多用途防爆機車的應用

朱燕

（淮滬煤電有限公司丁集煤礦機電辦，安徽 鳳臺 2 3 2 1 4 1）

多用途防爆機車的應用

朱燕

（淮滬煤電有限公司丁集煤礦機電辦，安徽 鳳臺 2 3 2 1 4 1）

本文主要論述了當前煤礦輔助運輸?shù)默F(xiàn)狀，介紹了采用國內(nèi)外先進技術(shù)的多用途防爆機車的結(jié)構(gòu)及組成，以及各部分的特點，對于煤礦井下輔助運輸系統(tǒng)的安全性、可靠性、合理性、經(jīng)濟性具有重要作用。

輔助運輸；多用途；防爆機車

1 概述

目前，我國的輔助運輸系統(tǒng)仍然是以小絞車、蓄電池機車、無極繩絞車等傳統(tǒng)方式為主，運輸方式落后、系統(tǒng)復雜、占用人員多、安全隱患多、效率低，僅次于頂板事故。當前國外煤礦使用的高效輔助運輸設(shè)備，主要有卡軌車、單軌吊、齒軌車和無軌膠輪車等4大類。與傳統(tǒng)的輔助運輸設(shè)備相比，這些設(shè)備在運輸效率、技術(shù)特性和安全性等方面都具有明顯的優(yōu)越性，不僅有比較完善的配套設(shè)備和各種運輸車輛，而且適用范圍也比較廣泛，幾乎涵蓋了煤礦輔助運輸?shù)母鱾€領(lǐng)域，能夠滿足礦井對資源的運輸要求，并可實現(xiàn)機械化作業(yè)。

通過國內(nèi)外輔助運輸系統(tǒng)的對比，以及我國輔助運輸系統(tǒng)存在的諸多難點和現(xiàn)實狀況，根據(jù)礦井排矸系統(tǒng)、采區(qū)輔助運輸系統(tǒng)、掘進運輸系統(tǒng)、大巷輔助運輸系統(tǒng)、礦井輔助運輸監(jiān)控系統(tǒng)、礦用車輛專用化及系列化等技術(shù)的研究與應用,擬研究制造一種多功能、安全高效的輔助運輸設(shè)備，適應礦井復雜條件且可連續(xù)運輸?shù)男履Ｊ?降低現(xiàn)有輔助運輸方式存在的隱患，減少勞動力成本，全面提高了煤礦運輸裝備水平和安全可靠性。

圖1 L Z S-1 5 0多用途防爆絞車外形圖

2 多用途防爆機車結(jié)構(gòu)及特點

新研制開發(fā)的多用途防爆機車是一種多功能、安全高效的輔助運輸設(shè)備，適應礦井復雜條件且可連續(xù)運輸?shù)男滦瓦\輸工具，可降低輔助運輸設(shè)備事故的發(fā)生率，也可緩解現(xiàn)有輔助運輸存在的隱患，全面提高了煤礦安全運輸?shù)目煽啃院图夹g(shù)裝備能力。

多用途防爆機車有諸多的優(yōu)點。與絞車相比，它操作簡單，減少人力資源維護，大大降低勞動強度。與電機車相比，它可以在斜巷中運行，不需要在運輸過程中進行接替。與單軌吊相比，它承載能力大，運行速度快，對巷道支護無特殊要求。與繩牽引卡軌車相比，它運輸距離長，機動靈活，可實現(xiàn)多頭面運行。在平巷運輸中可替代電機車，可在坡度為3 0°以下大傾角巷道中運行，是目前世界上最先進的技術(shù)。該車在鋪設(shè)軌道的巷道中能夠連續(xù)運行，大大減少了中間環(huán)節(jié)，節(jié)約了輔助工作時間，減少了勞動資源成本。該車采用液壓制動方式，使機車平穩(wěn)啟動、運行、停車，沖擊小，安全程度高（圖1）。

多用途防爆柴油機車在無需更換普通軌道系統(tǒng)（現(xiàn)有狀況）的情況下 ，能夠完成全線路負載運輸任務(wù)；實現(xiàn)機車3 0度大坡道上負載時齒輪驅(qū)動性能穩(wěn)定；實現(xiàn)機車小于5‰巷道中軌道上摩擦驅(qū)動性能穩(wěn)定；大坡度軌道的防掉道技術(shù)可靠設(shè)計；實現(xiàn)摩擦驅(qū)動模式和齒輪驅(qū)動模式的可靠轉(zhuǎn)換；大坡道齒軌鋪設(shè)以及和現(xiàn)有軌道連接的可靠設(shè)計；實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時顯示、存儲和查詢、打印等功能接口的預留設(shè)計，為將來系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)化做儲備。

機車由三部分組成，首位兩端是兩套相同的駕駛室為對稱分布，駕駛室?guī)в序?qū)動部，中間部位是發(fā)動機單元。發(fā)動機單元通過兩個駕駛室之間的叉桿，懸掛于駕駛室兩端，拉桿架聯(lián)接兩個駕駛室，起力傳遞的作用，當機車在軌道上行駛時，發(fā)動機重量便分布在兩個車廂之間。發(fā)動機單元內(nèi)包括一臺1 4 8 k W柴油發(fā)動機、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。本機車動力源選取道依茨1 4 8 k W渦輪增壓防爆柴油發(fā)動機，為直列六缸發(fā)動機，這種防爆柴油機在煤礦輔助運輸設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)功率最大，2 3 0 0 r/mi n時達到最大功率，采用主動內(nèi)循環(huán)加壓水冷裝置冷卻，以及干濕結(jié)合的尾氣冷卻系統(tǒng)，滿足了我國煤礦井下防爆柴油機使用標準，同時具有油耗低、噪聲小、重量輕的特點。

駕駛室部分是機車的主要組成部分，由車體、發(fā)動機懸掛總成件、摩擦驅(qū)動總成、齒輪驅(qū)動總成、撒砂裝置、保險杠連接總成這幾個部分組成。車體是駕駛室、摩擦驅(qū)動機構(gòu)和齒輪驅(qū)動機構(gòu)的載體，在駕駛室內(nèi)設(shè)置有顯示儀、控制臺、控制手柄、驅(qū)動方式轉(zhuǎn)換開關(guān)等裝置，用來檢測機車的運行狀況，執(zhí)行司機的各項指令。發(fā)動機懸掛總成件用于承載發(fā)動機單元的自重，橡膠包覆的滾軸叉狀部件連接發(fā)動機單元和首尾駕駛室，通過叉狀部件來實現(xiàn)機車的水平轉(zhuǎn)彎和垂直轉(zhuǎn)彎。每個駕駛室均配有兩套摩擦傳動總成，一套是將液壓馬達上的扭力傳遞至摩擦輪傳動齒輪的裝置，另一套是針對緊急停車而設(shè)計馬達制動裝置。齒輪傳動機構(gòu)與齒軌道上的齒條配合使用，提供機車運行所需牽引力，同時防止機車翻車掉道。齒輪傳動機構(gòu)通過駕駛室內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)控制液壓油缸實現(xiàn)啟閉操作。在僅摩擦驅(qū)動裝置工作時，通過撒沙增加摩擦輪與軌道間的摩擦力，起到防滑增加牽引力的作用。機車運行于傾斜巷道時，垂直于路面的正壓力減小，為防止緊急停車導致機車側(cè)翻掉道，在齒驅(qū)動裝置的兩側(cè)設(shè)計有抱軌機構(gòu)，齒驅(qū)動裝置底部設(shè)有卡軌機構(gòu)。當在引導軌上，機車驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換成齒輪驅(qū)動時，抱軌機構(gòu)通過伸長油缸下落至垂直狀態(tài)，之后齒驅(qū)動裝置下落，使底部卡軌機構(gòu)卡入引導軌齒條，輪齒與齒條嚙合，增加機車運行的安全性。

電源控制和診斷系統(tǒng)，主要為機車提供電源、控制機車的運行參數(shù)。同時還配備直流發(fā)電機，用于給控制系統(tǒng)的各部件提供正常運行所需電壓。該發(fā)電機還可通過C A N總線實現(xiàn)內(nèi)置控制器與集線器及傳動控制面板等外部設(shè)備間的通信，從而完成機車控制運算。電源系統(tǒng)由以下部件組成：I Z I-2 4/1 6電源Z 1、Z 3、Z 4、P P繼電器板、B I Z I-2 4/1 6電池電源Z 2、C P U驅(qū)動器、W1連接器。將連接器從“W1”切換至“1”。按下S P-2/1控制開關(guān)上的啟動按鈕，啟動交流電源，隨后激活B I Z I-2 4/1 6卡和C P U控制器。同時，電源配有“黑盒子”，允許用戶查看機車制造商的所有可用服務(wù)參數(shù)及最近1 2個月的報警和故障信息。Z US D-0 1型發(fā)電機和隔爆型反射器的電源線輸出電路由電源絕緣用繼電器板P P控制，絕緣監(jiān)測繼電器的觸發(fā)閾值為1 0 k歐。當顯示屏所示絕緣值有所降低時，黃色L E D報警指示燈閃爍，并發(fā)出警告代碼U2 3，在這種情況下，允許繼續(xù)運行機車。

運行狀態(tài)監(jiān)視器設(shè)置在機器底部，用于顯示機器的當前狀態(tài)，即時間、日期、時數(shù)、已行駛距離、溫度、壓力、速度和故障記錄。監(jiān)視器具有L C D顯示屏，數(shù)據(jù)以2 0個字符、分4行顯示。監(jiān)控系統(tǒng)主要由內(nèi)部電池組或外部電壓電源供電。若未設(shè)置外部電源，則由內(nèi)部電池組為監(jiān)控系統(tǒng)供電。在這種情況下，只要按下P 1～P 4中任一按鈕，便可啟動監(jiān)控系統(tǒng)。這種微處理器可在按下最后一個按鈕后維持3 0秒的供電。關(guān)閉電池電源后，立即接通外部電源，監(jiān)控系統(tǒng)可持續(xù)運行。用戶可查看最近2 0次的報警/故障信息，觀測機車的實時性能。在設(shè)備運行過程中，監(jiān)控器會與串聯(lián)接口進行通信，期間由電源控制和診斷系統(tǒng)Z US D-0 1為其供電，用戶可選擇消息的顯示語言。

機車裝有壓力傳感器，可將其分為兩類，即閾值壓力傳感器和模擬壓力傳感器。傳感器主要用于對影響內(nèi)燃機、機車和消防系統(tǒng)正常運行的工作參數(shù)進行控制。壓力傳感器C P 1：控制內(nèi)燃機潤滑油的壓力。傳感器故障時，若壓力降至一定極限值之下，內(nèi)燃機將停機。壓力傳感器C P 2：控制液壓系統(tǒng)I的增壓。傳感器故障時，若壓力降至一定極限值之下，內(nèi)燃機將停機。壓力傳感器C P 3：控制液壓系統(tǒng)I I的增壓壓力。傳感器故障時，若壓力降至一定極限值之下，內(nèi)燃機將停機。壓力傳感器C P 4：控制內(nèi)燃機制動裝置的啟動壓力。傳感器故障時，若壓力降至一定極限值之下，機車將停止運行。壓力傳感器C P 5（測量范圍0～4 0 MP a）：測量液壓系統(tǒng)的實際工作壓力。壓力值顯示在司機室裝置中的顯示屏上。傳感器受損不會影響機車的正常運行，但司機會收到報警信息。壓力傳感器C P 6（測量范圍0～2.5 MP a）：在大霧環(huán)境下測量安裝在消防系統(tǒng)中的探測系統(tǒng)的實際壓力。若受泄漏探測系統(tǒng)的影響壓力降至一定極限值之下，機車將停止運行。

3 結(jié)語

防爆柴油機多功能機車的成功應用對煤礦井下輔助運輸系統(tǒng)的安全性、可靠性、合理性、經(jīng)濟性具有重要作用。充分利用國內(nèi)外先進技術(shù)和水平，開發(fā)設(shè)計出適應我國煤礦井下條件的輔助運輸設(shè)備，提高了煤礦輔助運輸系統(tǒng)的效率，增加了安全保障的系數(shù)，同時也帶動了相關(guān)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

[1]楊韜仁，我國煤礦輔助運輸?shù)默F(xiàn)狀和無軌膠輪技術(shù)的應用[J]，煤炭與科學技術(shù)，2 0 0 6.

[2]侯暢權(quán)，淺析煤礦井下輔助運輸?shù)默F(xiàn)狀及未來發(fā)展方向[J]，科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2 0 0 9.

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