浅议如何解决矿用防爆无轨胶轮车油耗高的问题

谢国政

摘要：矿用防爆无轨胶轮车正在国内大型煤矿生产中得到越来越广泛的应用，但是在其应用过程中还存在一些问题。文章针对其中存在的燃油消耗量大的问题展开讨论，提出了三点节省燃油、提高车辆燃油经济性的方法，即优化车辆发动机的选择、选用轻量化的车身材料、正确地选用轮胎。

关键词：矿用防爆无轨胶轮车；油耗；发动机；车身材料；轮胎 文献标识码：A

中图分类号：TD525 文章编号：1009-2374（2016）32-0081-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.040

1 概述

无轨胶轮车的应用最早起源于北美洲，当时是用于金矿开采，后来逐渐推广到煤矿开采中。从20世纪90年代开始，我国开始引进防爆无轨胶轮车，用于煤矿生产中的辅助运输。中国神华神东分公司是我国最早引进防爆无轨胶轮车的煤炭企业之一，从1994年开始，我公司即开始大量引进该设备用于辅助运输，实现了井下到地面的一条龙运输，非常方便。在使用过程中，也存在若干问题，比如车辆购买成本高、运行费用较高、故障率高、燃油消耗量大等。在这里，本文重点探讨如何解决该车辆油耗高的问题。

无轨胶轮车从机构上来讲，由发动机、变速器、主减速器、电气设备等组成，与一般的地面车辆的差别并不大，照理说，这样的车辆在燃油消耗量方面应该也与一般的地面车辆差不多才对，然而事实并非如此。有人曾将双排指挥车、2吨平板车、3吨自卸车和5吨自卸车放在一起做对比测试，结果显示前两者的百公里油耗分别为25.8升、247.5升，3吨自卸车在空载和满载的情况下百公里油耗分别为26.2升和45.0升，5吨自卸车的新车满载试验和旧车满载试验结果分别为百公里油耗78升和74升。由此可见，在相同载重量、道路坡度相同的情况下，防爆无轨胶轮车实际油耗要比地面车辆高出许多。为节约资源，很有必要研究防爆车的燃油消耗问题。笔者认为，可以从以下方面着手进行改进。

2 发动机的优化选择

发动机的性能对燃油经济性有着较大的影响，现代发动机的发展方向主要有两个，一个是提高发动机功率，即向大功率方向发展；另一个是提高燃油经济性。提高无轨胶轮车的燃油经济性，可以从两个方面对发动机进行改进：一方面是采用涡轮增压柴油机；另一方面是采用电控直喷式柴油发动机。涡轮增压柴油机在工作时，喷入气缸中的气体是经过压缩的高压气体，通过这种技术，柴油机的功率和扭矩都得以提高。有研究表明，与传统柴油机相比，涡轮增压柴油机的最大功率要提高40%以上，且行驶相同的里程，采用涡轮增压柴油机的汽车要节油许多。而电控直喷式柴油发动机，由于采用了电控系统对喷油过程进行精确控制，可以精确地控制喷油量，从而提高燃油利用率，减少浪费。

3 选用轻量化的车身材料

汽车在行动过程中，需要克服多种阻力，主要包括滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力，而发动机的功率，主要就消耗在克服这些阻力上面。可见，要想节省燃油，减少发动机功率的耗损，就要想办法减小阻力。在上述几种阻力中，除了空气阻力以外，其大小均与汽车的质量有关，阻力大小与质量成正比。所以，选用密度较小的轻量化材料制造车身，可以大大减小车身质量，从而减小行车阻力，大大提高汽车燃油利用率。研究表明，汽车自重每减轻10%，其油耗会相应降低8%～10%。可见轻量化是减少汽车燃油消耗的一个重要

途径。

要在保证车身强度的前提下，减轻车身自重，目前可以选用的材料主要有两类，一类是轻质材料，如锅合金、铁合金和复合材料等；另一类是高强度材料，如高强度钢等。这两类材料各有优劣，一般来讲，轻质材料减重效果明显，如采用玻璃纤维增强复合材料制造车身，可以令车身减重铝合金车身，可以减重25%～35%，而采用铝合金车身，更是可以减重达40%～50%。但是这类材料价格昂贵，会使购车成本大幅增加。与轻质材料相反，采用高强度钢制造车身，减重效果逊色于轻质材料，但是它价格较便宜，只比传统的软钢略贵一点。另外，高强度钢与其他材料相比，还具有很好的抗腐蚀和抗碰撞能力，这使得它成为目前广泛应用的一种轻量化材料。例如，著名汽车制造商沃尔沃很早就开始使用一种名为Hardox的高强度钢，用于制造汽车车身。由于高强度钢强度大，制造车身时，钢板的厚度比以前减少了30%～40%，从而车身的质量也可以相应减轻30%以上。而车身的抗冲击能力和使用寿命不仅没有降低，反而增

强了。

4 轮胎的正确选择与使用

4.1 轮胎的正确选择

一般的汽车工程师都很容易想到通过应用新材料减轻车身重量、改进发动机的性能以提高燃油利用率等，但却很少有人把注意力放到轮胎上面，从轮胎上面做文章。然而恰恰是这个被人们忽视的轮胎，在减少汽车燃油消耗方面具有重要作用。据相关研究实验测定，当一辆轿车的行驶速度达到80km/h的时候，该轿车的油耗中的15%将用于克服轮胎滚动阻力；当车速超过100km/h的时候，这一比例更是在20%以上，这是一个不容忽视的比例。而对于载重汽车而言，与相同行驶速度的轿车相比，它用于克服轮胎阻力的油耗会更多。

车用轮胎目前用得比较多的有两种：一种是普通斜交轮胎，这种轮胎在滚动过程中，帘布层和缓冲层变形量的差值较大，其迟滞损失较大，滚动阻力较大，因此其燃油经济性较差；另一种常用的轮胎是子午线轮胎，它的胎侧部分柔软，因此在轮胎的滚动过程中变形较小，迟滞损失小，从而减小了滚动阻力系数。有人曾将子午线轮胎和普通斜交轮胎做滚动阻力对比实验，发现采用子午线轮胎时，滚动阻力可以较普通斜交轮胎减小了20%～30%，其燃油消耗量比普通斜交轮胎节省6%～12%。可见，为了提高汽车燃油利用率，应该尽量采用子午线轮胎。

除了普通斜交轮胎和子午线轮胎以外，还有一种轮胎，叫做绿色轮胎，绿色轮胎又称为低污染轮胎或环保轮胎，是一种在轮胎配方中加入了某些新原料，减少轮胎的滚动阻力。例如20世纪90年代，米其林轮胎公司在橡胶中添加一定比例的硅原料，制得了绿色轮胎。现在使用的绿色轮胎，一般都是在溶聚丁苯橡胶中加入一定量的以白炭黑为主的填料体系制得，这样制得的轮胎防滑性能好，滚动阻力小，与同规格的子午线轮胎相比，其滚动阻力一般可降低25%左右，可节省燃油4%～7%。

与普通斜交胎和子午线胎相比，绿色轮胎除了具有滚动阻力小、可以节油以外，还有以下优点：（1）高环保性。传统的子午线胎和斜交胎中都添加有橡胶配合剂，这些橡胶配合剂具有致癌作用，在车辆行驶过程中，随着轮胎与地面的摩擦，橡胶配合剂会有一部分挥发到空气中，对环境危害很大。而绿色轮胎里面没有这种致癌的橡胶配合剂，不会对环境造成污染；（2）高安全性。绿色轮胎的胎体设计在普通轮胎的基础上做了改进，胎面弹性大大提高，从而使得轮胎的抓地性能大大增强。这样的改进不仅缩短了汽车的制动距离，也使得驾驶平顺性更好。

4.2 轮胎的使用

除了轮胎的选择外，轮胎的正确使用对燃油经济性也有很大的影响。正确使用轮胎，首先就是让轮胎的气压处于合理的范围内。实验表明，如果轮胎的气压太低，轮胎在行驶过程中变形量会增加，从而滚动时迟滞损失增加，进而导致滚动阻力增加，最终增大汽车油耗。根据有关资料，如果每平方厘米的胎压比规定值低0.5kg，油耗就会有大约6%的增长，可见胎压对汽车油耗的影响之大。因此，为了不造成燃油浪费，汽车驾驶员一定要定期检查胎压，使胎压始终处于一个合理的范围。

除了胎压以外，正确使用轮胎还包括选择合理的行驶速度等，路面状况也对轮胎的使用、行驶阻力有很大的影响。但是对于矿用无轨胶轮车来说，行驶速度一般不是很快，都在40km/h以下，在这样的速度下，轮胎的滚动阻力变化并不是很大，因此本文就不对速度对燃油经济性的影响进行讨论了。在路面状况方面，矿用无轨胶轮车的运营线路和路面状况比较固定，并没有太多的路面可以选择，所以这里也不讨论路面对矿用防爆车燃油消耗的影响。

5 结语

从国内外长期的使用情况来看，无轨胶轮车正在被越来越广泛地使用，因为它为提高矿山生产效率创造了很好的条件，解决了长期以来制约矿山生产效率的瓶颈问题。但是无轨胶轮车存在的问题也还比较明显，比如车辆购买成本高、运行费用较高、故障率高、燃油消耗量大等。本文针对其中的一个问题——燃油消耗量大的问题展开讨论，并提出了几点节省燃油、提高车辆燃油经济性的方法。

参考文献

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（责任编辑：王 波）