機(jī)和零部件的制造質(zhì)量、可靠性和耐久性等必不可少的手段，也是設(shè)計(jì)制造、研究發(fā)動(dòng)機(jī)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多年來(lái)，該礦工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)修理原采用無(wú)負(fù)荷試車方式，試車過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障問(wèn)題。2002年，該礦實(shí)施的重大技改項(xiàng)目即自主研發(fā)的工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)，經(jīng)各項(xiàng)嚴(yán)格的技術(shù)測(cè)試，已成功投入使用。該系統(tǒng)可對(duì)小松、卡特等多種型號(hào)工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的技術(shù)數(shù)據(jù)測(cè)試，在計(jì)算機(jī)屏幕上能反映出發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小、燃油消耗、燃油溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、水壓、水溫及進(jìn)排氣壓力等多項(xiàng)重要技術(shù)數(shù)據(jù)，有效地提高工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的維修質(zhì)量，可保護(hù)試車人員的人身安全，減少高分貝的噪音污染，結(jié)束了該礦工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)多年來(lái)無(wú)負(fù)荷試車的歷史。該項(xiàng)目是繼電動(dòng)輪汽車149發(fā)動(dòng)機(jī)電氣測(cè)功系統(tǒng)研制成功后，該礦的又一重大技術(shù)突破，可在國(guó)內(nèi)外同類型礦山推廣使用。

3.13 發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)研發(fā)

發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的多輸入、多輸出、非線性、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)。該礦專門研制和開發(fā)了一套以工控機(jī)為核心的、以國(guó)內(nèi)著名的工控組態(tài)軟件6.0組態(tài)王為平臺(tái)的汽車數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，即大型露天礦山電動(dòng)輪汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其主要由工控機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流控制裝置、智能ADAM模塊、模擬量處理裝置及系統(tǒng)軟件等部分組成。由于該系統(tǒng)采取標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，因而能對(duì)該類設(shè)備大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)及性能指標(biāo)進(jìn)行全面、精確的測(cè)控，其采用人機(jī)對(duì)話界面，可動(dòng)態(tài)地監(jiān)控各種檢測(cè)技術(shù)參數(shù)，具有強(qiáng)大的歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線圖表，I/O功能豐富、檢測(cè)手段完善，自動(dòng)聲光報(bào)警和信息管理先進(jìn)，故障保護(hù)功能強(qiáng)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況達(dá)到最佳，熱效率高，使用壽命長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)大中修的質(zhì)量好。其具有檢測(cè)范圍大、精度高、抗干擾強(qiáng)、可靠性高、操縱簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，適用于國(guó)內(nèi)大型露天礦山大噸位電動(dòng)輪汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其它大型采剝機(jī)械大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)使用，對(duì)確保其設(shè)備的安全運(yùn)行和正常生產(chǎn)，極為重要[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況是否良好，將直接影響大型露天礦山的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和能耗水平。生產(chǎn)實(shí)踐證明，該礦通過(guò)多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，通過(guò)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的技術(shù)路徑，取得了一系列重大技術(shù)創(chuàng)新成果，終于打破了外方對(duì)電動(dòng)輪汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施長(zhǎng)期的技術(shù)封鎖和對(duì)進(jìn)口備件的壟斷，使其電動(dòng)輪汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)的研發(fā)能力取得歷史性的突破和提升，其技術(shù)保障能力強(qiáng)，電動(dòng)輪汽車的安全性、動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟(jì)性好，爬坡能力強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，成本能耗水平低，其多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外的技術(shù)空白，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1] 張偉旗.電動(dòng)挖掘機(jī)鋼絲繩失效形式探究及其預(yù)防[J].工程機(jī)械，2011，42(7):65-68.

[2] 胡傳正，孟慶勇.礦用電動(dòng)輪自卸卡車技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].工程機(jī)械，2011，42(7)：59-62.

[3] 萬(wàn)海如，唐新蓬，段家典.重型礦用電動(dòng)輪自卸車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車工業(yè)研究，2001，(4):8-14.

[4] 周玉華.大型礦用電動(dòng)輪發(fā)動(dòng)機(jī)水箱“翻水”故障及維修技術(shù)探析[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2013(27)：42-43.

[5] 孫達(dá)侖，周云.電動(dòng)輪汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2003，23(5)：43-44.

TheIndependentDevelopmentandKeyTechnologyResearchofElectricWheelCarEngineofLargeMining

ZHANG Wei-qi
(JCC Copper Products Co., Ltd. Guixi 335424, China)

The aspects of safety, high efficiency, low consumption, environmental protection and economic operation of electric wheel car engine of large mining, have been always a key research area of technology at home and abroad. The paper introduces Dexing copper mine use the secondary innovation from new technology import, its core technology research and development ability gets breakthrough improvement, a lot of key technologies fill the gap of technology at home and abroad, and the value of popularization and application is high.

electric wheel car engine；independent research and development；the cost of energy consumption level

2014-09-18

張偉旗(1965-)，男，江西余江人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，主要從事礦山機(jī)械、銅加工、有色冶金、機(jī)電設(shè)備工程等技術(shù)研究工作，現(xiàn)為中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。

TD5

B

1003-8884(2014)06-0017-05