一種超低噪音防爆液壓挖掘機方案設計

盧 青

（廣西玉柴重工有限公司，廣西玉林537000）

一種超低噪音防爆液壓挖掘機方案設計

盧 青

（廣西玉柴重工有限公司，廣西玉林537000）

簡述了一種超低噪音防爆液壓挖掘機，它是針對礦井中高瓦斯、通風條件差，環境惡劣的特點而設計。液壓挖掘機（執行單元）中設有柴油機、電動機、電氣系統，具有零排放、防爆、防觸電、超低噪音的特點，為傳統的作業方案提出新的工法，更高程度上解決機械化作業及人員的安全問題。

液壓挖掘機；超低噪音；防爆；方案

一直以來，液壓挖掘機都是在整機平臺上面搭載柴油機或電動機作為整機的動力裝置。當液壓挖掘機在礦井下作業時，柴油機會帶來有毒尾氣排放、噪聲污染等問題，而若采用電動機作為整機動力源時則存在高壓漏電的風險，可能存在導致人員觸電及因電火花而產生爆炸的安全隱患。而這一種超低噪音防爆液壓挖掘機就為了解決以上幾大問題而設計的，機器的動力單元和執行單元采用獨立設置的設計方案，因柴油機或電動機、主液壓泵、散熱裝置及風扇設置在動力單元上，這樣執行單元（液壓挖掘機）就消除了這三個重大噪聲源。因此，該機器對排放、觸電、電火花、噪音這幾個問題做到了很好的控制[2]。

1 整機系統的性能特點[1]

安全第一、以人為本，是本機器的設計理念。根據GB/T 15706《機械安全基本概念與設計通則》要求，機械設計者應盡可能地根據定量的因素對每一種危險進行風險評定，并最終依據風險評定的結果判斷是否需要減小風險。在礦井作業中，高分貝噪音對機器駕駛員耳膜會造成傷害，發動機尾氣排放也會對人員呼吸造成重大的影響，而礦井中的瓦斯和機械設備產生的電火花則是對人身生命的威脅。針對這幾個影響安全的重要因素，該設備在設計中做到以人為本，消除了引起人身安全隱患的噪音、有害氣體、爆炸、觸電等危險源。

2 總體設計布置方案[3]

該超低噪音防爆液壓挖掘機，布置如圖1所示，其中動力裝置設置在地面部份；執行單元設置于地下的礦井中，它實質上是一臺沒有電力供給、沒有發動機或電動機的普通液壓挖掘機，但其同樣具有行走、挖掘、回轉、裝車等功能；動力單元與執行單元由液壓膠管通過礦井巷道相連接。

圖1 超低噪音液壓挖掘機總體方案布置圖

如圖2所示，風扇電機帶動風扇1對液壓油散熱器2進行吹風散熱；而液壓泵5為執行單元提供液壓動力，輸高壓液壓油。

圖2 動力單元

圖3 所示，防爆空調系統9由輔助馬達10帶動，可實現制冷及溫度調節功能；中央回轉接頭11連接平臺13和車架17，液壓膠管從車架17側面進入中央回轉接11頭然后到達平臺13上的液壓多路閥；中央回轉接頭11具有回轉特性使執行單元上車部份實現360°旋轉；鏟斗工作裝置12帶有鏟斗具備挖掘、卸土等功能；回油增加泵15由回油增壓馬達提供動力，其功能是對油箱16內的液壓油進行增壓后輸送到地面部份的動力單元。

圖3 執行單元

3 超低噪音防爆液壓挖掘機設計分析

超低噪音防爆液壓挖掘機工作原理是：動力單元僅為執行單元提供高壓，低溫的液壓油作為動力，液壓油在執行單元中完成做功后變成高溫低壓的液壓油回到執行單元，然后液壓油進行冷卻后再加壓，這樣形成一個完整的液壓系統循環。整體方案布置原理圖具體見圖4，其中I為動力單元，II為執行單元。

圖4 整體方案布置原理圖

具體實現過程如下：首先動力單元中液壓泵將高壓、低溫的液壓油由高壓出油膠管通過巷道到達井下的執行單元，然后從車架側面進入執行單元通過中央回轉接頭后到達平臺上方的液壓多路閥。高壓液壓油在平臺上的多路閥進行流量分配，使執行單元具備行走、挖掘、回轉、裝車、卸土等功能，而部份液壓油則分配給輔助馬達為防爆空調系統提供動力，實現空調制冷及溫度調節。其中，因中央回轉接頭的回轉特性使得執行單元中的平臺相對于車架可以實現360°回轉。高壓、低溫液壓油經過執行單元完成做功后轉變成高溫、低壓的液壓油回到執行單元液壓油箱，再通過回油增壓泵進行增壓后經過回油膠管7返回到地面的動力單元。在動力單元中，液壓油通過液壓油散熱器進行冷卻，冷卻后形成低溫、低壓液壓油回到動力單元液壓油箱，液壓油在液壓油箱內進行過濾，完成過濾后最后通過液壓泵進行增壓形成高壓液壓油繼續向執行單元提供動力。這樣，液壓系統就形成了一個完整的工作循環。

其中，執行單元中的防爆空調系統由液壓馬達驅動，空調制冷量、空調箱風速均由液壓手動控制。整個系統不需要電力供給，實現純液壓控制。

這樣，執行單元具備了液壓挖掘機所有的行走、挖掘、回轉、裝車等功能，它與動力單元開形成整體組成超低噪音防爆液壓挖掘機。

4 結束語

本文介紹了一種超低噪音防爆液壓挖掘機，適合高瓦斯、通風條件差、環境惡劣的作業工況，具有零排放、防爆、防觸電、超低噪音的特點。這對生產企業進行改善工人作業環境，升級技術裝備有著重要意義。

參考文獻：

[1]GB/T 15706-2-2007，機械安全基本概念與設計通則[S].

[2]GB/T 9139-2008，液壓挖掘機技術條件[S].

[3]程居山.礦山機械[M].徐州：中國礦業大學出版社，1997.

Scheme Design of Super Low Noise and Explosion Proof Hydraulic Excavator

LU Qing
（Guangxi Yuchai Heavy Industry Co.，Ltd.，Yulin Guangxi 537000，China）

This paper introduces a kind of super low noise and explosion proof hydraulic excavator，which is designed for the characteristics of high gas，poor ventilation condition and bad environment.There is no diesel engine，electric motor and electric system in the hydraulic excavator，which has the characteristics of zero emission，explosion proof，anti shock and super low noise.Put forward a new method for the operation scheme of the traditional security problems，a higher degree of mechanization and personnel to solve.

hydraulic excavator；ultra low noise；explosion proof；scheme

TD421

A

1672-545X（2016）11-0117-03

2016-08-20

盧青（1977-），男，廣西玉林人，工程碩士，主任設計師、工程師，研究方向為工程機械。