【技术扫盲】国外矿用平地机设备的发展历史

平地机是最古老的工程机械之一，它是利用刮刀来平整地面的土方机械，刮刀装在前后轮轴之间，可以升降、倾斜、回转和外伸，有着较高的平整精度，常用于构筑路基和路面、修筑边坡、开挖边沟等，也可用于扫除积雪、推送散粒物料以及进行土路和碎石路的养护工作。

使用柴油机的卡特 Auto Patrol平地机

平地机是一种技巧性很强的工具，在很多场合只有平地机才可以胜任。但是在早期，没有机械动力的情况下，平地机非常原始，并不比马拉的一块木板多多少东西。后来，刮刀被装在马车上，这样效率会更高。直到1885年，J.D.Adams发明了带转盘的平地机，刮刀安装在转盘上，可以调节倾斜角度，这个设计至今仍可在平地机上看到。

早期的平地机都需要畜力或机器进行牵引

随着机械动力时代的到来，牵引平地机的畜力也换成了拖拉机。为了提高性能，人们希望平地机上能有动力装置，可以不再依赖牵引。1919年，Russell公司尝试将阿里斯·查默斯的轮式农用拖拉机后部改成平地机，由于涉及专利纠纷不得不放弃，后来也试验用牵引力更大的霍尔特2t履带式拖拉机为动力，将平地机前车架安装在拖拉机上，驾驶员既要驾驶拖拉机，也要操纵平地机。其他厂商也进行了各种尝试，基本都是利用现成的轮式农用拖拉机进行改造，不过效果都不是太理想，改装的产品难以满足性能要求。而用履带式拖拉机作为动力的平地机则有速度太慢的缺点。

1928年，Adams公司推出了第一款专用的轮式动力平地机No.10，这是台单后桥的机器，发动机位于后桥前面，随后在1931年推出了No.102，该机后桥使用双驱动形式，即平衡箱两端各有一个车轮，这种设计可以减少后轮将路面的不平整传递到刮刀，进而影响作业质量。

早期的牵引式平地机样本

而卡特彼勒在收购Russell公司以后，也在1931年推出了自己的动力平地机Auto Patrol，该机将汽油发动机后置，为驾驶员提供了良好的视野，其基本设计布局被各厂商所采用并沿用至今。Auto Patrol后被赋予型号No.9，紧接着，No.11和No.10也相继推出。到1934年，随着卡特拖拉机的柴油机化，平地机也逐渐改用柴油机，同时，后桥也开始使用双驱动形式，这也是现代平地机的一个关键设计。

到1938年卡特推出No.12的时候，平地机的设计已经基本稳定、成熟，柴油发动机、机械换挡、平衡箱式驱动、机械转向、刚性的三角形主机架、转盘、机械操控等成为当时平地机的典型特点，尽管液压操控在20年代就已出现，但未得到广泛应用。

Champion100T，当时世界上最大的平地机

No.14B平地机诞生在1959年，动力比之前No.12系列的75～85kW大了不少，达到112kW，但仍然不够大，不能满足当时对大型平地机的需求。于是1963年卡特又推出了No.16，几乎有No.12的两倍大，重量为21t，采用一台功率168kW的卡特D343发动机，配备了动力换挡变速器、和油冷式后制动器，并开始使用液压/机械式操控系统，这一切使得驾驶操作这台大机器非常容易和轻便。No.16的刮刀宽度为14'(4.3m)，并可选16'(4.9m)。

RayGo“巨人”平地机，采用前后双动力

No.16被证明是真正的主角，其速度、效率和可靠性在业内无与伦比，那些比No.16更大更强的机器无法在整体性能和平衡上超过它。卡特对No.16进行持续改进，到1973年16G推出的时候，已有多项升级，其中最重要的是改用铰接式机架，减小了转弯半径，扩大了作业范围，行走和作业更加灵活。此外操纵机构采用全液压，刮刀定位更快更精确，还配备了全新的187kW卡特3406发动机和单操纵杆8速动力换挡变速器，16'刮刀也成为了标配。加上ROPS驾驶室和后置的松土器，整机重量达到27t。16G是当时最先进最优秀的平地机，受到了用户的普遍欢迎。16G及其升级型号16H、16M在露天矿山得到了广泛应用，是矿山上最受欢迎的型号。

这一时期，一些厂商认为有大型平地机的需求，因此研发了一些相当特别的平地机。如1969 年，RayGo公司造了一台非常大的概念机，称之为“巨人”，该机以Euclid的铲运机和TC-12 推土机部件为基础，重量为48t，前后动力，采用两台底特律8V-71N发动机，总功率475kW。刮刀宽度为20'(6.1m)，也可选24'(7.3m)用于特殊工况。不过矿山行业对这个概念机不予看好，没有给“巨人”一个机会。

落寞的ACCO平地机，英雄无用武之地

同年，CMI公司也推出了一款相当大的平地机，像RayGo“巨人”一样采用双铰接结构、前后动力，而且前轮也采用了平衡箱式的双轮结构，驾驶室中置，可以前后行驶，其总功率为336kW，刮刀宽度18'(5.5 m)。当然，这个设计也没有被用户接受。

另一个想做大型平地机的公司是位于加拿大安大略省的Dominion道路机械公司，1977年改名为Champion公司，1975年推出了Champion 80T，之后对其进行了数年的试验，并在1978年的美国矿业大会上发布了更大的Champion 100T“大泥人”，该机采用常规布局，重量为92 t，采用522 kW的底特律16V-71T发动机。配备24'(7.3 m)刮刀。虽然100T看起来很强大，但当时市场非常有限，在数次尝试失败后Champion公司在1989年将其卖给了Dom-Ex公司，不过Dom-Ex也没有打开市场。1997年，Champion被沃尔沃收购。

此后的1979年，O&K公司也推出了G350平地机，没上述几种那么大，发动机功率只有269 kW，刮刀为16'(4.9 m)，后来的版本是19'(5.8 m)的，不过由于80年代经济状况不好，到1991年停产时只生产了34台。

犹他州宾汉姆铜矿，两台卡特16M和一台24H在进行联合作业，大塌方发生后，此路段已不复存在

卡特彼勒不会对这些大型平地机的尝试视而不见，只是在等待时机，到20世纪80年代后期，随着采矿作业使用的自卸车吨位和车队规模越来越大，运输道路的基础设施问题得到了更多的关注。良好的运输道路对于采矿作业是必不可少的，随着自卸车重量和宽度的增加，对运输道路的要求也越来越高。虽然16'(4.9 m)的平地机也能使用，但往往需要多台设备，并出动多个班次才能完成任务。矿山用户已经认识到需要更大、效率更高而数量较少的设备，卡特彼勒认为发展大型平地机的时机已经成熟，管理层批准了新的项目。

最初这个项目由新组建的采矿车辆中心负责，在早期设计阶段被称为18H项目，表明最初的设想是刮刀宽度为18'(5.5 m)，但随着研究的深入，工程师们认为匹配未来300吨级自卸车的刮刀合适宽度应该是24'(7.3 m)，到1994年，设计目标已经锁定为24H并开始建造原型机。

24H不同于16H，专为修筑和维护运输道路而设计，并不考虑其他诸如修坡、开沟等功能，因此性能得到优化，效率得到提高，一台24H相当于两台16H。虽然价格比16H贵了不少，但降低了维护成本和人员成本，其总运营成本仍然更低，越大越好的原则在维护道路上也适用。

24H采用常规布局，其动力、尺寸重量和巨大的刮刀都给人留下深刻印象。24H重量达到62 t，配备了12气缸的卡特3412E HEUI发动机，功率373 kW，结合电控换挡的6速变速器，最高速度可达37 km/h。24H没有采用6轮驱动的方式，仅后轮参与驱动。其巨大的24'刮刀高度达到1 m，其推送物料的能力是16H的2.5倍。

1995年底，首台预生产型24H交付给位于怀俄明州吉列的鹰山煤矿，其他一些也在北美各矿山进行现场测试，但正式发布是在1996年5月。随着300吨级自卸车从20世纪末逐渐开始在矿山得到应用，24H也逐渐被矿山接受，成为矿山上最大的平地机，而且没有直接竞争对手。

不过如果只考虑最大，殊荣当属著名的ACCO平地机，80年代早期意大利承包商ACCO为在利比亚的工程生产了巨型推土机和平地机，不过由于美国对利比亚的禁运导致项目取消，巨型ACCO平地机只生产了两台，该机采用前后动力，两台卡特发动机，12缸746 kW发动机布置在后，8缸522 kW布置在前。其刮刀宽度达到33'(10 m)，重量约180 t，为此，6个车轮都采用双胎。由于无事可干，这种大机器只在工厂附近干过几次零活，30多年来基本都静静停在工厂外面，这个真正的巨人成为绝唱。

当然，毕竟还有很多矿山没有300吨级以上自卸车，拥有300吨级自卸车的矿山由于各种原因也不一定选择24'平地机，16'平地机仍然是市场主流，此外14'的平地机也有不少应用。

目前，提供16'平地机的厂商只有卡特彼勒，而之前还有小松和沃尔沃，小松在1993年推出了16'的GD825A-2，而沃尔沃之前则保留着源自Champion的780A VHP，不过这两个型号后来都停止了发展。目前小松针对矿山的产品是更小的14'的GD655-5和-6。

除了露天矿山，近年来地下矿山对平地机的需求也在增长，因为他们也认识到维护道路对于提高地下卡车运输效率的重要性，于是专业的地下平地机应运而生。地下平地机与普通平地机有一些不同，首先是轮廓尺寸要与地下卡车保持同一级别，必须低矮;其次排放要满足地下作业的标准;第三驾驶室的防护也要满足一定的规范要求。同时为适应巷道，还要保持较小的转弯半径，最好是长度较短且全轮驱动。

目前市场上的地下平地机主要有三类，一类是平地机厂商专门开发的地下平地机;另一类是地下设备厂商开发的地下平地机;还有一类是专业厂家用普通平地机进行改装的地下平地机。

平地机厂商专门开发的地下平地机当然最好，因为具备平地机的生产经验，开发这种专门产品会有优势，不过由于需求较少，而且很多平地机厂商与地下采矿行业缺乏联系，因此此类厂商非常少。如芬兰Veekmas公司、德国HBM-Nobas公司等，其中Veekmas公司目前生产3个型号的地下平地机，FG5C、FG7C和FG15C，都具有外形低矮的特点。其中FG5C和FG7C都是4×4全轮驱动，刮刀宽度分别为9'(2.7 m)和10'(3 m)，而FG15C是6×4驱动，刮刀宽度为12'(3.6 m)。

由地下设备厂商开发的地下平地机则相对常见一些，因为他们更熟悉地下采矿行业，这样的厂商很多，如GE公司、德国PAUS公司、加拿大Tracks&Wheels公司、南非Fermel公司、美国Getman公司、美国DAPCO公司、南非AARD公司等等。由于产品众多，这里不一一详述。它们的共同特点是能够满足地下采矿对平地机的严苛要求。

地下平地机呈现出百花齐放的局面，厂商众多，除了专门设计的以外，改装的也很常见

除了上述专门设计的平地机外，用普通平地机改装的地下平地机也很常见，因为对于条件较好的矿山，只要在普通平地机上进行改装即可满足需求。通常改装的重点是驾驶室和排放，过去一些改装是由矿山自主进行的，而现在基本由一些专业厂家来完成，如加拿大Brandt 公司、美国Ground Force公司等。Ground Force公司现在主要产品包括由卡特120K2平地机改装的UG20K和由卡特120M2平地机改装的UG20M，它们的共同特点是驾驶室被重新布置，保证了低矮的轮廓，主要区别是排放标准不同。使用改装产品的优点是作业性能、可靠性更有保障，维护费用更低。