煤礦井下膠輪車新型制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究

趙越仁

（晉能控股集團(tuán)有限公司煤業(yè)集團(tuán)成莊礦，山西 晉城 048000）

引言

膠輪車由于其結(jié)構(gòu)緊湊、使用靈活的特點(diǎn)已經(jīng)成為井下巷道內(nèi)物料運(yùn)輸?shù)暮诵脑O(shè)備，但由于膠輪車載重量大、井下地質(zhì)條件復(fù)雜，所以在下坡路段經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)膠輪車車速過(guò)大導(dǎo)致的失控現(xiàn)象，給煤礦井下的運(yùn)輸安全帶來(lái)了嚴(yán)重的隱患。針對(duì)目前腳輪車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完全靠人工控制，制動(dòng)效率低、可靠性差的不足，本文分析一種新的井下膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車身制動(dòng)機(jī)構(gòu)和井巷制動(dòng)裝置，利用監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)膠輪車運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)超速，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警提醒，若車輛超速時(shí)間超過(guò)設(shè)定值且車速持續(xù)加快，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)，同時(shí)在井巷制動(dòng)裝置上設(shè)置有緩沖吸振結(jié)構(gòu)，能夠有效降低在制動(dòng)時(shí)對(duì)膠輪車的損壞，提高制動(dòng)的穩(wěn)定性。

1 車載制動(dòng)系統(tǒng)

根據(jù)腳輪車制動(dòng)需求，本文所提出的車載制動(dòng)系統(tǒng)主要包括膠輪車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、尾鉤機(jī)構(gòu)控制器、尾部拖鉤裝置、脫鉤檢測(cè)裝置等，用于實(shí)現(xiàn)車速監(jiān)測(cè)、自動(dòng)脫鉤、脫鉤檢測(cè)等，滿足超速情況下的自動(dòng)脫鉤制動(dòng)需求[1]。

膠輪車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于對(duì)膠輪車的運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其核心是測(cè)速傳感器，將測(cè)速傳感器設(shè)置到膠輪車的橋殼處，用緊固螺栓將傳感器的測(cè)速齒圈固定在膠輪車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，膠輪車在運(yùn)行過(guò)程中將帶動(dòng)測(cè)速傳感器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)膠輪車運(yùn)行速度的監(jiān)測(cè)，然后將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸?shù)娇刂浦行膬?nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車速運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警，測(cè)速傳感器安裝結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖1-1所示。

尾鉤脫鉤控制裝置，設(shè)置在腳輪車尾部的車架上，由脫鉤控制系統(tǒng)和電磁鐵構(gòu)成，當(dāng)人工決定制動(dòng)或者是系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)控制電磁鐵失電，磁鐵瞬間失去磁性，將吸附在上面的尾鉤釋放，完成脫鉤動(dòng)作，為了確保脫鉤的準(zhǔn)確性，在系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有不同車速下的脫鉤速度，從而保證不同狀態(tài)下脫鉤的可靠性，尾鉤脫鉤控制裝置如下頁(yè)圖1-2所示。

尾部拖鉤裝置，設(shè)置在腳輪車的后側(cè)，是一個(gè)大的鉤型卡，主要用于勾住設(shè)置在巷道內(nèi)的阻攔索，使車輛進(jìn)行可靠的制動(dòng)，尾部脫鉤裝置吸附在電磁鐵上既能夠通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)釋放，也能夠被人工釋放，從而滿足不同情況下制動(dòng)可靠性的需求。釋放后尾鉤會(huì)緊貼地面滑動(dòng)，當(dāng)遇到設(shè)置在巷道內(nèi)的阻攔索后能對(duì)膠輪車產(chǎn)生一個(gè)反向拉力，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的輔助制動(dòng)，減少膠輪車的制動(dòng)距離，提升制動(dòng)安全性，該拖鉤裝置如下頁(yè)圖1-3所示[2]。

拖鉤監(jiān)測(cè)裝置，主要是用于監(jiān)測(cè)膠輪車是否完成對(duì)拖鉤的釋放，提醒駕駛員注意，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到拖鉤釋放后系統(tǒng)發(fā)出蜂鳴報(bào)警，并對(duì)拖鉤的位置進(jìn)行判斷，為駕駛員調(diào)整膠輪車的運(yùn)行狀態(tài)提供依據(jù)，該拖鉤監(jiān)測(cè)裝置如下頁(yè)圖1-4所示。

圖1 車載制動(dòng)系統(tǒng)示意圖

2 井巷制動(dòng)裝置

井巷制動(dòng)裝置是膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)的輔助，主要包括了吸能緩沖裝置和攔阻索，攔阻索是由鋼絲繩構(gòu)成，主要設(shè)置在巷道內(nèi)，和膠輪車運(yùn)行方向垂直，當(dāng)膠輪車釋放拖鉤后，使拖鉤勾住攔阻索，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠輪車的制動(dòng)。若攔阻索的長(zhǎng)度不可調(diào)，則膠輪車的拖鉤勾住后，無(wú)緩沖，直接對(duì)膠輪車進(jìn)行硬制動(dòng)，不僅會(huì)對(duì)膠輪車的機(jī)體強(qiáng)度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，而且還有可能導(dǎo)致膠輪車的傾覆，影響制動(dòng)安全，因此在井巷制動(dòng)系統(tǒng)中將攔阻索和吸振緩沖機(jī)構(gòu)相連接。緩沖機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是液壓油缸，當(dāng)攔阻索受力后一方面通過(guò)油液緩沖作用在攔阻索上的力，另一方面使絞車逐漸釋放鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠輪車的軟制動(dòng)[3]，有效提升制動(dòng)時(shí)的安全性，根據(jù)實(shí)際測(cè)試，利用該吸能緩沖裝置能夠?qū)⒛z輪車制動(dòng)時(shí)的沖擊力降低了87%，對(duì)提升膠輪車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和制動(dòng)穩(wěn)定性具有十分重要的意義，膠輪車吸能緩沖裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 吸能緩沖裝置圖

3 制動(dòng)裝置驗(yàn)證

為了對(duì)該制動(dòng)裝置的運(yùn)行可靠性進(jìn)行分析，以井下膠輪車為研究對(duì)象，使其處于7.5 t的滿載狀態(tài)，在坡度為15°的地方進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)[4]，車輛運(yùn)行時(shí)的最大速度為40 km/h，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)制動(dòng)方案下車輛的平均制動(dòng)距離為43.4 m，當(dāng)采用新的制動(dòng)系統(tǒng)后，車輛的平均制動(dòng)距離約為10.03 m，比優(yōu)化前降低了76.4%。同時(shí)在10次試驗(yàn)過(guò)程中采用傳統(tǒng)制動(dòng)方案車輛有3次制動(dòng)距離超過(guò)了要求規(guī)定的50 m，制動(dòng)合格率為70%，采用新的制動(dòng)方案后，10次制動(dòng)合格率為100%，因此新方案的制動(dòng)率比優(yōu)化前有了顯著的提升，極大地增加了膠輪車制動(dòng)的可靠性，該制動(dòng)試驗(yàn)如圖3所示。

圖3 制動(dòng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片

4 結(jié)論

1）車載制動(dòng)系統(tǒng)主要包括膠輪車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、尾鉤機(jī)構(gòu)控制器、尾部拖鉤裝置、脫鉤檢測(cè)裝置等，用于實(shí)現(xiàn)車速監(jiān)測(cè)、自動(dòng)脫鉤、脫鉤檢測(cè)等，滿足超速情況下的自動(dòng)脫鉤制動(dòng)需求。

2）井巷制動(dòng)裝置是膠輪車制動(dòng)系統(tǒng)的輔助，主要包括了吸能緩沖裝置和攔阻索，能夠?qū)⒛z輪車制動(dòng)時(shí)的沖擊力降低了87%。

3）該系統(tǒng)能夠?qū)⒛z輪車的制動(dòng)距離降低了76.9%，將制動(dòng)成功率提升到了100%。