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在大型设备“化痛、解难、补短”中创新——记湖北金诚信矿山井下机械装备研发制造之路
2021-11-08 08:56:36   来源:中国有色金属报    点击:

作者:李而亮 郭岩
 
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  10月10日下午,在这个寓意“十全十美”的日子里,金诚信矿业管理股份有限公司(以下简称金诚信)北京密云基地欢声雷动、热闹非凡。高大宽敞的厂房内铺着深红色地毯,两台红白相间、“容装”亮丽的铲运机显得格外耀眼。金诚信旗下的湖北金诚信矿业服务有限公司(以下简称湖北金诚信)“金安拓”KAT307铲运机下线仪式正在这里举行。铲运机上悬挂着写有“金品质、拓天下,好设备、诚信造”字样的鲜艳条幅,与当天的喜庆气氛交相辉映。
 
  金诚信党委书记王先成兴致勃勃地专程赶来为这两台新下线的铲运机剪彩。他在随后的讲话中强调,“金诚信作为中国矿山建设服务领域专注度最高的企业之一,一直以装备实力见长。如今能用上我们自主研发生产的大型设备,这是一个翻天覆地的变化。今后,金诚信机械装备板块不仅要实现市场化,更要瞄准智能化,让制造业成为支撑金诚信未来发展的强力支柱!”
 
  在场的湖北金诚信矿山设备研发团队,心中升腾起从未有过的成就感和自豪感。
 
  从矿山生产现场里
  号准机械设备使用之“痛点”
 
  提起湖北金诚信的矿山设备研发生产,也有几年的“历史”了。
 
  2019年7月8日,一条消息刊发在公司媒体上——由湖北金诚信出产的JCY-2新能源电动铲运机在庐江项目部试车成功。紧接着,在7月中旬召开的公司年中工作会上,湖北金诚信总经理朱为好展示了该款新能源铲运车现场运行的视频,同时向与会者详细介绍了以新能源代替传统柴油铲运机的一场“新革命”。
 
  但这样一条信息并没有引起大家过多的关注。在金诚信人的印象中,与全球著名矿山设备制造商挪曼尔特合作、在2018年上半年已投产并下线的井下多功能服务车,才是公司打造“五大板块”中机械装备板块的主力。而湖北金诚信当时主要管理的是位于湖北大冶、北京密云的设备大修厂。利用设备维修之余搞点改造,不过是他们的“小打小闹”而已。
 
  许多人不知道,湖北金诚信人胸怀的“鸿鹄之志”。他们在成功研发新能源铲运机的同时,还有一系列对传统矿山机械进行“改天换地”的计划。为此,一支被命名为“蚂蚁团队”的技术攻关队伍,正默默地耕耘在这片寂静的热土上,积蓄着“蚂蚁撼大树”的巨大能量。
 
  湖北金诚信副总经理孙常盛,就是“蚂蚁团队”中的领军人物——“金蚂蚁”。这位北京科技大学车辆工程专业硕士毕业的80后,在金诚信设备管理的岗位上经过长期的矿山生产现场深度实践和观察,强烈感受到能进行“量身定做”、研发生产出最适合中国矿山实际的大型机械装备的极端迫切性。
 
  在孙常盛看来,国内外生产矿山设备的厂家不少,但普遍存在着“水土不服”的现象,在价格、技术、质量、现场使用等方面存在着不同程度的问题。由此形成了各类设备在现场使用过程中的种种“痛点”,其导致的后果就是不少项目部宁愿让大型设备闲置,或以生产条件不满足为由请求将设备调走。作为设备管理者,他认为唯有针对这些“痛点”下刀“手术”,才能从根上“除病”。
 
  他们号准的第一个“痛点”,是传统柴油铲运机的污染性。传统柴油铲运机马力大、装载量高,是矿山无轨设备中的“主力”。但由于其巨大的轰鸣声和废气排放量,会给井巷造成噪音及空气污染。特别是在穿脉运距较长的巷道,需要很大的通风量才能保证工作环境。加上油铲的驾驶室一般为敞开式,污浊的废气也会影响司机的身体健康。要彻底解决这个“痛点”,就是进行“大手术”,将油铲改为电铲。
 
  他们号准的第二个“痛点”,是矿卡的刹车制动。国产的大部分矿卡是根据地表使用而设计的干式制动(国外的湿式制动矿卡价格较高),在涌水量大、湿度高的井下由于腐蚀性强,容易发生刹车失灵的现象。国内某矿山曾经发生过因刹车失灵而酿成重大事故的案例,在行业内引起了极大震动,这也坚定了湖北金诚信在矿卡制动这个“痛点”上进行攻关的决心。
 
  大型矿山设备在实际使用中的一个个“痛点”,形成了湖北金诚信立下的一道道课题。他们的目标就是,在切合中国矿山实际的机械化推进中,通过化解瓶颈问题,研发生产出让矿山企业在价格、安全性能等方面能够更加受益的设备。
 
  在核心技术攻克上
  化解自主研发之“难点”
 
  要根除大型设备在现场使用上的“痛点”,就要具备“刀落病除”的高超本事。俗话说,没有金刚钻,别揽瓷器活。湖北金诚信的技术团队深知,欲对设备“痛点”施行精准“手术”,就要打造出自己的“金刚钻”。
 
  将传统油铲改为电铲,很容易从汽车的油车改电车上找到基本原理。但是,如何提高电车的行程和缩短充电时间,是一个世界性难题。电铲在其他矿山也有过尝试,最直接的办法是拖一条长长的电缆。可要进行长距离的转移施工,这个弊端显而易见。
 
  湖北金诚信团队需要攻克的,就是拥有超大容量、充电省时的特殊电池,并将其与电机、电控进行合适的匹配。通过与专业厂家协商设计,他们购买到了合适的电池与电机,但在电控的匹配上,却遇到了大难题。
 
  尝试的第一次,他们将一台长时间闲置的柴油铲运机改造为蓄电池版。一边改造,一边设计,做动力匹配计算,选取各个合适的部件。部件选型对于他们的限制很大,从哪里寻找更是备受煎熬。首先要满足设备参数需求,还要体积与铲运机内部结构相配,价格也不能高。
 
  传动的核心部件变速箱起到调节速比、分配动力的作用,其位置、高度受制于前后驱动桥和动力源的输出。他们在这上面走了不少弯路,前后改了多次方案。开始时用了两款分动箱,但是经过试验发现总是温度过高,动力上也不尽如人意,反复修改调试均不成。在多番尝试失败之后,团队并没有气馁。他们通过分析论证,决定打破原有思路,用电机直连变速箱的方案再次进行尝试。经过反复理论计算、三维建模,终于找到了可行之路,第一台蓄电池铲运机就此诞生。
 
  电动铲运机从1m3到3m3,湖北金诚信团队研发仅用了一年时间。在现场试用中,其续航能力和充电时间都达到了生产要求。
 
  2020年12月24日,由湖北金诚信自主研发生产的金安拓牌2m3、3m3纯电动铲运机,在“2020上海宝马展”上耀眼亮相,迎来了从设备维修到自主研发生产高端大型矿山设备的一个高光时刻。
 
  湖北金诚信迎来的另一个高光时刻,是今年的8月10日。这天上午,中国有色金属学会采矿专家学术委员会的10名专家汇聚这里,出席由金诚信自主研发的UQ-25地下自卸车(矿卡)产品鉴定会。
 
  专家组认真审查了UQ-25地下自卸车研究报告、用户使用报告、三大件供应等相关鉴定材料,同时通过对产品的立项背景到用户使用情况的了解,从安全性、可靠性到智慧化的剖析,从三大件的配置到制动系统之间的工作原理的配合,从零配件的供应到整机组装完成突破的技术攻关,从传动系统、冷却系统、电气系统、液压系统配合的创新点等诸多方面进行了质询后,鉴定委员会一致认为:该产品技术先进,经过4464小时的矿山现场工业试验,共计运矿156240吨,试用效果良好,产品整体性能达到国内领先水平;湿式弹簧制动器的冷却技术达到国际先进水平。产品已取得国家安标中心认证的KA证书,通过工业试验数据及现场使用效果反馈,可以满足矿山使用要求,进行小批量生产。
 
  湖北金诚信在将矿卡干式制动改为湿式制动中攻克核心技术的过程毋需赘言,这可从专家组组长周志鸿教授在总结评价中可以领略其分量:“金诚信研发的UQ-25地下自卸车站在国家对矿山安全生产更为严格要求的制高点,把湿式弹簧制动、冷却技术在运矿卡车上进行应用,为矿山安全竖起了一道坚实的安全壁垒。”
 
  于长远战略布局里
  补辅助设备生产之“短板”
 
  走近湖北金诚信位于密云经济开发区的装配车间,只见门口停放着一辆喷浆罐车,车间里正生产着撬毛台车等车辆。孙常盛介绍说,这是几款将投入现场试用的“辅助设备”。
 
  由此,他引出了2020年8月跟随董事长王青海赴徐工集团考察时得到的启发。徐工集团的产品陈列广场上,许多“高大上”的设备排列得蔚为壮观。可王青海却在两台不起眼的小设备——“两头忙”挖掘装载机和伸缩臂叉车前停住了脚步,凝神思考。随后他对孙常盛说,这些井下生产的辅助设备,应该作为你们以后产品研发的重要方向。
 
  王青海的提醒,让一直沉醉在铲运机、大型矿卡等主打设备改造研发上的孙常盛延伸了关注的目光。他理解董事长话中的深刻含义,也清楚辅助设备在生产中状况:由于国内矿山许多活可由人工来干,所以辅助设备的需求量不大;而大型生产厂家中,辅助设备的型号单一,也难以适应千差万别的国内矿山现场需求,因而成为了设备制造中的“短板”。
 
  “补市场产品之‘短’,正好扬我们设备生产之‘长’!”回到基地后,说干就干,湖北金诚信由此开始了矿山辅助设备研发生产的战略布局。
 
  我们仔细端详着车间门口这辆已经装配完毕的喷浆罐车,怎么都觉得模样别扭,主要是显得“头重尾轻”,不成比例。孙常盛笑着解释说,这也是我们根据喷浆罐车在实际使用中的“痛点、难点”进行改造研发出来的。
 
  一直以来,国内矿山井下多为人工干式喷浆,一个作业班组需要7-8人,喷浆容易造成回弹浪费,不仅效率低下,成本还居高不下。而国外进口的喷浆罐车,体型较大,在国内小弯巷道中难以施展。为此,湖北金诚信瞄准中小型矿山喷浆需求,研发生产湿式喷浆车。他们在细节方面,安装摩擦式航空电比例手柄来调节喷浆罐的转动速度,更加轻松精准地喷射到位。同时配备液压支腿,实现了可变式调节,以适应各类意想不到的地形。这样一台体积小、爬坡强、移动灵活的喷浆罐车,不仅将作业班组从7-8人减少到2人一组,还将回弹率控制在10%以内,喷浆速度更是达到每10分钟向前推进1m,大幅提高了工作效率,降低了喷浆成本。
 
  围绕一旁已安装好的撬毛台车,孙常盛介绍说,它最大的亮点在于横面车体不到两米,而操纵杆达到了7根,利用电液比例和回转油缸进行灵活操纵,车辆可以深入到国内矿山任何复杂狭小的工作面,大大降低了人工撬毛的安全风险。
 
  借助着湖北金诚信自主研发生产矿山设备的强劲势头,金诚信大力调整了机械装备板块的布局,在公司“五五战略”开局之年,整合了装备资源,有力强化了设备、技术、研发、市场拓展的力量,将设备制造整体引向了高端化、规模化、实用性的发展之路。在金诺公司近期投入生产的新产品中,小型的轮胎换装机、伸缩臂叉车、“两头忙”挖掘装载机赫然在列,正壮大着金诚信矿山机械辅助设备生产的阵容。
 
  “道阻且长,行则将至;行而不辍,未来可期。”湖北金诚信正是依靠蚂蚁勇啃“硬骨头”的精神,点滴突破,厚积薄发,开拓出一条紧密贴近中国矿山生产实际的机械装备研发生产之路。
 
 

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