轮胎式抱罐车发展现状与趋势

耿会良，曲登伟，任中立，郑 峰

（中冶宝钢技术服务有限公司，上海200941）

无论黑色冶炼还是有色冶炼都会产生炉渣。炉渣产生时为熔融的热态，将其从冶炼厂运输到渣场需要专业的机械设备，这种机械设备俗称炉渣搬运车。早期的炉渣搬运一般采用轨道运输，由于轨道运输受场地限制大，运送不方便，因此，一种基于无轨化运输炉渣工艺的设备——轮胎式炉渣搬运车应运而生。轮胎式炉渣搬运车即轮胎式抱罐车，简称抱罐车，具有背包（渣包）、放包、翻包倒渣、运输的功能。这种设备具有高度机动性，它的应用简化了炉渣搬运工艺，是无轨化炉渣处理工艺的关键设备。

1 抱罐车发展现状

1.1 国外抱罐车发展现状

国外抱罐车的历史发展较早。20世纪70年代以来，美国 KRESS、瑞典KIROW、德国 KAMAG公司、日本车辆株式会社等开始研制并推出轮胎式系列抱罐车产品。这种抱罐车因其机动灵活、性价比高等特点，被世界各国冶炼企业广泛采用。按照车体结构，国外抱罐车可以分为整体式和铰接式两种，其中以铰接式为主，市场需用量也最大。

整体式抱罐车的特点是其主车架为整体式结构，采用前转向桥实现转向。这种抱罐车底盘是一种特殊的重型卡车底盘，一般驱动在中后桥，其特点是载重量较小，通常额定载重≤50 000kg。图1就是一款由日本车辆株式会社生产的整体式抱罐车。铰接式抱罐车车体结构分为前后两部分，中间通过中央铰接结构联接，形成折腰转向。这种抱罐车通常前车体为驱动牵引，后车体为工作承载，具有吨位覆盖广的特点，小到10t，大到100t。图2就是一款由KAMAG公司生产的铰接式抱罐车。

图1 日本车辆株式会社整体式抱罐车

图2 KAMAG铰接式结构抱罐车

进入20世纪，在汽车工业发展引领之下，CAN总线、液压负载敏感控制、远程操纵控制、集成电子控制、故障诊断等一些先进和智能化的技术大量应用到抱罐车产品上。

1.2 KAMAG铰接式结构抱罐车

抱罐车在国内最早出现在上海宝钢。宝钢1985年投产时引进了日产的35t抱罐车。90年代在日产35吨抱罐车基础上，上海宝钢冶金建设公司（现中冶宝钢技术）和长沙矿山研究院合作开发了国内首台35t整体式抱罐车（图3）。

图3 国产首台35t整体式抱罐车

经过多年发展，国内抱罐车已从起初的整体式抱罐车已经发展到多种结构系列的抱罐车产品，载重能力从35t到120t，生产厂家以中冶重机（中冶宝钢技术）和长沙凯瑞重工为代表。国内抱罐车按照大类可分为拖拉式、整体式、铰接式和组合式四种。

拖拉式抱罐车是参照大型拖拉机和拖板车样式开发的一款抱罐车产品。其采用轮式装载机或低速重型牵引车做动力，通过鞍座结构牵引一带有抱罐车工作承载结构的后拖挂而成。图4就是一款由装载机作牵引头的拖拉式抱罐车。

图4 装载机做牵引动力的35t拖拉式抱罐车

经过近些年快速发展，国内整体式和铰接式抱罐车不管在技术还是质量上都已接近国外同类产品，在此不再赘述。图5是由中冶重机生产的国内最大载重120t铰接式抱罐车。

图5 中冶重机120t铰接式抱罐车

组合式抱罐（图6）由抱罐车和渣罐运输车组合而成，达到优势互补、节能降耗的目的。即背放翻包由抱罐车实现，运包由渣包专用运输车实现。

图6 组合式抱罐车

1.3 当前国内抱罐车技术发展存在的问题

虽然国内抱罐车与国外差距正在缩小，但也存在一些问题：1）驱动车桥、变速箱等关键零部件依赖进口，严重制约了抱罐车的生产、维护和长远发展；2）抱罐车技术缺乏充足总结和分析，产品的可靠性成为我国参与国际竞争的主要问题；3）科研力量薄弱，科研的手段、人才匮乏，导致抱罐车在联锁反馈、精度控制、功率计算等技术水平方面较国外先进水平还有一定差距。

2 抱罐车关键技术

2.1 牵引驱动动力匹配

抱罐车由于自重和载重质量大，需要有充足的行走牵引动力，动力系统匹配应满足抱罐车行驶性能要求。抱罐车动力匹配计算一般考虑如下行驶性能参数：重载爬坡能力，8%～15%（数值根据不同客户现场条件选择确定）；空载车速，25km／h；重载车速，15km／h。

抱罐车的动力系统由发动机、双变系统（变矩器、变速箱）、传动轴、驱动车桥组成的液力机械传动。铰接式抱罐车通常采用动力前入式（图7）［2］。

图7 抱罐车前入式的液力机械传动结构

2.2 结构设计

抱罐车的主要功能是完成对盛热态渣的渣包运输、背、放、翻等功能。由于不同用户渣包的外形尺寸、耳轴、挡耳座等技术数据差异较大，因此，工作机构设计在抱罐车结构设计中是最关键和重要的，这也使得抱罐车的设计是一种非标设计。图8为抱罐车工作机构的运动图。

图8 抱罐车工作机构的运动

在结构设计中，有限元分析和计算技术的应用对于抱罐车结构设计优化起到了促进作用。

2.3 动力转向系统

以铰接式抱罐车转向为例，抱罐车转向系统为以中间铰接体为中心的折腰转向，由前后方向盘、转向器、流量放大阀、转向油缸、转向限位控制阀组等组成。抱罐车的转向系统类似轮式装载机的转向流量放大系统，原理如图9所示。

图9 抱罐车动力转向原理图

由于抱罐车工作的特殊性，设计了带前后驾驶位的双方向盘转向系统（图10）。

图10 具有前后双方向盘的抱罐车驾驶室

2.4 安全装置和技术

由于抱罐车在运送的物料和使用环境等安全保障技术上要求较高，其安全装置和技术主要包括以下几个方面：1）后车架防护技术；2）液压软管防火技术；3）应急转向技术；4）应急拖动的支腿设计结构；5）应急放包技术；6）带活动百叶窗的驾驶室防护技术。

3 抱罐车的发展趋势

3.1 模块化设计

抱罐车的非标性使其设计无法实现完全标准化，但对其车架、驾驶室、铰接机构、转向机构、转向工作电气液压控制系统、驱动车桥、后承载桥、轮胎、防护系统等进行模块化设计，不仅可缩短设计周期，而且还能够极大提高产品质量和可靠性，从而降低制造成本和维护费用［3］。

3.2 产品系列化

抱罐车的发展离不开用户的需求，多样化的客户需求必然造就多样化的产品。抱罐车产品将在拖拉式、整体式、铰接式、组合式等多种结构方式的架构内继续丰富内涵，向着多样化和系列化的方向发展。

3.3 核心部件的国产化

载重大于60 000kg的国产大型抱罐车的核心部件（如变速箱、驱动车桥、重要液压元件等）目前尚依赖进口，引进成本高，制作工期长，严重制约了国产抱罐车的发展。因此，国产抱罐车的发展必须实现核心部件的国产化。

3.4 控制系统的可靠性

当前，国产抱罐车若要良性发展，就必须突破抱罐车产品可靠性的瓶颈。抱罐车产品的可靠性集中体现在控制系统上。提高系统的可靠性需要采用先进可靠的控制系统和元件，这也对国产元件供应商提出了要求。

采用先进可靠的控制系统和元件，要和抱罐车的使用环境、历年来遇到的问题充分结合起来，找出解决问题的根本办法。

3.5 更节能环保的技术

产品的节能环保问题是一个永恒的课题。紧跟技术发展，采用节能环保技术是抱罐车产品发展的必然选择。

抱罐车的节能环保要把整车结构设计、各系统优化及细节改进等多方面结合起来。在整车设计上，要采用满足现场工艺，使渣包在整个搬运过程中耗时最少的设计。系统优化应考虑排放污染小、系统发热小、泄露小的技术和选型；细节设计上应考虑材料的选择、加工工艺更有利于节能和环保。

［1］ 任中立.铰接式抱罐车研制［J］.湖北工业大学学报，2008，23（02）32－34.

［2］ 任中立.BGC－100抱罐车研制［J］.湖北工业大学学报，2010（04）：64－65，82.

［3］ 郭 锐，赵静一.基于电液控制系统的大型抱罐车发展现状与趋势［J］.液压气动与密封，2010（08）：15－18.