中國挖掘機世界領先，一鏟子能挖135噸煤

2012年6月5日，中國自主研發設計製造的目前世界上規格最大、技術性能最先進、生產能力最高的礦用挖掘機WK-75正式下線，並成功交付使用。

（一）世界最大挖掘機長什麼樣？

這個挖掘機長這樣：

你肯定會驚訝，這是挖掘機還是鏟車啊，傳說中紅遍大江南北的挖掘機，難道不應該是這樣的：

或者是這樣的么？

我一定是看了假挖掘機（捂臉）。

相信我，你沒有看錯，上面那個大傢伙也是挖掘機，只不過，我們平時看到的用來挖坑、蓋房子、搬磚甚至開啤酒瓶、炒菜的挖掘機都屬於液壓式挖掘機（靠液壓的方式傳動），能看到挖掘機臂上的銀白色液壓桿，而今天要介紹的大型挖掘機WK-75則屬於機械式，它沒有液壓裝置，而是通過鋼索滑輪組、鋼絲繩、齒輪齒條等機械來進行動力傳遞。

所謂反常必有妖，這樣造型「詭異」的挖掘機也是有著不同尋常的使命——它是礦用挖掘機，主要用於國內外大型露天煤礦、鐵礦及有色金屬礦山的剝離和采裝作業，可以說和我們之前介紹過的礦用自卸車有著相同的應用環境。

（二）礦用挖掘機為什麼一直在「做大」？

礦用機械必須滿足的第一個要求就是：大！

WK-75號稱世界最大，那麼它到底有多大呢？讓我們來看一組數據：

高度：從履帶到頂部，高達23.5米，相當於8層樓高；

總重量：近2000噸，如果全部拆卸，需要40節火車皮才能一次運走；

體積：長37.5米，寬17.3米，體量比一個籃球場還要大；

鏟斗：標準斗容75立方米，一斗可以挖掘135噸物料，每小時採礦能力達12000噸，應用於大型煤礦中，一個月的煤炭開採量可達到500萬噸，相當於一座大型煤礦一年的產量。

（WK-75的鏟斗）

得力于山西省豐富的煤炭資源，其實在WK-75之前，55立方米斗容的礦用挖掘機WK-55於2008年就在太原成功下線，這已經是當時世界上最大的礦用機械式挖掘機了。

（三）WK-75礦用挖掘機攻克了哪些技術難點？

正所謂羅馬不是一天建成的，生產WK-75需要的是日積月累的技術沉澱。和大多數的工程裝備一樣，中國礦用挖掘機的自主研發也是實現了從模仿跟隨到引領趕超的過程。

早在1961年5月，中國就模仿蘇聯的技術成功試製了國內第一台4立方米礦用挖掘機WK-4，該挖掘機在內蒙古赤峰平庄煤礦使用至今（不得不服氣的質量）。

（1960年版5元紙幣背面為從蘇聯引進和仿製的挖掘機）

1977年，國內首台10立方米礦用挖掘機WK-10試製成功，其第二代產品WK—10A型獲1985年國家科學技術進步二等獎。

1983年，中國開始與美國開展合作，並於1986年3月生產出標準斗容19.11立方米的2300XP型挖掘機。但與外方合作並非長久之計，中國在合作中只能進行配套生產，無法掌握核心技術，導致20立方米以上大型挖掘機成為自主研製的瓶頸。

然後不用說，雙方的合作鬧掰，我們開始自己單幹，經過不斷探索，終於成功實現超越。這個過程中，有著數不清的技術難點需要攻堅，這裡選幾個WK-75的技術挑戰分享給大家。

1.機械系統：大功率變頻驅動技術應用於齒輪-齒條推壓式系統

WK-75採用齒輪-齒條推壓式的傳動方式，其原理和常見的液壓式挖掘機有較大不同。

（WK-75鏟斗工作示意圖）

從圖中可以看出，當WK-75處於工作狀態，齒輪-齒條所產生的作用力以及鋼絲繩的拉力共同作用，使得鏟斗舉起。它所採用的齒輪-齒條傳動方式剛性強，針對露天礦中針對鏟裝鬆散度差、塊狀多、爆破差且有根底的物料產裝效率高。

2.電氣系統：交流變頻電機及其控制系統代替美國可控硅供電技術

當時與美國公司鬧掰了，我們沒有獲得的一項重要技術就是可控硅供電技術。可控硅，又稱晶閘管，是電力電子技術中不可或缺的元件，在交流電變直流電的整流過程中有著重要的應用。

這項技術之所以重要，是因為美國的電驅動-傳動系統中，採用的是「晶閘管變流器-直流電動機」，將交流電轉換成直流電後，驅動直流電機運行。可控硅的特點是可以以小博大，通過很小的功率來控制幾千伏的高壓電。但同樣也有著靜態及動態的過載能力較差；容易受干擾而誤導通，在礦用挖掘機惡劣的工作條件下，經常會出現很大的過載衝擊，因此，即使美國公司的技術先進，他們的產品也不可避免地出現維修工作量大、效率較低等問題。

3. 加工裝配：大零件生產裝配超過已有加工能力，許多過程專門設計調整

儘管有了可行的技術方案，WK-75這樣的大傢伙的實際生產裝配過程也是不簡單，光是焊接過程中的焊條就用了40多噸。

很多巨大的零部件已經超過了現有加工設備的最大能力。比如WK-75的底架梁長9.4米，寬5.7米，而當時工廠中最大的天橋銑床的寬度僅有5.6米，怎麼辦？最後工廠的技術人員將天橋銑床的橫樑限位臨時拆除，才完成零件的加工。

底架梁重大138噸，超過廠房內行車的100噸的最大起重量，為此特意增加4個起吊點，使用兩台行車聯合起吊。

在加工中央樞軸、提升捲筒以及制動輪、驅動輪這樣的大部件的時候，為保證質量和精度，工人們專門設計自製了一套用於加工這些部件的新型刀具，使之達到了工藝要求。

技術人員甚至還想出了以車床取代磨床這樣的點子，有效解決了在中央樞軸的拋光過程中磨床不夠大的問題。

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