WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)的研制

王登化

（1.常州科研試制中心有限公司，江蘇 常州 213023；2.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330013；3.江蘇省煤礦井下防爆車輛重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常州 213023）

WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)的研制

王登化1,2,3

（1.常州科研試制中心有限公司，江蘇 常州 213023；2.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330013；3.江蘇省煤礦井下防爆車輛重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常州 213023）

概述了WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理，經(jīng)過對動(dòng)力系統(tǒng)、快換裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，研制出性能可靠和功能強(qiáng)大的WJ-12FB防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)。

防爆；多功能；柴油鏟運(yùn)機(jī)；快換裝置

CLC NO.: U462.1 Document Code:A Article ID: 1671-7988 (2017)20-132-03

防爆鏟運(yùn)機(jī)基本用于煤礦井下巷道掘進(jìn)、路面清理、鏟裝物料、道路平整、卸載和輔助材料運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，為此，數(shù)種工作裝置附件需配備，且要能方便快捷互換；目前我們煤礦上使用的防爆鏟運(yùn)機(jī)基本依靠進(jìn)口，如美國 ATLAS-COPCO WAGNER公司 ST31/2(S)鏟運(yùn)機(jī)、澳大利亞 DO-MINO公司的鏟運(yùn)機(jī)以及英國EIMCO公司ED10、ED6鏟運(yùn)機(jī)等[3]。由于國外產(chǎn)品價(jià)格貴、維修成本高以及備件供應(yīng)難等缺點(diǎn)，因此急需研制國產(chǎn)防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)，尤其是大功率的鏟運(yùn)機(jī)，以滿足我國煤礦上的需求。

1 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

為滿足煤礦對國產(chǎn)大功率鏟運(yùn)機(jī)的需求，江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院與科試集團(tuán)聯(lián)合研制了 WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)，該機(jī)總體結(jié)構(gòu)形式：液力機(jī)械傳動(dòng)，四輪驅(qū)動(dòng)，前后機(jī)架中央鉸接，液壓助力轉(zhuǎn)向，后機(jī)架擺動(dòng)架擺動(dòng)，工作裝置可實(shí)現(xiàn)快捷互換。

此機(jī)配備有推板鏟斗、小吊車、鏟叉、升降平臺等數(shù)種工作裝置附件，各附件可實(shí)現(xiàn)快捷互換，具備一機(jī)多用，其外形尺寸和結(jié)構(gòu)如圖1，表1為關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。

2 關(guān)鍵部件的研發(fā)

2.1 動(dòng)力系統(tǒng)

在2003年之前，我們煤礦井下防爆車輛采用的防爆柴油機(jī)大部分為DEUTZ 公司或CAT公司等國外產(chǎn)品，供貨時(shí)間長且價(jià)格貴。我們研制的 WJ-12FB 多功能防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)采用國產(chǎn)普通柴油機(jī)，通過防爆改造后，成為滿足煤礦井下安全標(biāo)準(zhǔn)的防爆柴油機(jī)。國產(chǎn)防爆柴油機(jī)與國外產(chǎn)品比較，具有供貨及時(shí)與性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，動(dòng)力系統(tǒng)組成見圖2。

圖1 WJ-12FB 鏟運(yùn)機(jī)外形尺寸和結(jié)構(gòu)

表1 WJ-12FB 鏟運(yùn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

圖2 動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

柴油機(jī)采用公司自主開發(fā)的 CKS6114ZLQFB六缸氣啟動(dòng)防爆柴油機(jī)。廢氣處理系統(tǒng)由排氣波紋管、廢氣處理箱及補(bǔ)水箱等構(gòu)成。排氣波紋管采取水冷，其目的是將柴油機(jī)排出的廢氣導(dǎo)入廢氣處理箱，并確保排氣管表溫不高于150℃；廢氣處理箱為水洗式，其用意是進(jìn)一步冷卻和洗滌廢氣，溶解排氣中的部分有害氣體及去除炭煙，并經(jīng)防爆柵欄熄滅廢氣中的火星，以確保排氣安全。

進(jìn)氣系統(tǒng)由空氣濾清器、進(jìn)氣阻火器等構(gòu)成。進(jìn)氣阻火器是為了避免氣缸可能返回的火星直接進(jìn)入大氣，火星經(jīng)它熄滅，不致引燃煤礦井下的可燃易爆氣體。

2.2 前、后機(jī)架

前、后機(jī)架兩大部件鉸接組成整車機(jī)架。前、后機(jī)架可作42°左右相對擺轉(zhuǎn)，車輛轉(zhuǎn)向靠轉(zhuǎn)向油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)向油缸兩端分裝在前、后機(jī)架上。鉸接式轉(zhuǎn)向擁有輕便靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小和操縱方便的優(yōu)點(diǎn)。

由擺動(dòng)架、轉(zhuǎn)向油缸鉸接點(diǎn)、機(jī)架等構(gòu)成后機(jī)架。擺動(dòng)架上安裝驅(qū)動(dòng)橋，擺動(dòng)架能繞兩端的套筒軸中心上下擺動(dòng) 7°。這樣車輛在崎嶇路面行駛依然能四輪落地，具有很好的通過性及穩(wěn)定性。前機(jī)架主要由中央鉸接、翻斗油缸鉸接點(diǎn)、轉(zhuǎn)向油缸鉸接點(diǎn)、舉升油缸鉸接點(diǎn)組成，并剛性連接在前橋上，而工作裝置裝置在前機(jī)架上。

2.3 工作裝置

正六連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置由連桿、快換裝置、大臂、搖臂及各種工作裝置附件等構(gòu)成，通過快換裝置可在各種工作裝置附件之間實(shí)現(xiàn)方便快捷的互換，見圖3、圖4。

圖3 工作裝置（裝備鏟斗）

圖4 工作裝置（裝備鏟叉）

非煤礦山井下鏟運(yùn)機(jī)基本用作出礦石的工作，一般只需鏟斗，而煤礦井下鏟運(yùn)機(jī)因工況復(fù)雜，需配套多種工作裝置附件，以完成井下巷道掘進(jìn)、路面清理、道路平整等工作[3]。傳統(tǒng)鏟運(yùn)機(jī)在換工作裝置附件時(shí)，需靠人力完成更換。因更換附件所需時(shí)間長，導(dǎo)致工作效率極低。而且由于工作裝置附件笨重，故勞動(dòng)強(qiáng)度也大。為達(dá)到各工作裝置附件的快速更換，該鏟運(yùn)機(jī)在連桿、大臂及工作裝置附件連接處加設(shè)一快換裝置（如圖5），能方便快捷地實(shí)現(xiàn)推板鏟斗、鏟叉等多種工作裝置附件間的快速更換，大大拓廣了鏟運(yùn)機(jī)的工作范圍。

圖5 快換裝置

2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)由柴油機(jī)、雙變、前后傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等組成，如圖6所示。其動(dòng)力由飛輪傳給變矩器，再由變矩器輸出，將動(dòng)力傳給變速箱，變速箱的輸出軸經(jīng)傳動(dòng)軸分別與前后驅(qū)動(dòng)橋相連，將動(dòng)力傳遞給前后驅(qū)動(dòng)橋，最后傳給驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪采用實(shí)芯充填輪胎55×19-34，承載能力大，經(jīng)久耐用。

雙變采用美國DANA公司的二合一型變矩器補(bǔ)水箱。變矩器能使傳動(dòng)系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)性，即隨著外負(fù)荷變大，變矩器輸出軸的轉(zhuǎn)速將自動(dòng)減小，同時(shí)扭矩會自動(dòng)增大；當(dāng)外負(fù)荷減小時(shí)，變矩器輸出軸的轉(zhuǎn)速將自動(dòng)增加，而扭矩則自動(dòng)減小，它在一定范圍內(nèi)等同于自動(dòng)調(diào)節(jié)的無級變速器。

圖6 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.5 轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)

為適應(yīng)巷道有限空間運(yùn)輸和作業(yè)，采用中央鉸接車架轉(zhuǎn)向方式。雙作用油缸安裝在前后車架上，活塞桿端與后車架相連，缸頭則與前車架相連，活塞靠液力作用推動(dòng)前、后車架相對偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。它主要由全液壓轉(zhuǎn)向器、優(yōu)先閥、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向油缸、齒輪泵等構(gòu)成。

全液壓轉(zhuǎn)向器主要由配油和計(jì)量兩部分組成，在動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)它起計(jì)量馬達(dá)的角色，以保證流進(jìn)油缸的流量和方向盤轉(zhuǎn)角成正比。此轉(zhuǎn)向器擁有FKA閥塊，閥塊中包含單向閥、雙向緩沖閥和溢流閥。

2.6 電氣保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)

本鏟運(yùn)機(jī)有一套新型的電氣保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)，是對鏟運(yùn)機(jī)的柴油機(jī)表溫（148±2℃）、排氣溫度（68±2℃）、機(jī)油壓力（0.08±0.02MPa）、柴油機(jī)水溫（95±2℃）、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（2600±50rpm）等實(shí)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，一但超標(biāo)，立即聲光報(bào)警并在延時(shí)30s內(nèi)自動(dòng)停機(jī)。

3 小結(jié)

我們所研發(fā)的 WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運(yùn)機(jī)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)適應(yīng)外界阻力變化，進(jìn)行無級變速，這樣外界阻力的突變對柴油機(jī)并無直接影響；

（2）前后橋四輪驅(qū)動(dòng)，后機(jī)架擺動(dòng)架擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力大、爬坡能力強(qiáng)，適應(yīng)井下路況；

（3）中央鉸接式車架，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小；

（4）全液壓濕式多盤制動(dòng)器制動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠；

（5）工作裝置卸載高度高，能直接對井下運(yùn)礦車卸載；

（6）可在鏟斗、升降平臺、鏟叉等多種工作裝置間快速更換，更換效率高。

[1] 劉梅云.WJ-4FB 煤礦低矮型防爆柴油機(jī)鏟運(yùn)車[J].煤礦機(jī)械,2010,31(3)：147-149.

[2] 石嵐.CLX3 型防爆膠輪鏟運(yùn)車的設(shè)計(jì)開發(fā)[J].煤炭科技,2011,37(7)：79-81．

[3] 張秋根,饒俊良.WJ-6FB防爆多功能柴油鏟運(yùn)機(jī)概述[J].礦山機(jī)械,2010,38(11)：35-37.

The development of WJ - 12FB multi-functional explosion-proof diesel LHD

Wang Denghua1,2,3
( 1.Changzhou Development & Manufacture Center Co., Ltd., Jiangsu Changzhou 213023; 2.Jiangxi Vocational College of Mechanical & Electrical Technology, Jiangxi Nanchang 330013; 3.Jiangsu Key Laboratory of Coal Mine Explosion Proof Vehicles, Jiangsu Changzhou 213023 )

Overview the structure and principle of WJ-12FB multi-functional explosion-proof diesel load-haul dumper(LHD), Through to the improvement design of the power system、quickly-replacing device、braking system、transmission system、hydraulic system and the protect monitoring system, developed the reliable performance and powerful WJ-12FB explosion-proof diesel LHD.

explosion-proof; multi-functional; diesel LHD; quickly-replacing device

U462.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)20-132-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.046

王登化，男，1980年生，碩士研究生，講師，主要從事礦山輔助運(yùn)輸設(shè)備的研發(fā)。