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        多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備的研究與應(yīng)用

        2019-12-12 01:36:12趙保軍
        2019年12期
        關(guān)鍵詞:運(yùn)輸設(shè)備控制室機(jī)車

        趙保軍

        (潞安環(huán)能股份公司 五陽煤礦,山西 長治 046205)

        近年來,隨著煤礦機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備的推廣應(yīng)用,在綜采、掘進(jìn)及主運(yùn)輸?shù)确矫嫒〉昧碎L足的進(jìn)步,同時(shí),對(duì)其相配套的輔助運(yùn)輸設(shè)備提出了更高的要求。隨著多種輔助運(yùn)輸設(shè)備的大面積應(yīng)用,在主要運(yùn)輸巷的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中形成了以無極繩牽引絞車、架線式電機(jī)車、蓄電池電機(jī)車等多種形式的輔助運(yùn)輸設(shè)備。無極繩牽引絞車在運(yùn)輸物料和設(shè)備時(shí)不存在問題,但在運(yùn)輸人員時(shí)則存在著安全隱患;架線式及蓄電池電機(jī)車主要應(yīng)用于近水平大巷中的運(yùn)輸,爬坡能力不足,使用局限性大。而現(xiàn)有的單軌吊運(yùn)輸設(shè)備最適合綜合性運(yùn)輸,但存在著人員和物料無法同時(shí)運(yùn)輸?shù)膯栴}(主要涉及人車的裝卸和起吊運(yùn)輸梁的配合)。目前,單軌吊運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)綜合性運(yùn)輸能力,主要是以貨運(yùn)單軌吊為基礎(chǔ),進(jìn)行人車的外置裝卸,來實(shí)現(xiàn)既能運(yùn)物又能運(yùn)人的功能,這種形式費(fèi)時(shí)費(fèi)力,可操作性差,且在工作面巷道及車場運(yùn)行時(shí),因機(jī)車長度較長,受巷道斷面狹小、轉(zhuǎn)彎曲率半徑小等因素影響,當(dāng)工作面機(jī)組及其它大型設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),很難在最短時(shí)間內(nèi)快速將設(shè)備運(yùn)輸?shù)轿?,從而影響工作面生產(chǎn)作業(yè),致使電牽引單軌吊的使用范圍受限。

        相比現(xiàn)用的電牽引單軌吊,多功能電牽引單軌吊在不需要人車外置,起吊梁裝卸的情況下,可實(shí)現(xiàn)既能運(yùn)輸人員,又能運(yùn)輸材料設(shè)備。同時(shí),便于快速通過斷面狹小巷道,且轉(zhuǎn)彎所需曲率半徑小,靈活性強(qiáng),能夠?qū)崿F(xiàn)工作面材料設(shè)備的快速運(yùn)輸。因此,研發(fā)“一機(jī)多用、一機(jī)多能”的多功能電牽引單軌吊勢(shì)在必行,意義重大。

        1 設(shè)計(jì)思路

        1) 采用集成化的設(shè)計(jì)思路將單軌吊專用的載人車輛與駕駛室合為一體,同時(shí)集成單軌吊運(yùn)輸貨物的專用起吊運(yùn)輸梁,形成一種具有綜合運(yùn)輸功能的單軌吊機(jī)車。

        2) 該單軌吊運(yùn)輸設(shè)備,無需每次裝卸載人專用車輛,在載人與載貨之間能夠快速轉(zhuǎn)換。同時(shí),由于采用了集成化設(shè)計(jì),該單軌吊運(yùn)輸設(shè)備長度可以做到最短。

        2 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備主要系統(tǒng)組成

        多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備主要由前、后司乘一體化控制室、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、起吊梁、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等部件組成。

        2.1 司乘一體化控制室

        兩個(gè)司乘一體化控制室分別安裝在機(jī)車的兩端,主要用于機(jī)車的操作控制和人員乘坐,如圖1所示。每個(gè)司乘一體化控制室均由吊架梁和車廂組成。內(nèi)部設(shè)有司機(jī)座椅、乘人座椅、操縱桿、按鈕開關(guān)、顯示儀表、照明信號(hào)及照明燈、懸梯、工具箱等裝置。

        圖1 司乘一體化控制室

        2.2 電源系統(tǒng)

        電源系統(tǒng)為機(jī)車的運(yùn)行提供電能,是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力來源,由吊梁架和電池組件組成,如圖2所示。吊梁架由兩個(gè)承載車裝置和一個(gè)梁體組成,梁體通過軸和銷吊于承載車裝置下方;電池組件主要由電池組和外箱體構(gòu)成。電池組共由108塊鉛酸蓄電池串聯(lián)組合而成,總電壓為216 V,可極大程度滿足機(jī)車運(yùn)行的電壓需求。

        圖2 電源系統(tǒng)

        2.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

        機(jī)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩套驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成,是為機(jī)車運(yùn)行直接提供動(dòng)力的裝置。每套驅(qū)動(dòng)裝置由一個(gè)驅(qū)動(dòng)架和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成,如圖3所示。其中,驅(qū)動(dòng)架由一個(gè)架體、兩個(gè)制動(dòng)器、一個(gè)夾緊油缸、四個(gè)承載輪及四個(gè)導(dǎo)向輪組成;驅(qū)動(dòng)裝置由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)轂、一臺(tái)減速機(jī)及電機(jī)組成。

        圖3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

        2.4 控制及液壓系統(tǒng)

        控制系統(tǒng)主要由承載小車、承載梁、液壓泵站、防爆控制箱及電氣控制單元等構(gòu)成,是實(shí)現(xiàn)機(jī)車過程控制的中樞。液壓系統(tǒng)由液壓泵站、高壓管路、執(zhí)行油缸以及馬達(dá)等組成,如圖4所示。當(dāng)機(jī)車運(yùn)行時(shí),液壓系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪與軌道的夾緊、制動(dòng)裝置制動(dòng)和分離等動(dòng)作;當(dāng)機(jī)車停止運(yùn)行時(shí),為起吊梁液壓馬達(dá)提供動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)重物的起吊作業(yè)。

        圖4 液壓及控制系統(tǒng)

        3 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備與原機(jī)車對(duì)比分析

        多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備主要由2個(gè)司乘一體化控制室、2個(gè)驅(qū)動(dòng)車、1個(gè)起吊梁、1個(gè)電液控制箱、1個(gè)電池車組成,如圖5所示。與原機(jī)車(圖6)相比,減少了2個(gè)驅(qū)動(dòng)車、2個(gè)起吊梁,整車總長度減少17.6 m,最大限度上解決了機(jī)車運(yùn)行的靈活性問題,使得機(jī)車在曲率半徑較小的轉(zhuǎn)彎巷道或斷面較小的狹窄巷道運(yùn)行成為可能。

        多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備與原機(jī)車相比,具有以下優(yōu)勢(shì):

        1) 因該運(yùn)輸設(shè)備采用了集成一體化設(shè)計(jì),在原先司機(jī)駕駛室的基礎(chǔ)上集成了乘人座椅箱體,增設(shè)了12個(gè)乘人座椅,真正實(shí)現(xiàn)了“既能運(yùn)人又能運(yùn)物”的“一機(jī)多能”配置。同時(shí),在原駕駛室一側(cè)增加了一組扶梯,解決了原來司機(jī)利用外置鐵梯上下駕駛室不便的問題。

        2) 由于整車長度較原來縮短41.3%,機(jī)車運(yùn)行的靈活性大大提高,可在曲率半徑較小的轉(zhuǎn)彎巷道或斷面較小的狹窄巷道運(yùn)行。

        3) 與原車相比,因采用了集成設(shè)計(jì),在人員和物料運(yùn)輸切換時(shí),省去了人車箱體和起吊梁的外置,減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié)和復(fù)雜的切換程序,提高了運(yùn)輸效率。

        4) 在工作面單件設(shè)備運(yùn)輸時(shí),由于原來的單軌吊機(jī)車長度較長,在運(yùn)輸作業(yè)時(shí)存在盲區(qū),無法做到運(yùn)輸區(qū)域全覆蓋,相比原機(jī)車,多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備整車長度縮短近二分之一,且起吊梁設(shè)計(jì)為緊靠駕駛室位置,在運(yùn)輸過程中消除了運(yùn)輸盲區(qū),做到了運(yùn)輸區(qū)域全覆蓋。

        圖5 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備總成

        圖6 原電牽引單軌吊機(jī)車總成

        5) 相比原機(jī)車,多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備減少了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車,同工況下,電池的續(xù)航能力增加一倍,解決了偏遠(yuǎn)工作面電牽引單軌吊運(yùn)輸續(xù)航能力不足的問題。

        6) 當(dāng)工作面大型機(jī)組設(shè)備發(fā)生故障后,多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備因靈活性強(qiáng),準(zhǔn)備及換裝時(shí)間短,可快速將設(shè)備運(yùn)輸至工作面。經(jīng)過運(yùn)行,相比原單軌吊機(jī)車,用時(shí)可縮短30%~40%,為工作面快速恢復(fù)生產(chǎn)提供了保障。

        4 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)用效果

        此運(yùn)輸裝置在五陽煤礦80采區(qū)投用后,運(yùn)行效果良好,采用單軌運(yùn)行的模式,巷道底板的變形等惡劣環(huán)境不影響該裝置的正常運(yùn)行,且在運(yùn)行過程中可以與地軌設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)運(yùn)輸。由于單軌運(yùn)行的特殊形式,在物料及設(shè)備的轉(zhuǎn)載過程中,不存在人員的搬運(yùn),只需保證地軌設(shè)備與單軌設(shè)備的軌道同線,就可方便、安全、快速地進(jìn)行轉(zhuǎn)載,解決了煤礦井下人員與材料設(shè)備的快速調(diào)運(yùn)問題,尤其是在工作面運(yùn)、回巷運(yùn)行后,極大地解決了小彎度、小斷面巷道材料設(shè)備的快速運(yùn)輸難題。因此,此運(yùn)輸裝置能夠得到大量的使用,是未來井下工作面輔助運(yùn)輸發(fā)展的方向。

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