【摘要】講述了防爆電動(dòng)膠輪車應(yīng)用于煤礦井下的重要意義，介紹了一種礦用防爆鋰電池?zé)o軌膠輪運(yùn)人車的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)闡述了此車的整體結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)整車電氣系統(tǒng)、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。

【關(guān)鍵詞】礦用防爆；鋰電池；電動(dòng)無(wú)軌膠輪運(yùn)人車；控制原理；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

引言

防爆無(wú)軌膠輪車是一種煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備，相對(duì)于軌道運(yùn)輸，它可以極大的提高煤礦運(yùn)輸效率，安全性也更高。目前，國(guó)內(nèi)煤礦井下運(yùn)行的無(wú)軌膠輪車，除極個(gè)別車型外，全部采用防爆柴油機(jī)為動(dòng)力，柴油機(jī)的噪聲和尾氣排放給井下環(huán)境帶來(lái)較大污染，嚴(yán)重威脅著井下職工的身心健康。另外，柴油機(jī)本身存在防爆安全隱患，使用、維護(hù)成本也很高。礦用防爆鋰電池?zé)o軌膠輪車的研發(fā)和應(yīng)用可以有效的解決這些問(wèn)題，它以礦用隔爆型動(dòng)力鋰電池為動(dòng)力源，低噪聲、零排放，防爆安全可靠，使用、維護(hù)成本低。目前，用于接送職工上下班的運(yùn)人車在煤礦應(yīng)用很多，因此，我們研制了一種礦用防爆電動(dòng)無(wú)軌膠輪運(yùn)人車，以取代防爆柴油機(jī)膠輪車用于井下人員運(yùn)輸。

1.總體方案

該車采用加強(qiáng)型底盤，車廂以小型客車的車廂改制而成，以防爆鋰電池電源箱為動(dòng)力源，采用礦用隔爆變頻牽引電機(jī)加減速箱的驅(qū)動(dòng)方式，前輪驅(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，前后懸架均裝有筒式減震器。整車重量分配合理，結(jié)構(gòu)緊湊，操控性好，動(dòng)力強(qiáng)勁，可適應(yīng)井下復(fù)雜的巷道條件，車廂空間大，乘坐舒適，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，整車主要技術(shù)參數(shù)見表1。

1.1整車結(jié)構(gòu)

整車由車廂1、制動(dòng)系統(tǒng)2、車架3、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4、傳動(dòng)系統(tǒng)5、懸架系統(tǒng)6、電氣系統(tǒng)7組成，如圖1

1.2車廂

以小型客車的車廂為原型，根據(jù)各部件的布局，對(duì)其局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改制，并且按照煤安要求，將內(nèi)飾更換為符合煤礦安全要求的材料。

1.3制動(dòng)系統(tǒng)

制動(dòng)系統(tǒng)包括行車制動(dòng)和緊急制動(dòng)（駐車制動(dòng)）兩套各自獨(dú)立的系統(tǒng)。行車制動(dòng)包括液壓制動(dòng)和電回饋制動(dòng)，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(guò)腳踏式液壓閥控制其制動(dòng)力，蓄能器保證車輛在電機(jī)停止工作的狀態(tài)下仍具備一定的制動(dòng)能力，保證行車安全；電回饋制動(dòng)可以避免液壓制動(dòng)器過(guò)熱，同時(shí)可以為電池充電。駐車制動(dòng)器為失效安全型，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、制動(dòng)距離均滿足礦用膠輪車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.4轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向泵、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向器、方向盤等組成，轉(zhuǎn)向泵由電機(jī)帶動(dòng)，為液壓助力轉(zhuǎn)向器提供動(dòng)力，助力系統(tǒng)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)向輕便靈活，操控性好，當(dāng)液壓助力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，也能用力操縱方向盤使車輛實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，有效保證了行車安全。

1.5傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)由礦用隔爆型變頻牽引電機(jī)、減速箱、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋等組成，電機(jī)功率60kw，通過(guò)減速箱帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋，不需換檔，操控性好，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，效率高。由于采用前驅(qū)方式，后橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以保證車廂內(nèi)部足夠高（1.7米左右），乘坐空間大，乘員活動(dòng)自如。

1.6懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)包括前后鋼板彈簧和筒式減震器，前懸架裝有防側(cè)傾裝置，彈簧剛度設(shè)計(jì)合理，與減震器共同起作用，保證了乘坐舒適性。

1.7電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由防爆電源箱、變頻器、控制箱、傳感器、自動(dòng)保護(hù)裝置、通訊系統(tǒng)、顯示儀表等組成。電源箱總?cè)萘繛?4kwh，保證車輛具有足夠的續(xù)航能力；變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，保證車輛平穩(wěn)運(yùn)行；當(dāng)車輛發(fā)生故障時(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；通訊裝置可以實(shí)時(shí)采集車輛及環(huán)境信息，并將信息傳輸?shù)降孛婵刂浦行摹?/p>

2.技術(shù)特點(diǎn)

2.1安全可靠的防爆電氣系統(tǒng)

煤礦生產(chǎn)安全是第一位的，我們對(duì)整車電氣系統(tǒng)的防爆進(jìn)行了多次優(yōu)化設(shè)計(jì)，電源箱、變頻器箱、控制箱及其它電氣元件都做到了防爆安全可靠。

2.2高效傳動(dòng)系統(tǒng)

采用電機(jī)直驅(qū)方式，在其與驅(qū)動(dòng)橋之間加裝一個(gè)減速箱，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，機(jī)械傳動(dòng)效率可達(dá)87%，其平路滿載續(xù)航能力可達(dá)110km，可以滿足煤礦井下運(yùn)人需求。

2.3完善的自動(dòng)保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)

自動(dòng)保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)由防爆傳感器、控制裝置、顯示裝置、報(bào)警裝置等組成，當(dāng)出現(xiàn)溫度高、電量低、液壓系統(tǒng)壓力低、瓦斯含量高等車輛故障或外部環(huán)境不安全等問(wèn)題時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警提示駕駛員，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，具備自動(dòng)斷電功能，保證人員安全。

3.結(jié)語(yǔ)

此礦用防爆電動(dòng)無(wú)軌膠輪運(yùn)人車具有低噪聲、零排放、安全性高、節(jié)能、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，其必將取代防爆柴油機(jī)膠輪車，大量應(yīng)用于煤礦井下，這對(duì)于改善煤礦職工的工作環(huán)境具有重要意義，社會(huì)效益巨大。

礦用防爆電動(dòng)膠輪車的研發(fā)面臨的主要難關(guān)是續(xù)航里程短和制造成本高，隨著這兩個(gè)難關(guān)被逐步攻破，防爆電動(dòng)膠輪車必將具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

[1]王步康.礦用電動(dòng)無(wú)軌運(yùn)輸車輛發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015.（1）74-76.

[2]李博.一種礦用防爆無(wú)軌電動(dòng)膠輪車設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2014（4）84-86.

[3]袁曉明.煤礦電動(dòng)無(wú)軌運(yùn)輸車輛的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011.（5）80-82.