輪胎式抱罐車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)展望

  抱罐車是冶金鋼渣運(yùn)輸中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要應(yīng)用于冶金行業(yè)，具有安全操作系數(shù)高、可靠性高的特點(diǎn)。在實(shí)際的生產(chǎn)中，高溫鋼渣轉(zhuǎn)運(yùn)效率會(huì)影響到鋼鐵冶煉的效率，利用抱罐車可以實(shí)現(xiàn)渣滓的有效轉(zhuǎn)運(yùn)，提升整體的轉(zhuǎn)運(yùn)效果。從20世紀(jì)60~70年代發(fā)展至今，抱罐車的技術(shù)發(fā)展得愈發(fā)成熟，對(duì)于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

  一、抱罐車的結(jié)構(gòu)特征

  抱罐車在冶金鋼渣運(yùn)輸中非常常見，在通常情況下，一個(gè)完整的抱罐車包括前車和后車兩個(gè)部分。在前車部分，車輛會(huì)設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)向架，與后車的后車架裝配在一起；后車架通過第三中樞銷與主油缸殼體鉸接，主油缸的主伸縮軸通過第一中樞銷與吊臂鉸接，吊臂通過第一軸體與后車架鉸接，吊臂上固定有夾板，夾板上設(shè)有卡槽，卡槽與箱體上的耳軸裝配在一起；大臂通過第二中樞銷軸與小臂的一端鉸接，小臂的另一端與鎖銷軸可周向轉(zhuǎn)動(dòng)裝配，鎖銷軸可相對(duì)小臂做軸向移動(dòng)；小臂通過第二輔助銷軸與輔助翻轉(zhuǎn)油缸的殼體鉸接，輔助翻轉(zhuǎn)油缸的輔助伸縮軸通過第一輔助銷軸與大臂鉸接；罐體上還設(shè)有可與鎖銷軸組裝的耳座和用于支撐罐體的支撐座。抱罐車整體的載重也有很大的區(qū)別，一般都在25噸到120噸之間，抱罐車具有運(yùn)載力強(qiáng)的特點(diǎn)，能滿足冶金生產(chǎn)中的渣滓運(yùn)輸?shù)男枨?。此外，抱罐車最大的特點(diǎn)在于，它對(duì)于高溫的渣滓等固態(tài)物體具有良好的承載性，而且能通過自身的翻轉(zhuǎn)大臂，完成渣滓的裝卸工作，可以實(shí)現(xiàn)180度翻轉(zhuǎn)渣罐并實(shí)現(xiàn)磕罐功能。抱罐車能減少人為操作，減少場(chǎng)地和行車的占用，減少投資，提升整體施工作業(yè)的安全性。實(shí)踐證明，利用抱罐車作業(yè)能減少人為施工，而且能高效施工，整體的施工安全系數(shù)更高。

  二、國(guó)內(nèi)外輪胎式抱罐車的發(fā)展現(xiàn)狀

  （一）國(guó)內(nèi)輪胎式抱罐車的發(fā)展現(xiàn)狀

  國(guó)內(nèi)的抱罐車生產(chǎn)商比較少，第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)抱罐車產(chǎn)自上海寶鋼冶金建設(shè)公司（現(xiàn)中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司）。在此之前，寶鋼集團(tuán)在1985年從日本引進(jìn)了一臺(tái)35噸級(jí)別的抱罐車，并在這臺(tái)車的基礎(chǔ)上，逐漸改良、開發(fā)，研制出了中國(guó)首輛抱罐車。但是當(dāng)時(shí)的抱罐車還集中在整體式抱罐車的研發(fā)上，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)抱罐車的廠商也比較少，除了中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司之外，就是上海海鵬。當(dāng)前，隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，抱罐車在國(guó)內(nèi)外間的技術(shù)差距越來越小，中冶寶鋼也開始向國(guó)外出口抱罐車，25噸到80噸級(jí)別的抱罐車已經(jīng)成功出口到東南亞、非洲、歐洲、東亞等國(guó)家近20家冶煉企業(yè)，打破了外國(guó)抱罐車在一些國(guó)家的壟斷。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)的抱罐車技術(shù)也有很大的突破，不僅僅從國(guó)外進(jìn)口，更多是通過自主研發(fā)的方式，將抱罐車設(shè)備推向國(guó)際舞臺(tái)。尤其是在“一帶一路”的發(fā)展策略引導(dǎo)下，在“一帶一路”沿線的國(guó)家中，國(guó)內(nèi)的抱罐車設(shè)備也得到了更加廣泛的應(yīng)用。[1]

  （二）國(guó)外輪胎式抱罐車的發(fā)展現(xiàn)狀

  抱罐車技術(shù)起源于國(guó)外，在20世紀(jì)60~70年代，美國(guó)、瑞典等國(guó)家已經(jīng)逐漸開始了輪胎式抱罐車的相關(guān)研究，日本車輛株式會(huì)社、美國(guó)kress公司、德國(guó)TII公司等生產(chǎn)的輪胎式抱罐車是最先一批上市的車型，在冶金企業(yè)中，這批車輛也憑借自身的高性價(jià)比、高機(jī)動(dòng)性的特點(diǎn)被廣泛采用。從抱罐車的車體結(jié)構(gòu)上看，國(guó)外所設(shè)計(jì)的輪胎式抱罐車大都是整體式和鉸接式兩種，但是整體式依然存在一些操作靈活性上的問題，一般情況下，還是鉸接式抱罐車在市場(chǎng)中的應(yīng)用比較多。到了21世紀(jì)之后，汽車工業(yè)逐漸發(fā)展，也延伸帶動(dòng)了輪胎式抱罐車的技術(shù)發(fā)展，如超視距遙控技術(shù)、遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)、CAN總線技術(shù)等，多種智能化設(shè)備在抱罐車產(chǎn)品上得以應(yīng)用，有效地提升了抱罐車的整體設(shè)計(jì)水平。

  整體式抱罐車的特點(diǎn)主要是，其主車架是整體式結(jié)構(gòu)，主要利用前轉(zhuǎn)向橋進(jìn)行轉(zhuǎn)向。整體式抱罐車的底盤是一種比較特殊的重型卡車底盤，驅(qū)動(dòng)通常在中后橋，具有載重量小的特點(diǎn)，一般額定載重不超過50噸。

  鉸接式抱罐車的主體結(jié)構(gòu)可以分成前后兩個(gè)部分，中間主要利用中央鉸接結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，會(huì)形成折腰轉(zhuǎn)向。鉸接式抱罐車的驅(qū)動(dòng)牽引為前車體，后車體主要用于工作承載，具有噸位覆蓋廣的特點(diǎn)，區(qū)間在10～100噸之間。

  三、輪胎式抱罐車內(nèi)部的關(guān)鍵技術(shù)分析

  （一）機(jī)械設(shè)計(jì)和行走驅(qū)動(dòng)控制

  考慮到抱罐車本身的自重較大、承載的重量較大的問題，需要有充足的牽引力支撐，在一般情況下，動(dòng)力系統(tǒng)都和抱罐車的行駛要求所適配，同時(shí)，需要考慮各種參數(shù)，一般情況下，輪胎氏抱罐車需要滿足8%～15%的重載爬坡能力、25km/h的空載車速，在滿載的情況下，抱罐車的車速不能小于15km/h。一般在抱罐車上使用的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有四種：純機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、液力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。在實(shí)際的生產(chǎn)中，礦用機(jī)械的應(yīng)用需要很大的傳輸功率，而且需要組成整體的系統(tǒng)構(gòu)件，這樣才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，一般在輪胎式抱罐車中常見的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是液壓驅(qū)動(dòng)和液力驅(qū)動(dòng)兩種模式，在反應(yīng)能力上，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)的時(shí)間是2s，在額定的功率下，制動(dòng)時(shí)間大概為2s。采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)會(huì)減少這些時(shí)間，提升整體的驅(qū)動(dòng)效率。因?yàn)椴捎玫氖堑退傩阅苣Ｊ剑虼艘l(fā)揮出變矩器輸出扭矩的作用就需要充分啟動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能避免低速運(yùn)轉(zhuǎn)下的扭矩作用不能充分發(fā)揮的問題。[2]

  （二）電液轉(zhuǎn)向和電液制動(dòng)控制

  抱罐車本身有中間鉸接體連接，工作性質(zhì)特殊，因此一般會(huì)設(shè)計(jì)前后駕駛位的雙方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。雙方向盤系統(tǒng)在操作的時(shí)候更加安全、穩(wěn)定。電液轉(zhuǎn)向是汽車運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的重要手段，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展是時(shí)代進(jìn)步的象征，轉(zhuǎn)向器性能的高低也會(huì)影響整體車輛的性能。電液舵機(jī)以液壓舵機(jī)為基礎(chǔ)，增加了電子控制機(jī)構(gòu)和電子元器件。隨著電子控制技術(shù)的加入，汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能也得到很大的提高。沃爾沃的VDS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向機(jī)就是比較常見的一種。目前，國(guó)內(nèi)卡車大多配備循環(huán)球式液壓轉(zhuǎn)向器。如何在低速和高速之間平衡轉(zhuǎn)向扭矩，已經(jīng)成為各廠商面臨的最大難題。它不僅需要低速輕重量的轉(zhuǎn)向力矩，還需要良好的系統(tǒng)優(yōu)化，以保證高速時(shí)轉(zhuǎn)向不漂移。抱罐車電液轉(zhuǎn)向和制動(dòng)裝置，詳見圖1。

  （三）油液驅(qū)動(dòng)裝置和遙控操作系統(tǒng)

  通過分析輪胎式抱罐車的整體構(gòu)造，在車輛的驅(qū)動(dòng)裝置中，其主要的作用流程是：經(jīng)過雙聯(lián)齒輪泵供出油液，然后經(jīng)過安全閥升到正常的壓力范圍，利用駕駛室內(nèi)的杠桿開關(guān)激活兩側(cè)的控制器，控制壓力油推動(dòng)，保證整體分離閥芯偏離中位，讓變量泵傾斜，控制車輛。利用無線遙控指令，發(fā)射控制的信號(hào)，無線發(fā)射機(jī)將控制的信號(hào)發(fā)射出去，然后經(jīng)過無線電波擴(kuò)大，用不同的電氣機(jī)械轉(zhuǎn)化，然后達(dá)到正常的工作要求。為了提升整體工作裝置控制的效率，也有一些設(shè)計(jì)是將傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，替換原有的減壓閥，裝配上兩組手柄來實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的控制。[3]

  （四）安全裝置和技術(shù)

  因?yàn)檩喬ナ奖Ч捃囋谶\(yùn)輸物料和使用的過程中對(duì)技術(shù)、環(huán)境等安全保障技術(shù)的要求較高，其技術(shù)和安全裝置主要包括了后車架防護(hù)技術(shù)、液壓軟管防火技術(shù)、應(yīng)急拖動(dòng)支腿設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、帶活動(dòng)百葉窗的駕駛室防護(hù)技術(shù)等。

  （五）小臂油缸倒裝防護(hù)技術(shù)

  在開展翻罐作業(yè)的過程中，因?yàn)楸Ч捃囆”劢Y(jié)構(gòu)的執(zhí)行油缸、油罐與小臂油缸的距離比較近，小臂油缸的活塞桿很容易受到飛濺的液態(tài)熔渣的影響，這會(huì)極大地縮減油缸的壽命。在大臂機(jī)構(gòu)和小臂機(jī)構(gòu)通過銷軸鉸接固定后，在小臂油缸的作用下，小臂機(jī)構(gòu)會(huì)向外翻轉(zhuǎn)，在這個(gè)時(shí)候缸筒會(huì)向外伸出，此時(shí)活塞桿仍然在大臂機(jī)構(gòu)的內(nèi)部，在進(jìn)行翻缸作業(yè)的時(shí)候，小臂油缸的活塞桿不容易受到液態(tài)熔渣的影響，所以可以更好地保護(hù)小臂油缸。因?yàn)橛驮磿?huì)從大臂機(jī)構(gòu)位置引入，小臂油缸和常規(guī)的油缸也存在著較大的差異，進(jìn)油口和出油口都設(shè)置在活塞桿上。

  （六）應(yīng)急處理功能

  在抱罐車的變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)等核心部件停止工作，電器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，通常需要由其他車輛將抱罐車牽引到安全地區(qū)進(jìn)行維修，避免對(duì)正常的生產(chǎn)過程造成影響。為了做好抱罐車故障后的應(yīng)急處理工作，還需要設(shè)計(jì)并應(yīng)用應(yīng)急操作控制技術(shù)，如外部應(yīng)急動(dòng)力接口、應(yīng)急制動(dòng)解除和轉(zhuǎn)向、應(yīng)急渣罐回位與卸罐等。以應(yīng)急制動(dòng)解除技術(shù)和轉(zhuǎn)向?yàn)槔诎l(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)行的情況下，需要通過外力將抱罐車牽引至安全地區(qū)進(jìn)行維修。在對(duì)抱罐車進(jìn)行牽引之前，需要提前解除抱罐車的駐車制動(dòng)，牽引過程中抱罐車還需要通過牽引改變方向。轉(zhuǎn)向控制和應(yīng)急制動(dòng)解除系統(tǒng)的動(dòng)力，通常是由一個(gè)應(yīng)急液壓?jiǎn)卧峁┑模ㄟ^車載蓄電池組驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)會(huì)帶動(dòng)一個(gè)齒輪泵轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪泵會(huì)將液壓動(dòng)能輸入到相應(yīng)的液壓系統(tǒng)當(dāng)中，就可以進(jìn)行轉(zhuǎn)向和駐車制動(dòng)接觸等操作。

  四、輪胎式抱罐車的發(fā)展趨勢(shì)

  （一）設(shè)計(jì)模塊化和產(chǎn)品系列化

  抱罐車技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)有了很大的突破，但該技術(shù)還需要不斷演化和提升，尤其是在實(shí)際的抱罐車設(shè)計(jì)中，存在非標(biāo)性問題，這樣也令抱罐車設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)完全的標(biāo)準(zhǔn)化。如果能通過部分標(biāo)準(zhǔn)化，如將車架、驅(qū)動(dòng)車橋、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊化，不僅能縮短設(shè)計(jì)周期，還能降低維護(hù)費(fèi)用和生產(chǎn)成本。此外，我們還需要根據(jù)用戶的需求進(jìn)行系列化的設(shè)計(jì)和完善，抱罐車的發(fā)展是根據(jù)各大工廠生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際需求確定的，不同的用戶需求會(huì)產(chǎn)生不同的抱罐車產(chǎn)品，輪胎式抱罐車的發(fā)展還需要更具針對(duì)性和多元化，全面考察不同產(chǎn)業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求，定向設(shè)計(jì)符合該領(lǐng)域的抱罐車，才能不斷提升抱罐車在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的價(jià)值。

  （二）技術(shù)的節(jié)能環(huán)保性提升

  為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，在實(shí)際的抱罐車設(shè)計(jì)中也需要確保其節(jié)能和環(huán)保性能。當(dāng)前，產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保是一個(gè)非常重要的問題，而抱罐車技術(shù)需建立在整體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)籌兼顧之上，將各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有效優(yōu)化，將一些設(shè)計(jì)的小細(xì)節(jié)不斷優(yōu)化，以提升發(fā)展的價(jià)值。冶金生產(chǎn)本身是污染性很高的產(chǎn)業(yè)，在實(shí)際的抱罐車節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用過程中，不僅要考慮整體的設(shè)計(jì)要素，而且要考慮到污染的排放問題、系統(tǒng)的發(fā)熱問題、礦渣的泄漏等問題，然后從細(xì)節(jié)上優(yōu)化設(shè)備選材，保障設(shè)備的節(jié)能和環(huán)保性能。節(jié)能環(huán)保也將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要始終貫徹的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，為了落實(shí)并提升產(chǎn)業(yè)的發(fā)展價(jià)值，就需要時(shí)刻牢記節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

  （三）控制系統(tǒng)可靠性提升

  抱罐車技術(shù)的良性發(fā)展離不開技術(shù)的進(jìn)步，在實(shí)際的發(fā)展延伸過程中，應(yīng)當(dāng)積極研究新技術(shù)。當(dāng)前，抱罐車的可靠性都是體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上的，只有研究出更加高效、科學(xué)的技術(shù)，才能促進(jìn)抱罐車整體行業(yè)的優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。例如，金川機(jī)械公司研制的抱罐車已投入市場(chǎng)應(yīng)用，抱罐車噸位越大所需要的技術(shù)就越高，該抱罐車屬于70噸級(jí)別的大型抱罐車，能在180度的范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn)，徹底傾倒鋼渣；中冶寶鋼也有專門為海外市場(chǎng)研制的新車型問世，該車采用CAE1‥1仿真模型系統(tǒng)，采用下工作臂和組合連桿結(jié)合，滿足了安全性要求，還能實(shí)現(xiàn)高位倒渣、渣罐稱重等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，主要是在技術(shù)上的革新，采用了自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)作為調(diào)試技術(shù)，將整體的調(diào)試時(shí)間縮短四成，還通過總線控制的方式，將整體的線路趨向表現(xiàn)得清晰簡(jiǎn)明。[4]

  （四）核心部件的國(guó)產(chǎn)化

  載重超過60噸的國(guó)產(chǎn)大型抱罐車的核心部件，如重要液壓元件、驅(qū)動(dòng)車轎、變速箱等，這些核心部件目前都需要進(jìn)口，同時(shí)各類核心部件的制作周期長(zhǎng)、進(jìn)購(gòu)成本高，給我國(guó)抱罐車的發(fā)展帶來了一定的負(fù)面影響。所以在國(guó)產(chǎn)抱罐車的發(fā)展過程中，還需要加大抱罐車核心部件的研發(fā)和生產(chǎn)。[5]

  五、結(jié)束語(yǔ)

  當(dāng)下國(guó)產(chǎn)的輪胎式抱罐車的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，對(duì)于推動(dòng)工業(yè)發(fā)展作用重大，提升了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的社會(huì)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值。為了更好地提升國(guó)產(chǎn)抱罐車在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，還需要不斷提升產(chǎn)品的自主研發(fā)價(jià)值，將核心技術(shù)掌握在自己的手中，這樣才能促進(jìn)整體抱罐車市場(chǎng)的穩(wěn)健發(fā)展，我們只有加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，做好環(huán)保技術(shù)優(yōu)化，才能促進(jìn)國(guó)產(chǎn)抱罐車在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更高的地位。