礦用低污染電控柴油單軌吊研制開發

李麗絨(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

目前，煤礦井下采煤和掘進已經實現機械化，正向自動化、智能化方向發展，而煤礦輔助運輸設備成為現代化礦井的一個薄弱環節，除少數礦井采用單軌吊和無軌膠輪車新型輔助運輸設備外，大部分礦井依然采用小絞車或無極繩絞車分段運輸，運輸效率低，存在掉道、斷繩、跑車等安全隱患。雖然新型輔助運輸設備效率高，能實現不轉載連續運輸，但柴油單軌吊均為進口產品，設備貴、配件價格高，增加噸煤成本；原有的國產無軌膠輪車排放標準低，尾氣污染嚴重，油耗高，可靠性、智能化水平較低，影響推廣應用。因此，研發高效、低污染防爆柴油機及礦用低污染電控柴油單軌吊就成為解決問題的關鍵。

1 原因分析

隨著人們環保意識的提高，地面車輛用柴油機已達到國Ⅳ，甚至國Ⅴ的技術標準，但非道路和煤礦井下工程機械用柴油機排放標準依然較低，另一方面需要對其進行技術研發，逐步提升礦用防爆柴油機技術標準。

車輛用柴油發動機轉速高，基本采用渦輪增壓、空空中冷、電控單體泵或電控共軌及后處理技術；非道路工程機械用柴油機，轉速低，電控技術正在逐步開發應用；而煤礦井下工程機械用柴油機由于涉及防爆及特殊環境問題，技術難度更大，其數量遠不及非道路車輛多。國內一些生產煤礦井下用防爆柴油機的企業，均是在普通機械柴油泵的基礎上進行簡單的進、排氣系統防爆技術改造，技術落后，油耗高，排放標準低。

2 技術改進

根據歐洲經驗，柴油機單軌吊能解決整個礦井的所有輔助運輸問題，是最有發展前途的現代化有軌輔助運輸設備。柴油機單軌吊是機電液一體化高新技術產品，主要包括防爆柴油發動機動力系統、靜液壓閉式傳動系統、制動系統、夾緊系統、起動系統、散熱冷卻系統、柴油機監督保護及整車操作控制等系統。由司機室、驅動部、主機、輔機、拉桿等結構部件組成。整車配置圖見圖1.

圖1 整車配置示意圖

1) 司機室采用流線型線條，簡潔明快，空間寬敞，鋼管骨架結構，安全可靠。司機室操作根據人體工程學設計有帶扶手的操作手柄，操作方便。采用先進的彩色液晶屏儀表盤顯示模式，機車運行參數可見。設有緊急故障停車按鈕，一鍵停車，保障安全。

2) 驅動部采用摩擦輪與齒輪混合驅動形式，摩擦輪直驅模式保證負載小時需要的運行速度，混驅模式保證負載大時需要的驅動力。兩種模式切換簡單，只要在司機室按下切換按鈕，就能相互切換。

3) 主機部分為動力核心部分，采用自主研發的電噴防爆柴油機作為單軌吊的動力，電噴防爆柴油機采用ECU控制和保護，不僅能夠根據進氣量精確控制噴油，保證低油耗高排放，而且能夠實時保護監測發動機數據，并通過CAN通訊傳輸給顯示儀表。ECU保護系統會自動根據報警及保護級別聲文報警，不僅能夠在顯示屏上滾動播放文字，而且會發出聲音報警，提醒駕駛員機車運行異常情況，雙重提醒安全可靠。

4) 輔機為整車的輔助單元部分，主要用于液壓系統的散熱及其液壓蓄能。本機運用紫銅管片式散熱器，不僅體積小，而且散熱效率高。

5) 拉桿為整車的連接部件，本機采用萬向節式拉桿結構，不僅能夠達到強度使用要求，而且能夠保證水平垂直自由拐彎。機車通過性高，方便使用。

3 技術性能和特點

1) 設計齒輪驅動部及帶齒條的軌道，在大坡度路段或水汽大易打滑的局部安裝使用，以增大單軌吊的爬坡能力及防滑安全性能。

2) 齒輪傳動驅動部，單個驅動部驅動力為30 kN，能有效減少驅動部數量。

3) 電氣監控采用CAN總線傳輸，具有油溫、水位、壓力等保護功能，實時監控，保存記錄。

4) 機車液晶屏實時顯示機車運行情況參數，并自動保存故障記錄，方便維修。

5) 特點是截面和轉彎半徑小，機動靈活，不怕底鼓、積水和堆物，能在多岔道、多彎道及變坡起伏巷道運行，連續運輸距離長，能自行裝卸，轉載方便。用于掘進巷道時迅速延伸軌道，既安全可靠，又方便快捷，可實現從井底車場甚至從地面(斜井或平巷開拓時)至采區工作面的連續直達運輸。

4 技術參數

額定牽引力：80～160 kN；額定制動力：牽引力的1.5倍；整機重量：6.8～10 t；最大使用坡度：25°；轉彎半徑：水平4 m/垂直8 m；速度：0～2.5 m/s；機車長度：15 000～16 200 m；機車最大寬度：900 m

5 效益及推廣應用前景

本項目計劃投入360萬元研發費用，新增利潤200萬元，預計二年可回收成本。

目前煤礦選用的輔助運輸設備，大都以防爆柴油機為動力，除進口的防爆柴油機排放達到歐Ⅱ標準外，國產防爆柴油機排放連國Ⅰ標準都達不到，柴油機運行期間，CO、HC、ONx、PM微粒排放比較多，燃油消耗率高，不僅嚴重危害工人的身心健康，同時也增加了企業的運行成本。在同樣動力的情況下，油耗、污染大大減少，降低生產成本，改善礦井工作環境。

低污染電控柴油單軌吊主要用于煤礦井下人員、設備、支架、綜采機大部件、刮板機重型部件及材料等運輸。

該產品的推廣應用，可提高煤礦安全經濟效益，市場前景十分廣闊。

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