順槽用防爆電動膠輪車的設計研究

蔡向宇（冀中能源機械裝備集團石家莊煤礦機械有限責任公司，河北　石家莊　051431）

順槽用防爆電動膠輪車的設計研究

蔡向宇
（冀中能源機械裝備集團石家莊煤礦機械有限責任公司，河北石家莊051431）

本文介紹了一種用于煤礦井下順槽巷道中物料運輸?shù)匿囯姵啬z輪車，詳細闡述了此車的整體結構和技術特點，并對整車驅動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)等關鍵技術進行了介紹。該車具有無污染、低噪聲的特點，其外形尺寸小，可雙向駕駛，運輸速度快，機動靈活，安全可靠，運行成本低，減輕了工人的勞動強度。

防爆電動順槽車；鋰電池；無污染；低噪聲；雙向駕駛

順槽車主要用于煤礦井下順槽巷道輔助運輸，為綜采工作面運送小型設備和物料，順槽巷道的特點是通道狹窄，上下坡道多，路面條件差。目前國內(nèi)應用于順槽運輸?shù)臒o軌膠輪車寬度通常在1.4m以上，難以適應非常狹窄的巷道，而且，全部以防爆柴油機為動力，由于順槽巷道中通風差，發(fā)動機排放的廢氣嚴重污染了巷道環(huán)境，危害井下職工的身體健康。為解決這些問題，我們研制了一種以防爆鋰電池為動力的順槽膠輪車，車體寬度為1.2m，其具有零排放、無污染、低噪聲的特點，外形尺寸小，可應用于非常狹窄的巷道。

1　設計方案

該車以防爆鋰電池為動力源，采用礦用隔爆變頻牽引電機驅動，行車制動采用液壓濕式制動器，駐車制動為失效安全型，液壓助力轉向。我們充分考慮了順槽巷道的特點，該車外形尺寸小，軸距小，轉彎半徑小，轉向靈活，驅動方式為四輪驅動，采用雙向駕駛結構，車輛到達迎頭工作面后可以直接換向駕駛，無需調(diào)頭。整車防爆安全可靠，適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險的礦井，主要技術參數(shù)見表1。

1.2 車體。車體以高強度鋼板制成，前后各有一個駕駛室，布置著儀表臺、控制箱、方向盤等部件，每個駕駛室都可獨立操作。

1.3 車架。車架以高強度方管焊接而成，承載著司機室、車廂、電源箱等部件，通過鋼板彈簧與車橋相連。

1.4 驅動系統(tǒng)。整車由隔爆型變頻牽引電機驅動，兩臺電機分別固定在集成了減速箱的前后驅動轉向橋上，省去了變速箱、傳動軸等中間環(huán)節(jié)，傳動效率很高。電機功率11kW，直接帶動驅動轉向橋，不需換檔，操控簡單。四輪驅動，動力強勁，輪胎選用大花紋充填式實心胎，耐磨性好，可適應順槽巷道的復雜路況。

1.5 車廂。車廂布置在兩個駕駛室之間，為側開門結構，設有側向舉升裝置，操縱液壓閥可實現(xiàn)車廂的自動舉升，卸料效率高。

1.6 電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)由防爆電源箱、控制器箱、操作箱、自動保護裝置、防爆充電機等組成。電源箱容量為32kW·h，可以保證車輛續(xù)航能力不低于60km，完全可以滿足順槽巷道的運輸要求；防爆充電機可以在井下為車輛充電，充電時間短，可以在工作間隙完成充電。每個駕駛室都設有控制箱和操作箱，可以實現(xiàn)互鎖，避免誤操作。當車輛發(fā)生故障或外部環(huán)境不適合車輛運行時，自動保護系統(tǒng)可以及時報警或自動斷電，保證了行車安全。

1.7 制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)包括行車制動和駐車制動（緊急制動）兩套各自獨立的系統(tǒng)。行車制動為液壓制動和電回饋制動共同起作用，液壓制動系統(tǒng)由濕式制動器、制動閥、蓄能器、液壓膠管等組成，濕式制動器安裝在四個車輪上，通過腳踏式液壓閥控制制動力大小，蓄能器保證車輛在電機停止工作的狀態(tài)下仍具備十次以上的有效制動能力，保證了行車安全；電回饋制動可以避免液壓制動器過熱，同時可以為電池充電，提高車輛續(xù)航里程。駐車制動器為失效安全型，安裝在集成于車橋的減速箱上，保證車輛在液壓系統(tǒng)發(fā)生故障或電機停止工作時仍具備足夠的制動能力。整車制動平穩(wěn)可靠，制動力大，制動距離短，可滿足安全行車要求。

1.8 轉向系統(tǒng)。轉向為液壓助力式，由電機帶動轉向泵提供動力，轉向輕便靈活，操控性好。

2　技術創(chuàng)新點

2.1 小尺寸驅動轉向橋的設計。由于整車尺寸限制，要求車橋安裝輪胎后的寬度不超過1.2m，我們設計了專用窄型車橋，具備足夠的承載能力，具有驅動和轉向功能，集成了大速比減速箱和濕式制動器。

2.2 雙向駕駛電氣控制技術。該車為雙向駕駛，在每個駕駛室都可完成所有操作，同時實現(xiàn)了兩個駕駛室之間的部分操作功能互鎖，以避免誤操作，保證車輛運行安全。

2.3 雙向駕駛轉向技術。由于前后兩個車橋都具備轉向功能，要保證在一側駕駛時，另一側的轉向不影響車輛運行。我們在每個車橋上都設計了轉向鎖止機構，操作方便，當用前橋轉向時，后橋轉向功能鎖止，不再轉向，對車輛運行無干擾。在轉彎空間很小時，也可控制兩車橋同時轉向，減小了回轉半徑，方便轉彎。

2.4 窄型整體式車架的設計。在具備足夠承載能力的前提下，盡量減小車架外形尺寸。

結語

順槽電動膠輪車是一種技術領先的新型車輛，相對于防爆柴油機順槽車，其具有節(jié)能環(huán)保、低噪聲、安全性高的優(yōu)點，該車外形尺寸小、動力強勁、續(xù)航里程長、運輸效率高，可廣泛應用于煤礦井下順槽巷道的設備和物料運輸，市場前景廣闊，可為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

表1

圖1

[1]程玉軍.WC2型順槽用防爆膠輪車的設計研究[J].煤礦機械，2012（04）：6-8.

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