SF31904C型108T礦車無氣化技術升級改造分析

郜國強

（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古 包頭 014080）

SF31904C型108T礦車由于整車設計、制造中使用了較多氣路元器件。在電氣、換向、自動潤滑等系統氣路元器件選型時，由于質量良莠不齊，車輛易由此原因造成故障，處理又非常繁瑣，維修人員勞動強度大。尤其我國北方冬季氣溫低，氣路及元器件極易結冰凍結，車輛運行存在諸多不安全隱患，配件消耗大、維修成本高、車輛實動率低，是目前SF31904C型108T礦車主要故障原因。108T礦車無氣化技術升級改造已成為用戶的當務之急。

SF31904C型108T礦車是在SF31904型108T礦車設計及制造基礎上，減少部分氣路及元器件的一種改型車，啟動方式由氣動啟動改為了電啟動，舉升分配閥由氣缸改為液壓油缸，在礦上使用效果反應較好，但還是保留了部分氣路及元器件，改造并不徹底。比如電器柜內反向器、柴油機電子油門控制器、百葉窗電動推桿當時還未研制成功，導致這些氣路部分在后期運行故障率高，特別是冬季在寒冷的北方礦山氣路故障尤為突出，嚴重影響礦車的實動率。近幾年，隨著我國礦車制造能力和技術研發能力的不斷提升，上述氣路部分的電氣化改造產品在國內研發成功并逐步應用，如湘潭開元機電制造公司研制的108T礦車無氣化技術改造方案，成功于2013年陸續安裝在霍林河露天煤業的100臺108T礦車、包鋼巴潤分公司的22臺108T礦車和準能公司的100m3灑水車上，使用效果非常好。

1 SF31904C型108T氣路系統簡介

SF31904C型108T礦車控制氣路主要是為車輛的各氣控執行元件提供控制氣源。控制氣路包括：空壓機、空氣干燥濾清器、防凍泵（潤滑器）、單向閥、壓力調節閥、牽引閥、牽引電磁閥、高怠電磁閥、減壓閥、百葉窗及其電磁閥、自動潤滑電磁閥等元件。

控制氣路的作用：①為氣路系統提供清潔干燥的壓縮空氣。②調節氣路系統的空氣壓力。③控制車輛的前進，后退，加速。④控制百葉窗的開關。⑤控制自動潤滑系統的開關。

由于氣路系統穩定性差，冬季易結冰凍結等缺陷，導致該型礦車易發氣路系統故障，嚴重影響車輛效率的發揮，研究并對氣路系統進行技術升級改造意義重大。圖1為氣路系統原理圖。

圖1 氣路系統原理圖

2 無氣化技術升級改造方案

2.1 柴油機油門控制采用電子油門控制技術升級改造

取消原車氣路控制柴油機轉速裝置，改用全電化油門控制柴油機轉速。解決柴油機工作時氣路及元器件(尤其冬季氣路凍結)原因所造成的氣路、閥類、氣缸故障。工作原理簡介見如圖2。

駕駛員踏下油門踏板，油門踏板電位器給出一個油門位置信號給電子油門控制器，電子油門控制器根據柴油機油門推桿位置，內部計算輸出相應的控制命令PWM信號到步進電機控制器，步進電機控制器控制精密步進電機的步長，通過凸輪連接柴油機油門(PT泵)推桿，控制柴油機到相應的轉速。

SF31904C型108T礦車采用電子油門控制，不但減少了車輛故障、提高車輛出動率，同時油門控制精度更高，轉速整定更方便（有專門的手持調節器進行低怠速、高怠速、最高轉速整定），也為將來采用智能節油控制打下基礎。

2.2 氣動反相器采用電磁式反向器技術升級改造

反向器是車輛運行的核心部件，車輛前進和倒車靠該反向器改變電機勵磁電流方向，從而改變電機運轉方向。原車反向器是壓縮空氣傳動的轉換開關，產品的結構主要是由電磁閥、氣缸、推桿組成的氣動傳動機構及靜觸頭、轉軸聯動的動觸頭、輔助開關組成的接觸系統和機座等構件組成。

新開發的電磁式反向器，用電磁驅動機構操作取代電磁閥及汽缸傳動機構，從總體機構上取消氣路，可杜絕氣路系統缺陷引起的電器故障，大大提高轉換開關的可靠性，減少維修工作量，提升電氣系統的整體質量水平，確保車輛正常運行。

電磁式反向器結構原理：電磁式反向器采用工作更加安全可靠和節電，且結構更加簡潔、控制更加簡單的永磁式電磁反向轉換結構并可與原反向器安裝緊固位置完全互換，方便了用戶的更換工作。永磁驅動的實現是由電磁線圈產生轉換的驅動力，通過裝在主軸上的永磁鐵芯運動，實現動作的轉換及最終位置的磁保持。

控制電路采用儲能驅動電路控制二個電磁線圈勵磁達到主軸轉換的目的。該新型反向器采用電磁系統驅動。控制觸點為速動開關觸點模塊，該模塊具有高可靠性、觸點速動、自凈且分斷容量大等特點，從而進一步提高了輔助觸點動作的安全可靠性，使整體結構簡潔、美觀。控制觸點采用模塊式組合方式，可按不同需求進行組合。

在主軸的動鐵芯上安裝永久磁鋼，配合電磁線圈實現動作的轉換及換位的保持。該種電磁與永磁復合驅動機構與傳統氣動驅動機構相比，既保持了其以較小電磁力控制較大機械力的優點，又克服了氣路結構繁瑣，難以維護的缺點；具有結構新穎簡潔，控制簡單，工作可靠性高、節能、體積小，使用材料新，制造工藝先進等特點，可以滿足大型電動輪自卸車上對牽引電器使用的特殊需求。（如圖3、圖4）。

2.3 水箱散熱百葉窗電動推桿技術升級改造

原108T礦車百葉窗的動作是通過百葉窗電磁閥控制百葉窗氣缸氣路，帶動推桿動作來打開和關閉百葉窗。產品的結構主要是由百葉窗電磁閥、氣缸、推桿組成的氣動傳動機構等構件組成。尤其在嚴冬季節工作時，氣路易凍結，氣缸動作呆滯或不動作，造成百葉窗動作失靈。

圖3 觸頭系統結構圖

圖4 擺動式永磁驅動機構示意圖

將原百葉窗電磁閥、氣缸和推桿裝置取消，改用安全可靠電控制電動推桿裝置，與原百葉窗氣缸推桿總成安裝緊固位置完全互換，安裝方便簡捷，百葉窗開啟和關閉更加靈活、可靠無故障。

2.4 液壓林肯潤滑系統技術升級改造

（1）系統采用液壓泵取代氣泵，可靠性更高。

（2）系統無氣化，系統更穩定，故障率低，特別是可解決冬季氣動泵故障頻繁的問題。

（3）結構簡單，控制方式只需外部提供外接DC24V電源即可。

（4）可進入車輛管理系統，注油時間、注油間隔時間連續可調。

（5）現場更換方便，可利用原車所有注油器及管路。

3 結語

SF31904C型108T礦車通過無氣化技術升級改造后，大大減少車輛故障率，提升車輛出動率，同時減少維修工人的勞動強度，提高了生產效率，為礦山創造了經濟價值。此外，通過無氣化改造，車上總成件的工作環境得到改善，如反相器接觸可靠，牽引電機因反向器引起的環火也減少了，還消除了各種安全隱患，經濟效益明顯。