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

順槽用防爆電動(dòng)膠輪車的設(shè)計(jì)研究

蔡向宇
（冀中能源機(jī)械裝備集團(tuán)石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)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(yùn)輸?shù)匿囯姵啬z輪車，詳細(xì)闡述了此車的整體結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)，并對整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。該車具有無污染、低噪聲的特點(diǎn)，其外形尺寸小，可雙向駕駛，運(yùn)輸速度快，機(jī)動(dòng)靈活，安全可靠，運(yùn)行成本低，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

防爆電動(dòng)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(yùn)輸，為綜采工作面運(yùn)送小型設(shè)備和物料，順槽巷道的特點(diǎn)是通道狹窄，上下坡道多，路面條件差。目前國內(nèi)應(yīng)用于順槽運(yùn)輸?shù)臒o軌膠輪車寬度通常在1.4m以上，難以適應(yīng)非常狹窄的巷道，而且，全部以防爆柴油機(jī)為動(dòng)力，由于順槽巷道中通風(fēng)差，發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣嚴(yán)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(dòng)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(diǎn)，外形尺寸小，可應(yīng)用于非常狹窄的巷道。

1　設(shè)計(jì)方案

該車以防爆鋰電池為動(dòng)力源，采用礦用隔爆變頻牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，行車制動(dòng)采用液壓濕式制動(dòng)器，駐車制動(dòng)為失效安全型，液壓助力轉(zhuǎn)向。我們充分考慮了順槽巷道的特點(diǎn)，該車外形尺寸小，軸距小，轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向靈活，驅(qū)動(dòng)方式為四輪驅(qū)動(dòng)，采用雙向駕駛結(jié)構(gòu)，車輛到達(dá)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(xiǎn)的礦井，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

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

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

1.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。整車由隔爆型變頻牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)電機(jī)分別固定在集成了減速箱的前后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋上，省去了變速箱、傳動(dòng)軸等中間環(huán)節(jié)，傳動(dòng)效率很高。電機(jī)功率11kW，直接帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋，不需換檔，操控簡單。四輪驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力強(qiáng)勁，輪胎選用大花紋充填式實(shí)心胎，耐磨性好，可適應(yīng)順槽巷道的復(fù)雜路況。

1.5 車廂。車廂布置在兩個(gè)駕駛室之間，為側(cè)開門結(jié)構(gòu)，設(shè)有側(cè)向舉升裝置，操縱液壓閥可實(shí)現(xiàn)車廂的自動(dòng)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(dòng)保護(hù)裝置、防爆充電機(jī)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(yùn)輸要求；防爆充電機(jī)可以在井下為車輛充電，充電時(shí)間短，可以在工作間隙完成充電。每個(gè)駕駛室都設(shè)有控制箱和操作箱，可以實(shí)現(xiàn)互鎖，避免誤操作。當(dāng)車輛發(fā)生故障或外部環(huán)境不適合車輛運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)可以及時(shí)報(bào)警或自動(dòng)斷電，保證了行車安全。

1.7 制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)系統(tǒng)包括行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)（緊急制動(dòng)）兩套各自獨(dú)立的系統(tǒng)。行車制動(dòng)為液壓制動(dòng)和電回饋制動(dòng)共同起作用，液壓制動(dòng)系統(tǒng)由濕式制動(dòng)器、制動(dòng)閥、蓄能器、液壓膠管等組成，濕式制動(dòng)器安裝在四個(gè)車輪上，通過腳踏式液壓閥控制制動(dòng)力大小，蓄能器保證車輛在電機(jī)停止工作的狀態(tài)下仍具備十次以上的有效制動(dòng)能力，保證了行車安全；電回饋制動(dòng)可以避免液壓制動(dòng)器過熱，同時(shí)可以為電池充電，提高車輛續(xù)航里程。駐車制動(dòng)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(jī)停止工作時(shí)仍具備足夠的制動(dòng)能力。整車制動(dòng)平穩(wěn)可靠，制動(dòng)力大，制動(dòng)距離短，可滿足安全行車要求。

1.8 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向?yàn)橐簤褐κ?，由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向泵提供動(dòng)力，轉(zhuǎn)向輕便靈活，操控性好。

2　技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 小尺寸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)了專用窄型車橋，具備足夠的承載能力，具有驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向功能，集成了大速比減速箱和濕式制動(dòng)器。

2.2 雙向駕駛電氣控制技術(shù)。該車為雙向駕駛，在每個(gè)駕駛室都可完成所有操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)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(yùn)行安全。

2.3 雙向駕駛轉(zhuǎn)向技術(shù)。由于前后兩個(gè)車橋都具備轉(zhuǎn)向功能，要保證在一側(cè)駕駛時(shí)，另一側(cè)的轉(zhuǎn)向不影響車輛運(yùn)行。我們在每個(gè)車橋上都設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向鎖止機(jī)構(gòu)，操作方便，當(dāng)用前橋轉(zhuǎn)向時(shí)，后橋轉(zhuǎn)向功能鎖止，不再轉(zhuǎn)向，對車輛運(yùn)行無干擾。在轉(zhuǎn)彎空間很小時(shí)，也可控制兩車橋同時(shí)轉(zhuǎn)向，減小了回轉(zhuǎn)半徑，方便轉(zhuǎn)彎。

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

結(jié)語

順槽電動(dòng)膠輪車是一種技術(shù)領(lǐng)先的新型車輛，相對于防爆柴油機(jī)順槽車，其具有節(jié)能環(huán)保、低噪聲、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，該車外形尺寸小、動(dòng)力強(qiáng)勁、續(xù)航里程長、運(yùn)輸效率高，可廣泛應(yīng)用于煤礦井下順槽巷道的設(shè)備和物料運(yùn)輸，市場前景廣闊，可為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表1

圖1

[1]程玉軍.WC2型順槽用防爆膠輪車的設(shè)計(jì)研究[J].煤礦機(jī)械，2012（04）：6-8.

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