盧 青

（廣西玉柴重工有限公司，廣西玉林537000）

一種超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)方案設(shè)計(jì)

盧 青

（廣西玉柴重工有限公司，廣西玉林537000）

簡述了一種超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)，它是針對礦井中高瓦斯、通風(fēng)條件差，環(huán)境惡劣的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)。液壓挖掘機(jī)（執(zhí)行單元）中設(shè)有柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電氣系統(tǒng)，具有零排放、防爆、防觸電、超低噪音的特點(diǎn)，為傳統(tǒng)的作業(yè)方案提出新的工法，更高程度上解決機(jī)械化作業(yè)及人員的安全問題。

液壓挖掘機(jī)；超低噪音；防爆；方案

一直以來，液壓挖掘機(jī)都是在整機(jī)平臺(tái)上面搭載柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)作為整機(jī)的動(dòng)力裝置。當(dāng)液壓挖掘機(jī)在礦井下作業(yè)時(shí)，柴油機(jī)會(huì)帶來有毒尾氣排放、噪聲污染等問題，而若采用電動(dòng)機(jī)作為整機(jī)動(dòng)力源時(shí)則存在高壓漏電的風(fēng)險(xiǎn)，可能存在導(dǎo)致人員觸電及因電火花而產(chǎn)生爆炸的安全隱患。而這一種超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)就為了解決以上幾大問題而設(shè)計(jì)的，機(jī)器的動(dòng)力單元和執(zhí)行單元采用獨(dú)立設(shè)置的設(shè)計(jì)方案，因柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)、主液壓泵、散熱裝置及風(fēng)扇設(shè)置在動(dòng)力單元上，這樣執(zhí)行單元（液壓挖掘機(jī)）就消除了這三個(gè)重大噪聲源。因此，該機(jī)器對排放、觸電、電火花、噪音這幾個(gè)問題做到了很好的控制[2]。

1 整機(jī)系統(tǒng)的性能特點(diǎn)[1]

安全第一、以人為本，是本機(jī)器的設(shè)計(jì)理念。根據(jù)GB/T 15706《機(jī)械安全基本概念與設(shè)計(jì)通則》要求，機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)盡可能地根據(jù)定量的因素對每一種危險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評定，并最終依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評定的結(jié)果判斷是否需要減小風(fēng)險(xiǎn)。在礦井作業(yè)中，高分貝噪音對機(jī)器駕駛員耳膜會(huì)造成傷害，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放也會(huì)對人員呼吸造成重大的影響，而礦井中的瓦斯和機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的電火花則是對人身生命的威脅。針對這幾個(gè)影響安全的重要因素，該設(shè)備在設(shè)計(jì)中做到以人為本，消除了引起人身安全隱患的噪音、有害氣體、爆炸、觸電等危險(xiǎn)源。

2 總體設(shè)計(jì)布置方案[3]

該超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)，布置如圖1所示，其中動(dòng)力裝置設(shè)置在地面部份；執(zhí)行單元設(shè)置于地下的礦井中，它實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)沒有電力供給、沒有發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)的普通液壓挖掘機(jī)，但其同樣具有行走、挖掘、回轉(zhuǎn)、裝車等功能；動(dòng)力單元與執(zhí)行單元由液壓膠管通過礦井巷道相連接。

圖1 超低噪音液壓挖掘機(jī)總體方案布置圖

如圖2所示，風(fēng)扇電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇1對液壓油散熱器2進(jìn)行吹風(fēng)散熱；而液壓泵5為執(zhí)行單元提供液壓動(dòng)力，輸高壓液壓油。

圖2 動(dòng)力單元

圖3 所示，防爆空調(diào)系統(tǒng)9由輔助馬達(dá)10帶動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)制冷及溫度調(diào)節(jié)功能；中央回轉(zhuǎn)接頭11連接平臺(tái)13和車架17，液壓膠管從車架17側(cè)面進(jìn)入中央回轉(zhuǎn)接11頭然后到達(dá)平臺(tái)13上的液壓多路閥；中央回轉(zhuǎn)接頭11具有回轉(zhuǎn)特性使執(zhí)行單元上車部份實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)；鏟斗工作裝置12帶有鏟斗具備挖掘、卸土等功能；回油增加泵15由回油增壓馬達(dá)提供動(dòng)力，其功能是對油箱16內(nèi)的液壓油進(jìn)行增壓后輸送到地面部份的動(dòng)力單元。

圖3 執(zhí)行單元

3 超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)分析

超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)工作原理是：動(dòng)力單元僅為執(zhí)行單元提供高壓，低溫的液壓油作為動(dòng)力，液壓油在執(zhí)行單元中完成做功后變成高溫低壓的液壓油回到執(zhí)行單元，然后液壓油進(jìn)行冷卻后再加壓，這樣形成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)循環(huán)。整體方案布置原理圖具體見圖4，其中I為動(dòng)力單元，II為執(zhí)行單元。

圖4 整體方案布置原理圖

具體實(shí)現(xiàn)過程如下：首先動(dòng)力單元中液壓泵將高壓、低溫的液壓油由高壓出油膠管通過巷道到達(dá)井下的執(zhí)行單元，然后從車架側(cè)面進(jìn)入執(zhí)行單元通過中央回轉(zhuǎn)接頭后到達(dá)平臺(tái)上方的液壓多路閥。高壓液壓油在平臺(tái)上的多路閥進(jìn)行流量分配，使執(zhí)行單元具備行走、挖掘、回轉(zhuǎn)、裝車、卸土等功能，而部份液壓油則分配給輔助馬達(dá)為防爆空調(diào)系統(tǒng)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷及溫度調(diào)節(jié)。其中，因中央回轉(zhuǎn)接頭的回轉(zhuǎn)特性使得執(zhí)行單元中的平臺(tái)相對于車架可以實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)。高壓、低溫液壓油經(jīng)過執(zhí)行單元完成做功后轉(zhuǎn)變成高溫、低壓的液壓油回到執(zhí)行單元液壓油箱，再通過回油增壓泵進(jìn)行增壓后經(jīng)過回油膠管7返回到地面的動(dòng)力單元。在動(dòng)力單元中，液壓油通過液壓油散熱器進(jìn)行冷卻，冷卻后形成低溫、低壓液壓油回到動(dòng)力單元液壓油箱，液壓油在液壓油箱內(nèi)進(jìn)行過濾，完成過濾后最后通過液壓泵進(jìn)行增壓形成高壓液壓油繼續(xù)向執(zhí)行單元提供動(dòng)力。這樣，液壓系統(tǒng)就形成了一個(gè)完整的工作循環(huán)。

其中，執(zhí)行單元中的防爆空調(diào)系統(tǒng)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，空調(diào)制冷量、空調(diào)箱風(fēng)速均由液壓手動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)不需要電力供給，實(shí)現(xiàn)純液壓控制。

這樣，執(zhí)行單元具備了液壓挖掘機(jī)所有的行走、挖掘、回轉(zhuǎn)、裝車等功能，它與動(dòng)力單元開形成整體組成超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種超低噪音防爆液壓挖掘機(jī)，適合高瓦斯、通風(fēng)條件差、環(huán)境惡劣的作業(yè)工況，具有零排放、防爆、防觸電、超低噪音的特點(diǎn)。這對生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行改善工人作業(yè)環(huán)境，升級技術(shù)裝備有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 15706-2-2007，機(jī)械安全基本概念與設(shè)計(jì)通則[S].

[2]GB/T 9139-2008，液壓挖掘機(jī)技術(shù)條件[S].

[3]程居山.礦山機(jī)械[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1997.

Scheme Design of Super Low Noise and Explosion Proof Hydraulic Excavator

LU Qing
（Guangxi Yuchai Heavy Industry Co.，Ltd.，Yulin Guangxi 537000，China）

This paper introduces a kind of super low noise and explosion proof hydraulic excavator，which is designed for the characteristics of high gas，poor ventilation condition and bad environment.There is no diesel engine，electric motor and electric system in the hydraulic excavator，which has the characteristics of zero emission，explosion proof，anti shock and super low noise.Put forward a new method for the operation scheme of the traditional security problems，a higher degree of mechanization and personnel to solve.

hydraulic excavator；ultra low noise；explosion proof；scheme

TD421

A

1672-545X（2016）11-0117-03

2016-08-20

盧青（1977-），男，廣西玉林人，工程碩士，主任設(shè)計(jì)師、工程師，研究方向?yàn)楣こ虣C(jī)械。