【编译】小松制作所PC3400-11M0型矿用液压挖掘机
作者：余喜多仁、内丸雅俊、上田知己、近藤悠介、赤泽智昭
译者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称：宁柳跨越）
来源：《KOMATSU TECHNICAL REPORT》2019年第65卷第172期，32页~36页
PC3400-11M0型矿用液压挖掘机，是小松制作所新研制的一款铲斗容积为18 m³的200 t以上矿用液压挖掘机。除了利用小松德国（KG）在德国研发和制造矿用挖掘机所积累的经验外，小松制作所还通过研制PC3400-11M0型矿用液压挖掘机，以实现200 t或更小级别的液压挖掘机的进一步技术发展。本文概述了PC3400-11M0型矿用液压挖掘机。（图1）
1.介绍
近年来，遍布于世界各地矿山的自卸卡车运输能力趋于增加。矿用挖掘机的铲斗容量也相应增加，因此，对于工作重量在300 t级别的液压矿用挖掘机，铲斗容积需要从15 m³提高到18 m³。我们当前的矿用挖掘机产品包括铲斗容积为15 m³的PC3000型，以及容积为22 m³的PC4000型；因此，我们开发了PC3000型的新型放大版——PC3400型（18 m³）。本文介绍了PC3400型。
2.研制目标
⑴提高产量、生态和经济
产量（t/h）增加31％（与当前型号相比）
燃油效率提高22％（与当前型号相比）
⑵提高可靠性
大大延长了主要焊接结构的使用寿命
改善电气和液压系统的可靠性
⑶降低了总体拥有成本和生产成本
⑷改善安全性和舒适性
为采矿配备KomVision系统
改进的车体进入路径
提高司机室舒适度
改善可维护性
更轻松的机器状态管理
3.卖点
3.1提高产量、生态和经济
3.1.1产量（t/h）增加31％（与当前型号相比）
采矿作业中最大的优先事项之一是尽快装满每辆自卸车，并尽可能多地的装载到许多辆自卸车上。 PC3400型矿用挖掘机通过改进以下两点来实现此目标：
⑴通过增加铲斗容量来改善与自卸车的匹配
当前PC3000-6型矿用挖掘机的铲斗容积为15 m³，可装载4辆HD785型或6辆HD1500型自卸车。将铲斗容积增加到18 m³，可使每辆自卸车的装载时间减少25％，从而将自卸车数量减少1辆。（图2）
⑵增加柴油机输出
为了在增加铲斗容积的同时，确保循环时间与当前型号矿用挖掘机相同，我们将柴油机从康明斯公司制造的QSK38型（940 kW）更改为康明斯公司制造的QSK50型（1193 kW），并增加了输出，从而实现了循环时间比当前型号挖掘机要短。
排放水平相当于美国国家环境保护局Tier2级，符合引入美国国家环境保护局Tier4及其等效标准的地区以外的法规。
3.1.2燃油效率提高22％（与当前型号相比）
⑴采用变速液压驱动风扇控制
对于当前型号矿用挖掘机的冷却风扇旋转，其转速与柴油机转速成正比，并且机油冷却器叶片的旋转仅在高和低两级之间变化。通过液压驱动散热器叶片和安装可变排量泵，冷却风扇可以根据水和油的温度进行无级调速。这减少了冷却风扇的燃料消耗并提高了燃料效率。
⑵配备新开发的小松制主阀
PC3400型矿用挖掘机配备了为其研制的超大型主控阀（图3）。尽管它是小松制主控阀产品中最大的，但通过各种措施抑制了尺寸和重量的增加。另外，通过增加内部路径的直径，减小了压力损失，从而有助于提高燃料效率。 此外，内置电磁比例控制（EPC）的全电子控制，可对操作控制进行微调，从而在复合操作过程中改善手感。这是PC3400型矿用挖掘机的卖点。
3.2提高可靠性
3.2.1大大延长了主要焊接结构的使用寿命
KG矿用挖掘机因其主要焊接结构的长寿命和高可靠性，而在采矿市场上享有很高的声誉。PC3400型矿用挖掘机遵循KG主要焊接结构的设计方法，通过以下措施，实现了轻便、高强度的焊接结构（图4）：
大截面薄壁设计
在应力集中区域采用铸件
全部焊接接头完全熔透
通过对完整的焊接结构进行退火，来消除残余应力。
此外，通过促进同步工程活动来优化铸件形状，和利用CAE技术等方法，提高了生产率和降低成本。
3.2.2改善电气系统和液压系统的可靠性
当前型号矿用挖掘机的主要液压组件由博世力士乐公司（德国）和采埃孚公司（德国）提供。为了进一步提高组件的可靠性，PC3400型矿用挖掘机将采用小松制的90％以上液压组件、减速器以及所有控制器。至于电缆和液压软管的安装评估，通过采用适用于200 t或更小吨位挖掘机且为市场上公认的小松标准，提高了可靠性。
3.3降低了总体拥有成本和生产成本
PC3400型矿用挖掘机的研制还集中在总体拥有成本和生产成本（$/t）上。 通过提高燃油效率，并使用REMAN组件程序，总体拥有成本的增率被抑制到+7％，生产率提高了+31％（相对于当前型号），从而成功降低了18％的生产成本（$/t）。
3.4改善安全性和舒适性
3.4.1配备采矿用的KomVision监控系统
KomVision监控系统是小松矿用挖掘机的标准配置，已在PC2000型矿用挖掘机中得到验证。
通过来自7个摄像头、并在10.4 inch高清显示器上显示的俯视图图像，可以改善对PC3400型矿用挖掘机周围环境的可见性。（图5）
3.4.2改进的登机路径
（1）主梯倾斜45°
为响应采掘设备安全圆桌会议（EMESRT）的要求，PC3400型矿用挖掘机的主梯倾斜45°以确保高度安全。 此外，相对于当前型号，主梯已加宽，从而使登机更容易。
（2）在PC3400型矿用挖掘机的左右两侧装有可伸缩的钢制紧急逃生梯
PC3400型矿用挖掘机在司机室的另一侧还设有一个钢制紧急逃生梯。当发生火灾等紧急事件时，司机可以逃脱。与绳索梯子相比，钢制紧急逃生梯可以确保更稳定的立足点，从而在紧急情况下能够更安全地逃生。（图6）
3.4.3改善司机室舒适度
PC3400型矿用挖掘机使用应用于PC2000型矿用挖掘机的大功率DENSO空调，将司机室的制冷和制热能力提高了43％。操纵杆和开关的布置已得到优化，以减少司机的疲劳感。
3.4.4改善的可维护性
（1）缩短维修通道
通过将日常检查点集中在检查走廊周围，我们的目标是显着缩短日常检查过程中的行进距离，缩短日常检查所需的时间并提高可用性。与当前型号相比，PC3400型矿用挖掘机动力室内的通道宽度和高度也得到了扩展，以确保足够的维护空间。（图7）
（2）清洗机油冷却器更容易
PC3400型矿用挖掘机无需使用高空作业平台即可轻松清洗机油冷却器。这可以通过使用单层滤芯，重新放置冷却风扇并扩展走廊来实现。（图7和图8）
3.4.5简化机器状态管理
通过为PC3400型矿用挖掘机配备最新一代的KOMTRAX Plus系统，除了存储有关机器状况的传统KOMTRAX信息外，现在还可以存储有关操作的数据，例如车辆位置信息。通过与Wi-Fi兼容，使您无需爬上挖掘机连接电缆即可获取数据。
4.结论
尽管KG的当前型号矿用挖掘机以其使用寿命长和主要焊接结构的高可靠性而闻名，但它们暴露出许多电气和液压方面的问题，市场一直在呼吁改善。我们深信，通过利用小松的优势，即提高电气和液压组件可靠性的技术，我们开发了一种具有德国和日本设计优势的高销售价值矿用挖掘机产品。 在小松集团的全力支持下，目前在菲律宾Semirara矿山运用的第一台PC3400型矿用挖掘机，状态良好。 我们希望让我们的客户满意，并支持他们，以增加未来的销售量。
【作者的评论】
PC3400型矿用挖掘机是小松与KG的第一个联合研制项目。已有100多年历史的KG独立开发了矿用挖掘机技术； 因此，我们需要结合小松和KG的技术。由于这是我们的第一次尝试，因此我们面临许多困难，并通过反复试验从KG中学到了很多东西；另一方面，我们希望参与这次联合研制的KG的德国工程师们，也能通过这次联合研制，学习小松的优势，并将其用于KG矿用挖掘机的开发中。最后，我们要感谢为我们研制提供帮助的所有人。
（译于2020年9月19日）
