顺槽用防爆电动胶轮车的设计研究

蔡向宇（冀中能源机械装备集团石家庄煤矿机械有限责任公司，河北　石家庄　051431）

顺槽用防爆电动胶轮车的设计研究

蔡向宇
（冀中能源机械装备集团石家庄煤矿机械有限责任公司，河北石家庄051431）

本文介绍了一种用于煤矿井下顺槽巷道中物料运输的锂电池胶轮车，详细阐述了此车的整体结构和技术特点，并对整车驱动系统、制动系统、转向系统等关键技术进行了介绍。该车具有无污染、低噪声的特点，其外形尺寸小，可双向驾驶，运输速度快，机动灵活，安全可靠，运行成本低，减轻了工人的劳动强度。

防爆电动顺槽车；锂电池；无污染；低噪声；双向驾驶

顺槽车主要用于煤矿井下顺槽巷道辅助运输，为综采工作面运送小型设备和物料，顺槽巷道的特点是通道狭窄，上下坡道多，路面条件差。目前国内应用于顺槽运输的无轨胶轮车宽度通常在1.4m以上，难以适应非常狭窄的巷道，而且，全部以防爆柴油机为动力，由于顺槽巷道中通风差，发动机排放的废气严重污染了巷道环境，危害井下职工的身体健康。为解决这些问题，我们研制了一种以防爆锂电池为动力的顺槽胶轮车，车体宽度为1.2m，其具有零排放、无污染、低噪声的特点，外形尺寸小，可应用于非常狭窄的巷道。

1　设计方案

该车以防爆锂电池为动力源，采用矿用隔爆变频牵引电机驱动，行车制动采用液压湿式制动器，驻车制动为失效安全型，液压助力转向。我们充分考虑了顺槽巷道的特点，该车外形尺寸小，轴距小，转弯半径小，转向灵活，驱动方式为四轮驱动，采用双向驾驶结构，车辆到达迎头工作面后可以直接换向驾驶，无需调头。整车防爆安全可靠，适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井，主要技术参数见表1。

1.2 车体。车体以高强度钢板制成，前后各有一个驾驶室，布置着仪表台、控制箱、方向盘等部件，每个驾驶室都可独立操作。

1.3 车架。车架以高强度方管焊接而成，承载着司机室、车厢、电源箱等部件，通过钢板弹簧与车桥相连。

1.4 驱动系统。整车由隔爆型变频牵引电机驱动，两台电机分别固定在集成了减速箱的前后驱动转向桥上，省去了变速箱、传动轴等中间环节，传动效率很高。电机功率11kW，直接带动驱动转向桥，不需换档，操控简单。四轮驱动，动力强劲，轮胎选用大花纹充填式实心胎，耐磨性好，可适应顺槽巷道的复杂路况。

1.5 车厢。车厢布置在两个驾驶室之间，为侧开门结构，设有侧向举升装置，操纵液压阀可实现车厢的自动举升，卸料效率高。

1.6 电气系统。电气系统由防爆电源箱、控制器箱、操作箱、自动保护装置、防爆充电机等组成。电源箱容量为32kW·h，可以保证车辆续航能力不低于60km，完全可以满足顺槽巷道的运输要求；防爆充电机可以在井下为车辆充电，充电时间短，可以在工作间隙完成充电。每个驾驶室都设有控制箱和操作箱，可以实现互锁，避免误操作。当车辆发生故障或外部环境不适合车辆运行时，自动保护系统可以及时报警或自动断电，保证了行车安全。

1.7 制动系统。制动系统包括行车制动和驻车制动（紧急制动）两套各自独立的系统。行车制动为液压制动和电回馈制动共同起作用，液压制动系统由湿式制动器、制动阀、蓄能器、液压胶管等组成，湿式制动器安装在四个车轮上，通过脚踏式液压阀控制制动力大小，蓄能器保证车辆在电机停止工作的状态下仍具备十次以上的有效制动能力，保证了行车安全；电回馈制动可以避免液压制动器过热，同时可以为电池充电，提高车辆续航里程。驻车制动器为失效安全型，安装在集成于车桥的减速箱上，保证车辆在液压系统发生故障或电机停止工作时仍具备足够的制动能力。整车制动平稳可靠，制动力大，制动距离短，可满足安全行车要求。

1.8 转向系统。转向为液压助力式，由电机带动转向泵提供动力，转向轻便灵活，操控性好。

2　技术创新点

2.1 小尺寸驱动转向桥的设计。由于整车尺寸限制，要求车桥安装轮胎后的宽度不超过1.2m，我们设计了专用窄型车桥，具备足够的承载能力，具有驱动和转向功能，集成了大速比减速箱和湿式制动器。

2.2 双向驾驶电气控制技术。该车为双向驾驶，在每个驾驶室都可完成所有操作，同时实现了两个驾驶室之间的部分操作功能互锁，以避免误操作，保证车辆运行安全。

2.3 双向驾驶转向技术。由于前后两个车桥都具备转向功能，要保证在一侧驾驶时，另一侧的转向不影响车辆运行。我们在每个车桥上都设计了转向锁止机构，操作方便，当用前桥转向时，后桥转向功能锁止，不再转向，对车辆运行无干扰。在转弯空间很小时，也可控制两车桥同时转向，减小了回转半径，方便转弯。

2.4 窄型整体式车架的设计。在具备足够承载能力的前提下，尽量减小车架外形尺寸。

结语

顺槽电动胶轮车是一种技术领先的新型车辆，相对于防爆柴油机顺槽车，其具有节能环保、低噪声、安全性高的优点，该车外形尺寸小、动力强劲、续航里程长、运输效率高，可广泛应用于煤矿井下顺槽巷道的设备和物料运输，市场前景广阔，可为企业带来较大的经济效益和社会效益。

表1

图1

[1]程玉军.WC2型顺槽用防爆胶轮车的设计研究[J].煤矿机械，2012（04）：6-8.

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