石 嵐

(中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院,山西省太原市,030006)

CL X 3型防爆膠輪鏟運車的設(shè)計開發(fā)

石 嵐

(中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院,山西省太原市,030006)

介紹了CLX3型防爆膠輪鏟運車的主要結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)參數(shù),重點闡述了傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的特點。介紹了出廠試驗及井下工業(yè)性試驗的情況,結(jié)果表明,該鏟運車性能可靠,具有較強的適用性,能夠滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的要求。

短壁工作面 防爆 鏟運車 研制

近年來,為了解決大量的礦井煤柱及不規(guī)則塊段煤的開采難題,我國多處礦區(qū)引入了以連續(xù)采煤機為核心的短壁機械化開采工藝。防爆膠輪鏟運車是短壁機械化開采設(shè)備中連續(xù)采煤機后配套設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備之一,主要用于前進(jìn)式采煤、房柱式采煤等煤礦短壁開采工作面中。其作用是清理巷道中的浮煤、運輸煤炭以及搬運機電設(shè)備和物料等。

上世紀(jì)90年代末,神華集團(tuán)神東公司引入首臺488型防爆膠輪鏟運車,之后陸續(xù)引入488GLBC、UN 488等多種型號的鏟運車,用在神東公司各煤礦短壁開采工作面和煤巷掘進(jìn)工作面中。但是,由于進(jìn)口設(shè)備配件采購周期長,價格昂貴,鏟運車在多數(shù)煤礦推廣應(yīng)用受到制約。目前我國使用的防爆膠輪鏟運車還是依靠進(jìn)口,CLX3型防爆膠輪鏟運車(以下簡稱鏟運車)的研制成功,完成了國產(chǎn)短壁機械化開采成套裝備的整體配套。

1 鏟運車的主要技術(shù)參數(shù)

CLX3型防爆膠輪鏟運車整車質(zhì)量為20 t,鏟斗容積3.28 m3,額定載重5 t,最大載重7.5 t,外形尺寸8610 mm×2900 mm×1645(1747)mm,轉(zhuǎn)彎半徑向內(nèi)為3.73 m、向外為7.18 m,爬坡能力為10°,

牽引速度空載時為7.5 km/h,滿載時為5 km/h,牽引電機功率36.775 kW,蓄電池容量980 A·h,蓄電池電壓64 V,充電時間8 h,泵電機功率7.723 kW,系統(tǒng)壓力15 M Pa。

2 鏟運車的結(jié)構(gòu)特點

2.1 整體結(jié)構(gòu)特點

鏟運車主要由鏟斗、前機架、后機架、蓄電池、蓄電池托架、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、駕駛操縱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成,見圖1。

鏟運車前后機架鉸接相連,以鉸軸為旋轉(zhuǎn)中心,通過操縱2個轉(zhuǎn)向油缸的伸縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)向;鏟斗與前機架通過銷軸聯(lián)接,在左右兩根油缸的作用下可以方便靈活地升降;鏟斗上裝有卸料推板組件,在油缸的作用下,可以快捷干凈地卸料;蓄電池托架同樣以銷軸與后機架聯(lián)接,由油缸控制其升降;駕駛員側(cè)向操作,便于前、后雙向運行。

圖1 鏟運車結(jié)構(gòu)示意

2.2 傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)是鏟運車的主要工作部分,其可靠性決定了鏟運車在不同路面的行走能力。傳動系統(tǒng)包括牽引電機、減速器、傳動軸和驅(qū)動橋等,如圖2所示。牽引電機為直流電機,可實現(xiàn)鏟運車的無級調(diào)速。為提高驅(qū)動能力,鏟運車采用四輪驅(qū)動方式。

圖2 傳動系統(tǒng)

2.3 制動系統(tǒng)

鏟運車的制動系統(tǒng)包括2套制動裝置,即工作制動和駐車制動。

工作制動用于鏟運車在行車過程中減速或停車,它由內(nèi)置于驅(qū)動橋的多片濕式摩擦片式制動器來實現(xiàn),其工作原理為液壓制動彈簧釋放。

駐車制動用于鏟運車的停車制動和緊急制動,駐車制動由安裝在減速器輸出軸一側(cè)的一個單片干式摩擦制動器來實現(xiàn),其工作原理為彈簧制動液壓釋放。

2.4 液壓系統(tǒng)

鏟運車的液壓系統(tǒng)為開式系統(tǒng),系統(tǒng)泵站由直流電機驅(qū)動齒輪泵,分別向油缸回路和制動回路供壓力油。液壓系統(tǒng)原理見圖3。油缸回路包括7個油缸,可以完成鏟運車轉(zhuǎn)向,鏟斗升降、卸煤、動力輸出,電瓶裝卸等動作;制動回路由液壓動力推動制動器活塞壓緊或釋放彈簧,從而實現(xiàn)工作制動、駐車制動釋放以及差速鎖控制等功能。在系統(tǒng)中增加手動泵輔助動力源,可使車輛在沒有電源時,通過手動泵解除制動而移動車輛。

圖3 鏟運車液壓原理圖

2.5 電氣系統(tǒng)

圖4 鏟運車電氣系統(tǒng)原理圖

電氣系統(tǒng)由蓄電池組、隔爆型斷路器箱、隔爆型電控箱、隔爆型操作箱、組合擴音電話、礦用隔爆型運輸機械照明燈、礦用隔爆型電纜連接器、甲烷傳感器、礦用本質(zhì)安全型角位移傳感器及驅(qū)動鏟運車各工作機構(gòu)的電機和連接電纜組成。電氣系統(tǒng)原理見圖4。鏟運車由車載蓄電池提供電源,蓄電池外設(shè)斷路器,作為電氣系統(tǒng)總開關(guān)。電氣系統(tǒng)使用PLC作為外圍控制器,根據(jù)操作信號通知IGBT驅(qū)動模塊控制電機運行,并實現(xiàn)電機的過流過載保護(hù)。IGBT驅(qū)動模塊核心采用DSP技術(shù),控制IG-BT實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制,同時實現(xiàn)電機的過熱保護(hù)、失速保護(hù)等。電機、照明燈出現(xiàn)漏電時,漏電保護(hù)功能可實現(xiàn)閉鎖,使電機無法啟動,照明燈無法打開。

3 鏟運車試驗情況

3.1 出廠試驗

鏟運車在出廠前經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,模擬各種工況,在水平路面空載、滿載及10°坡道路面滿載情況下進(jìn)行車速、行車制動和駐車制動試驗。鏟運車在10°坡道上滿載停車,能夠可靠駐車,再次啟動時能順利啟車;測量鏟車內(nèi)、外轉(zhuǎn)彎半徑,是否滿足設(shè)計性能。

太原研究院質(zhì)量管理部組織檢測中心的檢驗人員對地面試驗進(jìn)行了全面跟蹤,并根據(jù)鏟運車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求,對鏟車進(jìn)行了全項逐一檢驗,經(jīng)檢驗、測試,該車的各項性能指標(biāo)均達(dá)到了《CLX3型防爆膠輪鏟運車》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 井下工業(yè)性試驗

鏟運車于2009年10月-2010年3月在神華集團(tuán)神東煤炭分公司哈拉溝煤礦進(jìn)行了井下工業(yè)性試驗,總計試驗138 d。試驗期間完成了清理浮煤、運送大型物件和輔助搬家倒面等工作,圓滿完成了井下工業(yè)性試驗任務(wù),并通過了中國煤炭學(xué)會的鑒定。到目前為止,該樣機在井下工作正常,效果良好。

試驗結(jié)果表明:CLX3型鏟運車能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需要,設(shè)備的各項指標(biāo)達(dá)到了國產(chǎn)化的要求,整機性能基本達(dá)到進(jìn)口同類機型的水平。

4 鏟運車的特點

(1)可靠性高。采用IGBT直流調(diào)速和控制技術(shù),實現(xiàn)運行速度連續(xù)調(diào)節(jié),運行平穩(wěn)、震動小、性能可靠。

(2)適應(yīng)性強。采用大功率防爆機載蓄電池動力源,避免了拖電纜的局限性。

(3)前后機架采用鉸接結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)彎半徑小。

(4)地隙大,對底板起伏程度的適應(yīng)性更強。

(5)工作高度低。鏟斗采用三級油缸推板式卸料方式,卸料時直接將物料沿鏟斗平面推出,不需抬起、翻轉(zhuǎn)鏟斗,特別適用于在薄煤層、低矮巷道及空間高度有限的地方卸料。

[1] 李春英,樊運平.TY3DFB型防爆鏟運車的設(shè)計研究[J].中國煤炭,2004(8)

[2] 王虹.我國短壁機械化開采技術(shù)與裝備發(fā)展前景[C].2007年短壁機械化開采專業(yè)委員會學(xué)術(shù)研討會論文集,2007

[3] 趙學(xué)社.煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2007(4)

[4] 雷煌.履帶行走式錨桿鉆車的研制[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008(8)

[5] 馮冠學(xué).連續(xù)采煤機開采工藝在上灣礦井中的使用[J].煤炭工程,2002(4)

[6] 張鐵柱,霍煒.汽車原理教程[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003

[7] 高宇,石濤.淺析井下工程鉸接式車輛液壓轉(zhuǎn)向主要影響參數(shù)[C].短壁機械化開采專業(yè)委員會學(xué)術(shù)研討會論文集,2007

Design and development of CLX3-type explosion-proof rubber-tyred forklift

Shi Lan
(Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

The main structural characteristics and technical parameters of CLX3-type explosion-pro of rubber-tyred forklift were introduced,in which the transmission,braking,hydraulic and electrical systems were emphatically described.The factory test and the industrial test in the coal mine show ed that the forklift quality was credible and stable,with strong applicability to meet the production requirements in the coalmine.

short wall mechanized working face,explosion-proof,forklift,development

TD421

A

石嵐(1974-),四川成都人,高級工程師,1996年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院機械設(shè)計與制造專業(yè),主要從事煤礦機械的設(shè)計與開發(fā)工作。

(責(zé)任編輯 張艷華)