地下液压碎石车国内外发展概况

2014-07-11周志鸿

凿岩机械气动工具 2014年1期

郭荣，周志鸿

（北京科技大学机械工程学院，北京 100083）

1 引言

采矿生产中爆破后的大块是不可避免的，随着大型钻孔设备采用，地下矿凿岩向增大凿岩孔径、加大孔深的趋势发展，大块矿石有增无减，因此，二次破碎是矿山生产中一个很重要的辅助生产环节。其技术水平的高低，直接影响破碎作业和整个矿山的生产效率及企业的经济效益。

传统的二次破碎方法是爆破法，这种方法劳动强度大，费用高，安全性差，并且影响了正常作业[1]。机械破碎法主要是利用液压破碎锤直接破碎大块矿石[2-4]。

地下液压碎石车主要用于矿山井下的二次破碎，将一次破碎（一般是爆破）产生的不合适的大块矿岩破碎，达到采掘作业中装载设备（如铲运机、装岩机等）、放矿设备等对矿岩块度的要求[5]。

2 国外地下液压碎石车发展概况

早期的地下液压碎石车是将破碎锤安装在铲运机上改装的，因其工作范围小、臂架不灵活、机架受力差、抗振动效果不好，因此一些公司开始研制专用的底盘，设计专用的工作臂与破碎锤。 20 世纪80 年代，实用的专用地下液压碎石车开始应用于矿山，逐渐取代铲运机改装的碎石车。

地下液压碎石车厂家主要是加拿大BTI（Breaker Technology Inc.的缩写）公司，其 TM 系列碎石车由液压破碎锤、臂架系统、底盘发动机三大部分组成，已实现积木化设计，可以满足各种工况的需要，销往世界各大矿山，包括我国的广西大厂铜矿，南京梅山铁矿，山东三山岛金矿，新城金矿，焦家金矿等。

除BTI 公司外，Maclean 公司也生产地下液压碎石车，型号为MB-3，采用卡特彼勒的液压破碎锤，型号为H130S 或H140CS。其整车参数如表1 所示。

3 加拿大BTI 公司地下液压碎石车介绍

3.1 BTI 地下液压碎石车的系列

加拿大BTI 公司的产品代表着地下液压碎石车的最高技术水平。图 1 为 BTI 生产的TM12HD 系列地下液压碎石车。

表1 MB-3 的整车参数

BTI 地下液压碎石车分为 TM12HD、TM12XH、TM15HD 和 TM15XH 四个系列，每个系列可以根据矿山需要以及客户要求配备不同型号的液压破碎锤以及相匹配的液压系统。

3.2 BTI 地下液压碎石车技术特点

图1 TM12HD 系列地下液压碎石车

BTI 公司四个系列产品均采用LP15 系列铰接式底盘，标配道依茨发动机，也可选配卡特彼勒以及梅赛德斯发动机。传动系统的变矩器、变速箱、传动轴以及车桥采用的都是美国德纳公司的产品，具有传动效率高、安全系数大、使用寿命长、性能稳定可靠等优点。

液压系统经历从双泵系统到单泵系统的改进，使系统简化，集成度更高，结构更加紧凑。采用负载敏感反馈控制有效地减小了液压系统的功率损失，使碎石车更加经济、高效，功率损失的减小也意味着更小的液压系统发热量和更少的燃油尾气排放，这对于维持井下的良好的工作环境十分重要。

工作臂由摆动座、内臂、外臂、以及四连杆机构组成，内外臂采用冷弯矩形空心钢制造，并设有加强筋以获得较大的强度与刚度。摆动座采用了关节轴承，工作臂所有的液压缸有过载保护以及机械限位，从而在破碎工作中保护液压缸。工作臂的运动由一组电磁比例多路阀控制，操作灵敏便捷。

车身装有四个液压支腿，工作臂端两个液压支腿单独控制，便于在各种地形保证车身的水平。破碎时，四个液压支腿支起，承受整车的重量，同时吸收发动机与传动轴的振动，保证了工作臂运动及破碎工作时车身的稳定性。

整车采用双路制动系统，停车制动与行车制动器都为桥内湿式制动器，配备实时检测制动油路的压力开关，当制动油路压力低于设定值时车辆自动报警与停车，使车辆行驶安全可靠。

驾驶室分为顶棚式和全封闭式，全封闭式驾驶室带有空调，驾驶室都配有美国SAE 认证的ROPS （防滚翻保护装置）/FOPS （防落物保护装置）[6]，驾驶安全舒适可靠。可升降顶棚，使碎石车的通过性大大提高，也使操作人员在进行碎石工作时视野更加开阔。

中央自动润滑系统提高了碎石车使用寿命，也大大减少了维护保养人员的劳动量。车载ANSUL 灭火系统的应用使碎石车的安全性进一步提升。无线遥控技术也在一些车型上开始使用，操作更加便捷。 TM15XH/BXR65 外形尺寸如图2 所示，整车参数见表2。

3.3 BTI 公司液压破碎锤技术参数

液压破碎锤作为地下液压碎石车的核心部件，其冲击能及频率的高低直接影响着碎石车的工作效率。 BTI 公司的液压破碎锤产品分为TB系列、BX 系列和BXR 系列，TB 系列液压破碎锤技术参数见表3，BX 系列液压破碎锤技术参数见表4，BXR 系列液压破碎锤技术参数见表5。

4 国内地下液压碎石车发展概况

我国地下液压碎石车大部分是由铲运机改装而成的。将铲运机的铲斗更换成工作臂或者直接采用现有挖掘机的工作臂装上破碎锤，安装到地下铲运机改装底盘上[7]。目前有多家公司在生产铲运机改装的地下液压碎石车，包括烟台兴业机械股份有限公司，山东黄金工程公司，山东金岭矿业股份有限公司，淄博广梓机械有限公司，烟台大力矿山机械有限公司，中钢集团衡阳重机有限公司等。

图2 TM15XH/BXR65S 碎石车外形尺寸

表2 TM15XH/BXR65 的整车参数

改装的碎石车产品，优点是生产成本较低，开发难度也小。

铲运机改造的碎石车产品缺点主要有：

臂架往往只能做俯仰运动，不可以水平摆动，工作范围小；

表3 BTI 公司TB 系列液压破碎锤的技术参数

表4 BTI 公司BX 系列液压破碎锤的技术参数

表5 BTI 公司BX 系列液压破碎锤的技术参数

未配备液压支腿，导致轮胎寿命低，工作时整车震动大；

前机架强度不足，前、后机架中央铰接容易断裂；

主泵压力或者流量不足，液压油散热效果不佳；驾驶员防护不足，空间小，座椅减震性能差；操作人员视线不佳，操作机构布置过于紧凑导致操作不便。

4.1 烟台兴业地下液压碎石车

烟台兴业机械股份有限公司生产两款地下液压碎石车，一款型号为XYSJ-400，采用1 m3内燃铲运机底盘进行改装，带有液压支腿，工作臂可以做水平摆动，配备韩国Hi-Tech400 型破碎锤，钎杆直径为85 mm。 XYSJ-400 外形如图3所示，整车参数如表6 所示。

烟台兴业公司生产的另一款地下液压碎石车型号为XYSJ-500，底盘是以1.5 m3内燃铲运机底盘进行改造，采用现有的挖掘机工作臂，配备韩国Hi-Tech500 型破碎锤，钎杆直径为100 mm。 XYSJ-500 外形如图4 所示，整车参数如表6 所示。

图3 XYSJ-400 地下液压碎石车

4.2 山东黄金地下液压碎石车

山东黄金烟台工程公司生产的地下碎石车型号为HJS-1，以1 m3内燃铲运机为底盘，在铲运机原有臂架的基础上，加了一节小臂用来安装破碎锤，使铲斗和破碎锤机构可以互换，一机多用。采用韩国工兵GBT50 破碎锤，钎杆直径为70 mm。 HJS-1 外形如图5 所示，整车参数如表7所示。

表6 XYSJ 系列的整车参数

图4 XYSJ-500 地下液压碎石车

4.3 山东金岭地下液压碎石车

山东金岭地下液压碎石车型号为DYP70，以1 m3电动铲运机WJD-1 为底盘，配备自行生产的YPC 液压破碎锤，钎杆直径为70 mm。 DYP70外形如图6 所示，整车参数如表8 所示。

4.4 淄博广梓地下液压碎石车

图5 HJS-1 地下液压碎石车

表7 HJS-1 的整车参数

淄博广梓机械有限公司生产的地下碎石车已成系列化，型号为YPC，根据使用底盘的规格分为 YPC20、YPC30、YPC35 和 YPC50 四个机型，配备不同型号的破碎锤。 YPC20 采用0.5m3的电动铲运机底盘， YPC30 采用1 m3的电动铲运机底盘， YPC35 采用1.5 m3的电动铲运机底盘， YPC50 采用2 m3的电动铲运机底盘， YPC地下液压碎石车如图7 所示，整车参数如表9 所示。

图6 DYP70 地下液压碎石车

表8 DYP70 的整车参数

4.5 大力矿山地下液压碎石车

大力矿山机械有限公司生产的地下液压碎石车型号为SJ-400，以1 m3内燃铲运机为底盘，破碎锤的钎杆直径为85 mm。 SJ-400 外形如图8所示，整车参数如表10 所示。

图7 YPC 地下液压碎石车

4.6 中钢衡重地下液压碎石车

中钢集团衡阳重机有限公司生产的地下碎石车型号为PSC-70，以1 m3内燃铲运机为底盘，破碎锤的钎杆直径为70 mm。PSC-70 外形如图9所示，整车参数如表11 所示。

4 结语

国外的地下液压碎石车已经形成规模化、产业化，技术先进，性能可靠。国内地下液压碎石车已具有一定的研究基础，并形成了小批量生产，基本以改装为主，缺乏真正的专用产品。由于过去对于地下移动破碎设备的应用较少，研发力量和资金投入不足，与国际先进水平相比仍然存在较大差距。我国地下液压碎石车的研发应该吸收外国技术与经验，研制相匹配的专用的底盘与臂架装置，走专业化生产道路。