沙爾夫礦山機(jī)械(徐州)有限公司 江蘇徐州 221001

1 設(shè)計背景

柴油機(jī)單軌吊是煤礦井下輔助運輸設(shè)備,起源于歐洲。目前,世界上柴油機(jī)單軌吊生產(chǎn)企業(yè)中,較為著名的有德國沙爾夫、德國貝克和捷克芬瑞特[1-2]。

隨著煤炭開采機(jī)械化的高速發(fā)展,采煤效率越來越高。與之相比,配套的輔助運輸系統(tǒng)機(jī)械化程度較低,存在占用人力多、安全隱患大、運輸效率低、需要轉(zhuǎn)載對接等諸多問題,已成為煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中一個亟待解決的重要問題[3]。2003年起,山西潞安礦務(wù)局漳村礦率先使用了柴油機(jī)單軌吊。應(yīng)用實踐表明,柴油機(jī)單軌吊具有安全可靠、運輸效率高、占用人力少的特點,是一種適合我國煤礦特點的本質(zhì)安全型輔助運輸設(shè)備。與其它輔助運輸設(shè)備相比,柴油機(jī)單軌吊具有一定的優(yōu)勢。柴油機(jī)單軌吊通過柴油機(jī)液壓驅(qū)動,可以在甲烷濃度高達(dá)1.5%、有爆炸危險的采礦區(qū)域使用。柴油機(jī)單軌吊掛在單軌上運行,軌道通過錨桿、連接件等懸掛在頂板上,安裝不受底板條件限制,可以實現(xiàn)多工作面同時工作。柴油機(jī)單軌吊結(jié)構(gòu)單元之間為柔性連接,可以達(dá)到最適宜的空間靈活性,并通過模塊化結(jié)構(gòu)適應(yīng)多種不同的應(yīng)用條件。柴油機(jī)單軌吊作為一種新型輔助運輸設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動靈活、牽引力大、轉(zhuǎn)彎半徑小、無轉(zhuǎn)載運輸?shù)戎T多優(yōu)點,在保證安全的前提下可以實現(xiàn)生產(chǎn)效率的大幅提高[4]。

2 柴油機(jī)單軌吊組成與工作原理

柴油機(jī)單軌吊安裝在懸掛于巷道頂部的軌道上運行,軌道通過吊鏈錨固在頂部巖層,或通過懸掛爪固定在U形棚上,不占用巷道底部空間,不受底板條件限制。柴油機(jī)單軌吊采用經(jīng)過防爆處理的柴油發(fā)動機(jī)作為原始動力。柴油機(jī)驅(qū)動液壓泵產(chǎn)生壓力能,通過管道將壓力能傳送至液壓馬達(dá),帶動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)直接驅(qū)動位于軌道兩側(cè)的驅(qū)動輪,從而帶動柴油機(jī)單軌吊行走。如圖1所示,柴油機(jī)單軌吊主要由主機(jī)、駕駛室、冷卻單元、驅(qū)動部、連桿、懸掛鏈條、錨桿部件組成,并配有監(jiān)視系統(tǒng)、報警系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)等[5]。

圖1 柴油機(jī)單軌吊結(jié)構(gòu)

3 原有驅(qū)動部分析

如圖2所示,柴油機(jī)單軌吊原有驅(qū)動部由制動裝置、行走輪、夾緊油缸、徑向活塞液壓馬達(dá)、驅(qū)動輪和主架等六部分組成。兩個徑向活塞液壓馬達(dá)通過夾緊油缸作用,將驅(qū)動輪壓緊在軌道上,驅(qū)動柴油機(jī)單軌吊沿著軌道前進(jìn)。需要制動停車時,夾緊油缸泄壓,制動裝置工作,抱緊軌道,實現(xiàn)制動[6]。

原有驅(qū)動部的主要缺點如下:① 夾緊油缸在驅(qū)動輪側(cè)面,夾緊和甩驅(qū)時,制動力通過力矩作用于驅(qū)動輪上,夾緊和甩驅(qū)晃動都比較大;② 每個驅(qū)動部只適配一個制動裝置,制動力有限;③ 夾緊油缸和制動裝置在同一側(cè),另一側(cè)的有效部件只有行走輪,結(jié)構(gòu)不夠緊湊。

圖2 原有驅(qū)動部結(jié)構(gòu)

4 新型驅(qū)動部

所設(shè)計的新型驅(qū)動部實物如圖3所示,結(jié)構(gòu)如圖4所示。新型驅(qū)動部實現(xiàn)了運行平穩(wěn)、安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊的要求。

圖3 新型驅(qū)動部實物

為了實現(xiàn)新型驅(qū)動部的運行平穩(wěn)性,采用導(dǎo)向式平移夾緊設(shè)計。在滾輪支架上安裝滾輪支架行走輪,在系統(tǒng)的夾緊和甩驅(qū)過程中,滾輪支架行走輪會沿預(yù)定軌道行進(jìn),以此來保證夾緊和甩驅(qū)過程的平穩(wěn)性。同時確保夾緊油缸中心線位于兩個驅(qū)動輪中心線組成的平面內(nèi),使驅(qū)動輪在夾緊過程中垂直作用于軌道翼板。

為了實現(xiàn)新型驅(qū)動部的安全性,在驅(qū)動輪左右兩側(cè)各安裝一個制動裝置,沿兩驅(qū)動輪中心線組成的平面對稱分布,兩個制動油缸、制動彈簧共同作用,有效保證系統(tǒng)所需的制動力。同時,合理使用擋塊、護(hù)板等小零件,有效避免意外的發(fā)生,確保安全生產(chǎn)。

圖4 新型驅(qū)動部結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)新型驅(qū)動部的結(jié)構(gòu)緊湊性,將夾緊油缸設(shè)置在兩個滾輪支架之間,在提高油缸工作效率的同時節(jié)省空間。每個驅(qū)動部對稱安裝兩個制動裝置,在提高制動力的同時縮短柴油機(jī)單軌吊的總長度。

5 結(jié)束語

采用筆者所設(shè)計的新型驅(qū)動部,柴油機(jī)單軌吊的總長度有效縮短,風(fēng)門通過能力大大增強(qiáng),并且可以減少礦方的重復(fù)投資。驅(qū)動部采用雙制動裝置設(shè)計,提高了制動能力,同時使結(jié)構(gòu)更加緊湊。采用導(dǎo)向式平移夾緊設(shè)計,大大減小了制動和夾緊時所產(chǎn)生的沖擊。采用軌道全面導(dǎo)向設(shè)計,使柴油機(jī)單軌吊經(jīng)過平道和彎道時更加平穩(wěn)。配備所設(shè)計的新型驅(qū)動部后,柴油機(jī)單軌吊總體更加靈活機(jī)動,成本更低,運行更加平穩(wěn),安全性更高,滿足高效安全運輸?shù)囊?并大大提高社會和經(jīng)濟(jì)效益。