CL X 3型防爆膠輪鏟運車的設計開發

石 嵐

(中國煤炭科工集團太原研究院,山西省太原市,030006)

CL X 3型防爆膠輪鏟運車的設計開發

石 嵐

(中國煤炭科工集團太原研究院,山西省太原市,030006)

介紹了CLX3型防爆膠輪鏟運車的主要結構特點和技術參數,重點闡述了傳動系統、制動系統、液壓系統和電氣系統的特點。介紹了出廠試驗及井下工業性試驗的情況,結果表明,該鏟運車性能可靠,具有較強的適用性,能夠滿足生產現場的要求。

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則塊段煤的開采難題,我國多處礦區引入了以連續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備中連續采煤機后配套設備中的關鍵設備之一,主要用于前進式采煤、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備和物料等。

上世紀90年代末,神華集團神東公司引入首臺488型防爆膠輪鏟運車,之后陸續引入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工作面中。但是,由于進口設備配件采購周期長,價格昂貴,鏟運車在多數煤礦推廣應用受到制約。目前我國使用的防爆膠輪鏟運車還是依靠進口,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 鏟運車的主要技術參數

CLX3型防爆膠輪鏟運車整車質量為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,轉彎半徑向內為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,系統壓力15 M Pa。

2 鏟運車的結構特點

2.1 整體結構特點

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、制動系統、駕駛操縱系統、液壓系統和電氣系統組成,見圖1。

鏟運車前后機架鉸接相連,以鉸軸為旋轉中心,通過操縱2個轉向油缸的伸縮實現轉向;鏟斗與前機架通過銷軸聯接,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接,由油缸控制其升降;駕駛員側向操作,便于前、后雙向運行。

圖1 鏟運車結構示意

2.2 傳動系統

傳動系統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。傳動系統包括牽引電機、減速器、傳動軸和驅動橋等,如圖2所示。牽引電機為直流電機,可實現鏟運車的無級調速。為提高驅動能力,鏟運車采用四輪驅動方式。

圖2 傳動系統

2.3 制動系統

鏟運車的制動系統包括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,它由內置于驅動橋的多片濕式摩擦片式制動器來實現,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的一個單片干式摩擦制動器來實現,其工作原理為彈簧制動液壓釋放。

2.4 液壓系統

鏟運車的液壓系統為開式系統,系統泵站由直流電機驅動齒輪泵,分別向油缸回路和制動回路供壓力油。液壓系統原理見圖3。油缸回路包括7個油缸,可以完成鏟運車轉向,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,從而實現工作制動、駐車制動釋放以及差速鎖控制等功能。在系統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

圖4 鏟運車電氣系統原理圖

電氣系統由蓄電池組、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、礦用本質安全型角位移傳感器及驅動鏟運車各工作機構的電機和連接電纜組成。電氣系統原理見圖4。鏟運車由車載蓄電池提供電源,蓄電池外設斷路器,作為電氣系統總開關。電氣系統使用PLC作為外圍控制器,根據操作信號通知IGBT驅動模塊控制電機運行,并實現電機的過流過載保護。IGBT驅動模塊核心采用DSP技術,控制IG-BT實現電機的正、反轉閉環控制,同時實現電機的過熱保護、失速保護等。電機、照明燈出現漏電時,漏電保護功能可實現閉鎖,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

鏟運車在出廠前經過反復調試,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、外轉彎半徑,是否滿足設計性能。

太原研究院質量管理部組織檢測中心的檢驗人員對地面試驗進行了全面跟蹤,并根據鏟運車企業標準的要求,對鏟車進行了全項逐一檢驗,經檢驗、測試,該車的各項性能指標均達到了《CLX3型防爆膠輪鏟運車》企業標準的要求。

3.2 井下工業性試驗

鏟運車于2009年10月-2010年3月在神華集團神東煤炭分公司哈拉溝煤礦進行了井下工業性試驗,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性試驗任務,并通過了中國煤炭學會的鑒定。到目前為止,該樣機在井下工作正常,效果良好。

試驗結果表明:CLX3型鏟運車能滿足生產現場的需要,設備的各項指標達到了國產化的要求,整機性能基本達到進口同類機型的水平。

4 鏟運車的特點

(1)可靠性高。采用IGBT直流調速和控制技術,實現運行速度連續調節,運行平穩、震動小、性能可靠。

(2)適應性強。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構,轉彎半徑小。

(4)地隙大,對底板起伏程度的適應性更強。

(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型防爆鏟運車的設計研究[J].中國煤炭,2004(8)

[2] 王虹.我國短壁機械化開采技術與裝備發展前景[C].2007年短壁機械化開采專業委員會學術研討會論文集,2007

[3] 趙學社.煤礦高效掘進技術現狀與發展趨勢[J].煤炭科學技術,2007(4)

[4] 雷煌.履帶行走式錨桿鉆車的研制[J].煤炭科學技術,2008(8)

[5] 馮冠學.連續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:國防工業出版社,2003

[7] 高宇,石濤.淺析井下工程鉸接式車輛液壓轉向主要影響參數[C].短壁機械化開采專業委員會學術研討會論文集,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年畢業于山西礦業學院機械設計與制造專業,主要從事煤礦機械的設計與開發工作。

(責任編輯 張艷華)