礦用氣動(dòng)履帶式運(yùn)輸車的研發(fā)及應(yīng)用

孫 娜，閆左峰，李嘉成，齊 魯

（1.西山煤電股份有限公司，山西太原063000；2.山西陽(yáng)煤集團(tuán)碾溝煤業(yè)有限公司，山西太原030400；3.凌志達(dá)煤業(yè)有限公司，山西長(zhǎng)治046600；4.青島達(dá)邦鉆機(jī)有限責(zé)任公司，山東青島266590）

1 項(xiàng)目概況

目前，煤礦巷道運(yùn)輸大部分采用軌道運(yùn)輸，但很多地段有軌道沒(méi)有動(dòng)力拖車。特別是在一些高瓦斯礦，井下電力拖車拖動(dòng)極為不安全，但是軌道又存在一定坡度，這時(shí)的物料運(yùn)輸就成為很難解決的問(wèn)題，耗時(shí)又耗力，而這一問(wèn)題在全國(guó)各礦普遍存在。

在山西西山煤電馬蘭礦第12井回風(fēng)巷區(qū)，巷道寬度5 m，高度4 m，軌道寬度為600 mm，坡度12°。巷道內(nèi)有10輛運(yùn)輸車，每輛的載重可達(dá)1 t。

2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)馬蘭礦現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題，氣動(dòng)履帶運(yùn)輸車的設(shè)計(jì)主要包括了兩個(gè)部分：①運(yùn)輸車單獨(dú)在履帶著地狀態(tài)下的牽引行走，②運(yùn)輸車在支起道軌輪狀態(tài)下的行走與拖曳。

圖1 氣動(dòng)履帶運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)示意

2.1 行走系統(tǒng)

行走機(jī)構(gòu)主要由履帶、風(fēng)馬達(dá)、變速箱、支撐缸和道軌輪等零部件組成。[1]

兩邊履帶各接一個(gè)6 kW風(fēng)馬達(dá)及變速箱，變速箱速比為1：15，風(fēng)馬達(dá)耗風(fēng)量8.5 m3/min。分別通過(guò)變速箱輸出軸上聯(lián)結(jié)的齒輪與履帶驅(qū)動(dòng)輪的輸入軸齒輪嚙合帶動(dòng)履帶牽引，變速箱輸出軸上聯(lián)結(jié)的鏈輪則與道軌輪輸入軸的鏈輪連接進(jìn)行牽引（見(jiàn)圖2）。

圖2 行走系統(tǒng)

變速箱用高強(qiáng)度的螺栓與履帶架連接。[2]使用履帶牽引時(shí)，支撐缸將道軌輪回收，履帶著地，靜摩擦力大，可利用履帶在坡道上進(jìn)行牽引，如圖3。

圖3 履帶行走

運(yùn)輸車在支起道軌輪狀態(tài)下行走，當(dāng)?shù)竭_(dá)水平地段時(shí)，為提高速度，用支撐缸將道軌輪支起，履帶離地，道軌輪高于履帶，可以提高行走速度并拖曳運(yùn)輸車。如51頁(yè)圖4所示。

圖4 支起道軌輪行走

行走馬達(dá)可通過(guò)操作閥控制運(yùn)輸車前進(jìn)后退及轉(zhuǎn)彎。[3]如想增加履帶上的摩擦力，也可以安裝料箱放料、配重，增加摩擦力行走。運(yùn)輸車的車架采用鋼板焊接，主要有車斗和座椅架兩部分。車斗用螺栓固定在行走底盤上，座椅架用螺栓固定在車斗后部，操作人員在座椅上進(jìn)行操控。

3 技術(shù)參數(shù)

運(yùn)輸車牽引性能計(jì)算。使用工況一般為：在使用重量狀態(tài)下，與水平區(qū)段的茬地上，帶牽引負(fù)荷（牽引線與地面平行）全油門等速行駛。

3.1 履帶牽引力

式中：m-總質(zhì)量，kg；v-牽引速度，km/h；η-行動(dòng)系統(tǒng)的效率修正公式，η=0.95-0.017v；

則空載且平地狀態(tài)下的牽引力：P=11.54 kW

空載且12°坡度角狀態(tài)下的牽引力：P=7.29 kW

滿載且平地狀態(tài)下的牽引力：P=11.50 kW

滿載且12°坡度角狀態(tài)下的牽引力：P=8.73 kW

3.2 道軌輪狀態(tài)下拖曳10輛運(yùn)輸小車的功率

式中：m-總質(zhì)量，kg；v-牽引速度，km/h；f-滾動(dòng)摩擦力系數(shù)；i-滑動(dòng)摩擦力系數(shù)；η-傳動(dòng)效率。

則平地且滿載狀態(tài)下的功率：Pmax=11.43 kW

滿載且8°坡度角狀態(tài)下的功率：Pmax=11.32 kW

計(jì)算可知運(yùn)輸車車所需最大功率11.5 kW 小于風(fēng)馬達(dá)功率12 kW，且有一定功率儲(chǔ)備，滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 履帶牽引技術(shù)參數(shù)

4 應(yīng)用效果

新研制的氣動(dòng)履帶運(yùn)輸車在山西西山煤電馬蘭礦第12井回風(fēng)巷區(qū)應(yīng)用，取得了良好效果。

（1）該運(yùn)輸車研制設(shè)計(jì)參數(shù)，滿足了礦井現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸工作要求。

（2）該運(yùn)輸車，有無(wú)軌道都可運(yùn)輸。另外也可安裝料箱放料、配重，增加摩擦力行走。

（3）該運(yùn)輸車可實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本、提高井下運(yùn)輸安全、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等。

5 結(jié)語(yǔ)

本文中介紹的氣動(dòng)履帶運(yùn)輸車以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，不但可以在道軌上拖曳巷道運(yùn)輸車，也可進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)輸任務(wù)。該運(yùn)輸車可提大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本，減少工作安全隱患，提高了工作效率，也為井下便利運(yùn)輸提供了廣闊的空間和思路。