王登化

（1.常州科研試制中心有限公司，江蘇 常州 213023；2.江西機電職業(yè)技術學院，江西 南昌 330013；3.江蘇省煤礦井下防爆車輛重點實驗室，江蘇 常州 213023）

WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運機的研制

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.江西機電職業(yè)技術學院，江西 南昌 330013；3.江蘇省煤礦井下防爆車輛重點實驗室，江蘇 常州 213023）

概述了WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運機的結構及原理，經過對動力系統(tǒng)、快換裝置、制動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和保護監(jiān)控系統(tǒng)的改進設計，研制出性能可靠和功能強大的WJ-12FB防爆柴油鏟運機。

防爆；多功能；柴油鏟運機；快換裝置

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

防爆鏟運機基本用于煤礦井下巷道掘進、路面清理、鏟裝物料、道路平整、卸載和輔助材料運輸等作業(yè)，為此，數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機基本依靠進口，如美國 ATLAS-COPCO WAGNER公司 ST31/2(S)鏟運機、澳大利亞 DO-MINO公司的鏟運機以及英國EIMCO公司ED10、ED6鏟運機等[3]。由于國外產品價格貴、維修成本高以及備件供應難等缺點，因此急需研制國產防爆柴油鏟運機，尤其是大功率的鏟運機，以滿足我國煤礦上的需求。

1 關鍵技術參數

為滿足煤礦對國產大功率鏟運機的需求，江西機電職業(yè)技術學院與科試集團聯(lián)合研制了 WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運機，該機總體結構形式：液力機械傳動，四輪驅動，前后機架中央鉸接，液壓助力轉向，后機架擺動架擺動，工作裝置可實現(xiàn)快捷互換。

此機配備有推板鏟斗、小吊車、鏟叉、升降平臺等數種工作裝置附件，各附件可實現(xiàn)快捷互換，具備一機多用，其外形尺寸和結構如圖1，表1為關鍵技術參數。

2 關鍵部件的研發(fā)

2.1 動力系統(tǒng)

在2003年之前，我們煤礦井下防爆車輛采用的防爆柴油機大部分為DEUTZ 公司或CAT公司等國外產品，供貨時間長且價格貴。我們研制的 WJ-12FB 多功能防爆柴油鏟運機采用國產普通柴油機，通過防爆改造后，成為滿足煤礦井下安全標準的防爆柴油機。國產防爆柴油機與國外產品比較，具有供貨及時與性價比高的優(yōu)點，動力系統(tǒng)組成見圖2。

圖1 WJ-12FB 鏟運機外形尺寸和結構

表1 WJ-12FB 鏟運機關鍵技術參數

圖2 動力系統(tǒng)結構圖

柴油機采用公司自主開發(fā)的 CKS6114ZLQFB六缸氣啟動防爆柴油機。廢氣處理系統(tǒng)由排氣波紋管、廢氣處理箱及補水箱等構成。排氣波紋管采取水冷，其目的是將柴油機排出的廢氣導入廢氣處理箱，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，并經防爆柵欄熄滅廢氣中的火星，以確保排氣安全。

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

2.2 前、后機架

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

由擺動架、轉向油缸鉸接點、機架等構成后機架。擺動架上安裝驅動橋，擺動架能繞兩端的套筒軸中心上下擺動 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。前機架主要由中央鉸接、翻斗油缸鉸接點、轉向油缸鉸接點、舉升油缸鉸接點組成，并剛性連接在前橋上，而工作裝置裝置在前機架上。

2.3 工作裝置

正六連桿機構的工作裝置由連桿、快換裝置、大臂、搖臂及各種工作裝置附件等構成，通過快換裝置可在各種工作裝置附件之間實現(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）

非煤礦山井下鏟運機基本用作出礦石的工作，一般只需鏟斗，而煤礦井下鏟運機因工況復雜，需配套多種工作裝置附件，以完成井下巷道掘進、路面清理、道路平整等工作[3]。傳統(tǒng)鏟運機在換工作裝置附件時，需靠人力完成更換。因更換附件所需時間長，導致工作效率極低。而且由于工作裝置附件笨重，故勞動強度也大。為達到各工作裝置附件的快速更換，該鏟運機在連桿、大臂及工作裝置附件連接處加設一快換裝置（如圖5），能方便快捷地實現(xiàn)推板鏟斗、鏟叉等多種工作裝置附件間的快速更換，大大拓廣了鏟運機的工作范圍。

圖5 快換裝置

2.4 傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)由柴油機、雙變、前后傳動軸和驅動橋等組成，如圖6所示。其動力由飛輪傳給變矩器，再由變矩器輸出，將動力傳給變速箱，變速箱的輸出軸經傳動軸分別與前后驅動橋相連，將動力傳遞給前后驅動橋，最后傳給驅動輪，驅動輪采用實芯充填輪胎55×19-34，承載能力大，經久耐用。

雙變采用美國DANA公司的二合一型變矩器補水箱。變矩器能使傳動系統(tǒng)具有一定的自適應性，即隨著外負荷變大，變矩器輸出軸的轉速將自動減小，同時扭矩會自動增大；當外負荷減小時，變矩器輸出軸的轉速將自動增加，而扭矩則自動減小，它在一定范圍內等同于自動調節(jié)的無級變速器。

圖6 傳動系統(tǒng)結構

2.5 轉向液壓系統(tǒng)

為適應巷道有限空間運輸和作業(yè)，采用中央鉸接車架轉向方式。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前、后車架相對偏轉而實現(xiàn)轉向。它主要由全液壓轉向器、優(yōu)先閥、轉向機構、轉向油缸、齒輪泵等構成。

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

2.6 電氣保護監(jiān)控系統(tǒng)

本鏟運機有一套新型的電氣保護監(jiān)控系統(tǒng)，是對鏟運機的柴油機表溫（148±2℃）、排氣溫度（68±2℃）、機油壓力（0.08±0.02MPa）、柴油機水溫（95±2℃）、柴油機轉速（2600±50rpm）等實行全程實時監(jiān)控，一但超標，立即聲光報警并在延時30s內自動停機。

3 小結

我們所研發(fā)的 WJ-12FB多功能防爆柴油鏟運機具有以下幾個優(yōu)點：

（1）液力機械傳動系統(tǒng)，能在一定范圍內自動適應外界阻力變化，進行無級變速，這樣外界阻力的突變對柴油機并無直接影響；

（2）前后橋四輪驅動，后機架擺動架擺動，驅動力大、爬坡能力強，適應井下路況；

（3）中央鉸接式車架，轉動靈活、轉彎半徑小；

（4）全液壓濕式多盤制動器制動，結構簡單，安全可靠；

（5）工作裝置卸載高度高，能直接對井下運礦車卸載；

（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鏟運車[J].煤礦機械,2010,31(3)：147-149.

[2] 石嵐.CLX3 型防爆膠輪鏟運車的設計開發(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機概述[J].礦山機械,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 文獻標識碼：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輸設備的研發(fā)。