礦用隔爆型蓄電池電瓶車的缺陷分析及改進

趙利文

（陽煤集團新景公司， 山西 陽泉 045000）

引言

礦井的地壓會隨著煤礦開采深度的增大而增大，礦壓越大礦井的危險性就會越大，過大的礦壓會帶來巨大的安全隱患[1]。實現礦井安全生產的要求有很多，其中礦井運輸機的安全性不可忽視。經過長期現場實踐，發現CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車因結構上的缺陷，使其存在一定的安全隱患，基于上述原因，對CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車存在的問題進行研究，提出了實用性強的改造設計方案。

1 現狀調查

某煤礦主要使用CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車以及DKTB-5隔爆型蓄電池電瓶車。CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車的重心低、性能優越、向后瞭望的效果較好且安全性高，能夠滿足掘進工作的運輸要求[2]。CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車包括防爆電源裝置、電氣系統以及機械系統，其中電氣系統包括司機控制器、照明燈、蓄電池電容電壓容量顯示器、主令開關、電源裝置以及牽引電動機等，機械系統包括司機室、制動裝置、走行部件、車體框架以及撒砂裝置等。

經過長期的現場應用發現由于其設計上存在缺陷，導致CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車存在很大的安全隱患，直接影響掘進工作面的工作效率，也大大增加了檢查維修的頻率。針對DXT-5型蓄電池電瓶車長期以來存在的問題，提出有效地解決辦法。

2 電瓶車設計缺陷解析

1）CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車的剎車系統反應時間較長且剎車距離長，從而造成了很大的行車安全隱患。

2）蓄電池的座插固定不牢固，由于固定座插的鋼板相對較薄，并且長期使用極易被酸性液體所腐蝕，導致蓄電池和插座分離。

3）CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車的制動裝置和氣缸連桿之間的高度差不在同一平面上，造成氣缸在使用過程中會和連桿存在一定的位移差，長此以往會導致連桿變形，造成對輪和閘瓦之間出現偏離，這樣會縮短電瓶車的使用年限；司機駕駛艙內腳踩的氣閥沒有有效保護，從而加速其損壞。

4）撒砂裝置有4個砂箱，這4個砂箱分為2組，分別位于輪對的外側，控制撒砂的扳手位于司機的駕駛室內，電瓶車在前進和后退的過程都能沿運行方向進行撒砂，其中撒砂裝置是通過搖擺振落進行的[3]。但是當撒砂裝置長時間不用，裝置上的砂就會因潮濕發生固結，這樣會堵塞撒砂的管道，影響撒砂的進度，同時撒砂管道的位置比較特殊，安裝在蓄電池箱下面，當撒砂管道堵塞后維修比較麻煩，需要花費大量的時間，大大降低工作效率。

5）電瓶車的調速裝置存在如下缺陷：在進行電瓶車調速時，電路中的電阻會升高導致大量的電能轉化為熱能，降低了電能的使用效率，浪費電能；調節電瓶車速度的接頭比較多，長時間使用極易發生故障，大大增加了維修的工作量；利用分段形式進行調整電機兩端的電壓會導致速度不能均勻改變而成臺階式改變[4]。

3 電瓶車技術改進

3.1 機械剎車裝置結構的改進

傳動螺桿和制動長連接軸之間的連接方式改為方向十字軸連接；在手動輪支承部位用滾動軸承替代原來的滑動軸承，這會縮短剎車系統反應時間與剎車距離，提高剎車的性能，增加其安全性。

3.2 固定蓄電池的組件的改進

改進蓄電池配套的組件來防止蓄電池和座插脫落。改進后蓄電池的組件由固定座插、活動插孔板和防脫插銷組成，其中固定座插和防脫插銷的尺寸和以前的尺寸相同，去掉位于蓄電池組箱上的防脫座插，用活動插孔板替代防脫座插，改進后的活動插孔板是用鋼板制成的，有良好的強度，能夠有效固定蓄電池，這樣會減少脫落過程對蓄電池造成的損害，提高了蓄電池的穩定性。

3.3 腳踏閥的改進

給司機室的腳踏閥安裝防護罩，防火罩能有效防止腳踏閥被掉落的煤巖塊砸壞，降低了腳踏閥的損壞概率，延長其工作年限。

3.4 撒砂裝置的改進

CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車的撒砂原理如下：通過連桿的來回擺動帶動砂箱和執行元件運動，從而保證砂箱在擺動過程中砂子能夠依靠自身的重力向下流入撒砂管道，砂子通過撒砂管道流到撒砂裝置前輪的正前方。但是上述撒砂原理沒有有效解決因砂子固結而導致堵塞撒砂管道的問題，針對此問題，改進撒砂裝置，采用提拉式撒砂來代替以前搖擺振落式撒砂。

3.5 調速裝置箱的改進

先將電阻箱內的調速端子拆掉，然后拆除整個電阻箱，用IGBT調速裝置箱替代原來的電阻調速裝置箱。將勵磁線、電機電樞線和蓄電池電源插頭線接到相應的地方，完成接線工作后打開電源，檢查各條線路是否連接正確，確定接線正確后，在進行使用。

4 效果評價

1）改進后的機械剎車系統的制動時間大大降低，制動距離也大大縮短，從而提高了剎車系統的可靠性與電瓶車的安全性。

2）改進蓄電池的組件，用活動插孔板替代防脫座插，提高了其強度，有效防止了蓄電池的脫落，提高了蓄電池的安全性，增強了其使用年限。

3）改變剎車氣缸的位置，安裝防護罩保護腳踏氣閥，防止腳踏氣閥被破壞。保證剎車連桿和氣缸的推桿在同一水平面，從而保證剎車連桿和氣缸的推桿之間沒有位移變形，兩者之間只存在推力。這樣會增強電瓶車的剎車性能，防止閘瓦偏離對輪。

4）對電瓶車的撒砂裝置進行改進，在撒砂裝置上安裝濾網，過濾掉沙子中的大顆粒以及雜物，同時將單位時間漏砂的速度以及漏砂量控制在合理的區間內，并利用動作閥攪拌沙子防止沙子固結，保證沙子能夠順利通過撒砂管道。

5）改進后的電瓶車調速非常均勻，速度不會出現臺階式改變，同時電瓶車中的力矩脈動以及電流脈動波動較小，波動幅度可以忽略不計，近似認為是直流電源，這樣能夠保證啟動時設備比較平穩，同樣能夠提高電池的使用年限。改進后的調速裝置，在調速時產生的壓降比較小，產生的熱量也會相應減少，大大提高了電能的使用效率。在電瓶車運行過程中，電阻調速裝置內的電流較大，容易燒壞其中的連接調速觸頭的膠木座以及調速觸頭，這會降低電瓶車的工作效率，改進后的調速裝置沒有調速觸電，降低了其發生故障的概率。

5 結論

通過用滾動軸承替代原來的滑動軸承、用活動插孔板替代防脫座插、給腳踏閥安裝防護罩、在撒砂裝置上安裝濾網、用IGBT調速裝置箱替代原來的電阻調速裝置箱等措施對CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車進行改進，使其安全性能大大提高，啟動力矩增大，啟動過程平穩高效，并且提高了其使用效率，延長了其使用年限。