轮胎式凿岩台车车桥发展及趋势研究

１　概述

凿岩台车是隧道开挖、矿山及井下开挖掘进的专业大型凿岩设备，主要应用于铁路、公路、矿山、井下及抢险等环境。随着“自动化换人，机械化减人”政策的强制实施，采用凿岩台车施工作业爆破孔已经广泛应用于山岭隧道施工，迎来了凿岩台车国内需求的连续增加。凿岩台车发源于欧洲（１９７０年法国蒙特贝特公司制造出世界上第一台液压凿岩机Ｈ５０），其中以美国的英格索兰公司、加登丹弗公司、瑞典阿特拉斯·科普柯公司、林登阿利马克公司、芬兰汤姆·洛克公司、法国艾姆科塞克马公司、德国克虏伯公司和日本古河公司影响最大。目前已有２０多个国家的几十家公司生产不同型号的凿岩台车。其中以阿特拉斯、山特维克最为老牌，我国国内从２０世纪７０年代后开始引进及研发，２０１０年之后更是加快了凿岩台车本土化的发展进程。

凿岩台车车桥主要担负着整车的前进、后退、爬坡、制动、转向功能。同时考虑到轮胎式凿岩台车方便公路运输（整车高度及宽度考虑），凿岩台车车桥目前市场单一，多样性不够。

２　凿岩台车车桥现状及参数

按照钻臂数量分类，一般简单分为单臂凿岩台车、两臂凿岩台车、三臂凿岩台车、四臂凿岩台车等。目前国内已经出现五臂凿岩台车，国外能查到的臂数比五臂更多。凿岩台车钻臂和平台的配置随着臂数的增多，前桥承载能力大幅度增加。整车行驶速度一般在１５ｋｍ／ｈ到２０ｋｍ／ｈ之间，整车爬坡角度一般都要求２５％（１４°）以上，最大达到２０°。凿岩台车行车制动要求在最大坡度上能停住，一般要求整车能够左右转向３８°（或者达到４１°）。

在整车设计的要求下，车桥主要考虑以下四点参数：（１）动载、静载；（２）速比；（３）制动力矩；（４）桥壳长度。同时考虑到国内矿山及隧道等相关设备安全管理规定，针对车桥的制动必须选用湿式桥。

针对国内凿岩台车主流市场为单臂、双臂、三臂车型，本文仅分析这三种车型的车桥。

国内市场主要生产单臂凿岩台车的厂家及车桥配置，徐工、华泰和鑫通已经国产化车桥，多数厂家车桥依然选用德纳车桥。

单臂凿岩台车市场竞争激烈，传动系统出现了两种类型：一种是传统的机械液力传动，一种是静液压传动。其中机械液力传动是主流，配置ＤＡＮＡ１１１和ＤＡＮＡ１１２车桥为最优选择（不考虑成本）。单臂车桥主要动载８吨左右，速比２２～２６，制动力矩１００００Ｎ·ｍ（单桥）左右，长度１３００～２０００ｍｍ。

国内市场主要生产双臂凿岩台车的厂家及车桥配置，除徐工外几乎都选用德纳车桥。双臂凿岩台车产品的传动系统中驱动桥，从收集到的资料显示都被德纳桥１１４或者１２３垄断。车桥以１２３为例，主要动载要求１５～２４吨，速比１８.６～２２，制动力矩２３０００Ｎ·ｍ以上（单桥），长度１９５０～２５５０ｍｍ。因为凿岩台车工况比装载机工况好，在装载机６吨湿式桥的基础上开发适应双臂凿岩台车使用的驱动桥，打破德纳公司在两臂凿岩台车领域的垄断有积极的国产化意义。

国内市场主要生产���臂凿岩台车的厂家及车桥配置几乎都采用美国德纳公司３７Ｒ、２１３的驱动桥。少部分选用德国Ｋｅｓｓｌｅｒ公司驱动桥。以３７Ｒ为例，动载３７～３９吨，速比２０～２４，制动力矩３２０００Ｎ·ｍ以上（单桥），长度２３０６～２５６６ｍｍ。迄今只收集到铁建开发的三臂凿岩台车车桥选配了分宜的国产化驱动车桥。

３　凿岩台车车桥趋势

凿岩台车发展以小型化、多臂化、智能化为发展方向，这就对车桥提出了新要求。单臂凿岩台车车桥发展有以下发展新需求：

（１）单臂凿岩台车车桥由市场上主流的开式桥提出了对制动要求更安全的闭式桥。

（２）同时单臂凿岩台车为了稳定性考虑，多家制造厂商退出了前宽后窄的整车，前桥使用双胎并装的安装形式。

（３）为了提升产品利润，单臂车桥大部分国内生产厂家实现了国产化配置。后续如何统一型号，跟国外车桥能够互换，可靠性、维修性、制动能力全面提升，且将车桥做得小而美观也是一大趋势。

双臂凿岩台车车桥发展呈现以下特点：

（１）双臂凿岩台车变型产品较多，整车重量变化幅度较大，从２０多吨到３０多吨不等，对车桥动载要求较大。以最高承载２５吨动载要求，驱动桥宽度限制在２５００ｍｍ（方便公路运输），速比２５～２９，制动力矩至少１００００Ｎ·ｍ（单桥）是国产化开发的主要参考。

（２）国产化两臂的凿岩台车车桥，后续将推广到同类型的轮胎式掘进钻车和轮胎式采矿台车。打破国外车桥垄断地位，一方面有利于促进凿岩台车核心零部件的行业发展，另一方面也有利于降低凿岩台车成本和售价。

三臂凿岩台车车桥发展有以下新趋势：

（１）德纳３７Ｒ和２１３车桥在中国三臂市场有绝对统治地位。以这两种型号的湿式桥为标杆国产化是未来需求方向，而目前国内桥厂家对重载大吨位短桥的设计能力和制造加工能力欠佳。

（２）随着多臂凿岩台车发展，四臂五臂对车桥的要求必将会突破动载４０ｔ，这种高附加值湿式驱动桥开发应用和国产化也是未来发展的新趋势。

４　其他

随着凿岩台车不断发展，锚杆台车、采矿台车（在凿岩台车底盘上工作装置有所不同）变形衍化产品需求极大，市场上已经出现了多种履带式凿岩台车。

目前国产化的凿岩台车车桥集中在单臂台车上，两臂和三臂的车桥国产化还没有大范围出现。凿岩台车箱桥国产化中体积和外观小型化（国内同类型车桥一般都比ＤＡＮＡ同类型车桥大而且胖），提升可靠性才是重中之重。两臂和三臂台车的车桥打破国外厂家壁垒，研发大吨位附加值较高的车桥才是市场亟需的。希望本文给行业内的车桥生产厂家一些启示，推动整个凿岩台车行业关键零部件的长足发展。