一種礦用防爆電動無軌膠輪運人車設(shè)計

蔡向宇

【摘要】講述了防爆電動膠輪車應(yīng)用于煤礦井下的重要意義，介紹了一種礦用防爆鋰電池?zé)o軌膠輪運人車的設(shè)計方案，詳細(xì)闡述了此車的整體結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點，并對整車電氣系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進行了介紹。

【關(guān)鍵詞】礦用防爆；鋰電池；電動無軌膠輪運人車；控制原理；驅(qū)動系統(tǒng)

引言

防爆無軌膠輪車是一種煤礦井下輔助運輸設(shè)備，相對于軌道運輸，它可以極大的提高煤礦運輸效率，安全性也更高。目前，國內(nèi)煤礦井下運行的無軌膠輪車，除極個別車型外，全部采用防爆柴油機為動力，柴油機的噪聲和尾氣排放給井下環(huán)境帶來較大污染，嚴(yán)重威脅著井下職工的身心健康。另外，柴油機本身存在防爆安全隱患，使用、維護成本也很高。礦用防爆鋰電池?zé)o軌膠輪車的研發(fā)和應(yīng)用可以有效的解決這些問題，它以礦用隔爆型動力鋰電池為動力源，低噪聲、零排放，防爆安全可靠，使用、維護成本低。目前，用于接送職工上下班的運人車在煤礦應(yīng)用很多，因此，我們研制了一種礦用防爆電動無軌膠輪運人車，以取代防爆柴油機膠輪車用于井下人員運輸。

1.總體方案

該車采用加強型底盤，車廂以小型客車的車廂改制而成，以防爆鋰電池電源箱為動力源，采用礦用隔爆變頻牽引電機加減速箱的驅(qū)動方式，前輪驅(qū)動，行車制動采用液壓濕式制動器，駐車制動為失效安全型，液壓助力轉(zhuǎn)向，前后懸架均裝有筒式減震器。整車重量分配合理，結(jié)構(gòu)緊湊，操控性好，動力強勁，可適應(yīng)井下復(fù)雜的巷道條件，車廂空間大，乘坐舒適，整車防爆安全可靠，適用于有瓦斯和煤塵爆炸危險的礦井，整車主要技術(shù)參數(shù)見表1。

1.1整車結(jié)構(gòu)

整車由車廂1、制動系統(tǒng)2、車架3、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4、傳動系統(tǒng)5、懸架系統(tǒng)6、電氣系統(tǒng)7組成，如圖1

1.2車廂

以小型客車的車廂為原型，根據(jù)各部件的布局，對其局部結(jié)構(gòu)進行了改制，并且按照煤安要求，將內(nèi)飾更換為符合煤礦安全要求的材料。

1.3制動系統(tǒng)

制動系統(tǒng)包括行車制動和緊急制動（駐車制動）兩套各自獨立的系統(tǒng)。行車制動包括液壓制動和電回饋制動，液壓制動系統(tǒng)由濕式制動器、制動閥、蓄能器、液壓膠管等組成，濕式制動器安裝在四個車輪上，通過腳踏式液壓閥控制其制動力，蓄能器保證車輛在電機停止工作的狀態(tài)下仍具備一定的制動能力，保證行車安全；電回饋制動可以避免液壓制動器過熱，同時可以為電池充電。駐車制動器為失效安全型，保證車輛在液壓系統(tǒng)發(fā)生故障或電機停止工作時仍具備足夠的制動能力。整車制動平穩(wěn)可靠，制動力、制動距離均滿足礦用膠輪車國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.4轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向泵、驅(qū)動轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向器、方向盤等組成，轉(zhuǎn)向泵由電機帶動，為液壓助力轉(zhuǎn)向器提供動力，助力系統(tǒng)正常工作時，轉(zhuǎn)向輕便靈活，操控性好，當(dāng)液壓助力系統(tǒng)發(fā)生故障時，也能用力操縱方向盤使車輛實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，有效保證了行車安全。

1.5傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)由礦用隔爆型變頻牽引電機、減速箱、傳動軸、驅(qū)動轉(zhuǎn)向橋等組成，電機功率60kw，通過減速箱帶動驅(qū)動轉(zhuǎn)向橋，不需換檔，操控性好，傳動環(huán)節(jié)少，效率高。由于采用前驅(qū)方式，后橋結(jié)構(gòu)簡單，可以保證車廂內(nèi)部足夠高（1.7米左右），乘坐空間大，乘員活動自如。

1.6懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)包括前后鋼板彈簧和筒式減震器，前懸架裝有防側(cè)傾裝置，彈簧剛度設(shè)計合理，與減震器共同起作用，保證了乘坐舒適性。

1.7電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由防爆電源箱、變頻器、控制箱、傳感器、自動保護裝置、通訊系統(tǒng)、顯示儀表等組成。電源箱總?cè)萘繛?4kwh，保證車輛具有足夠的續(xù)航能力；變頻器控制電機轉(zhuǎn)速，保證車輛平穩(wěn)運行；當(dāng)車輛發(fā)生故障時，自動保護系統(tǒng)可以及時報警或自動斷電，保證了行車安全；通訊裝置可以實時采集車輛及環(huán)境信息，并將信息傳輸?shù)降孛婵刂浦行摹?/p>

2.技術(shù)特點

2.1安全可靠的防爆電氣系統(tǒng)

煤礦生產(chǎn)安全是第一位的，我們對整車電氣系統(tǒng)的防爆進行了多次優(yōu)化設(shè)計，電源箱、變頻器箱、控制箱及其它電氣元件都做到了防爆安全可靠。

2.2高效傳動系統(tǒng)

采用電機直驅(qū)方式，在其與驅(qū)動橋之間加裝一個減速箱，傳動環(huán)節(jié)少，機械傳動效率可達(dá)87%，其平路滿載續(xù)航能力可達(dá)110km，可以滿足煤礦井下運人需求。

2.3完善的自動保護監(jiān)控系統(tǒng)

自動保護監(jiān)控系統(tǒng)由防爆傳感器、控制裝置、顯示裝置、報警裝置等組成，當(dāng)出現(xiàn)溫度高、電量低、液壓系統(tǒng)壓力低、瓦斯含量高等車輛故障或外部環(huán)境不安全等問題時，能自動報警提示駕駛員，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，具備自動斷電功能，保證人員安全。

3.結(jié)語

此礦用防爆電動無軌膠輪運人車具有低噪聲、零排放、安全性高、節(jié)能、維護成本低等優(yōu)點，其必將取代防爆柴油機膠輪車，大量應(yīng)用于煤礦井下，這對于改善煤礦職工的工作環(huán)境具有重要意義，社會效益巨大。

礦用防爆電動膠輪車的研發(fā)面臨的主要難關(guān)是續(xù)航里程短和制造成本高，隨著這兩個難關(guān)被逐步攻破，防爆電動膠輪車必將具有非常廣闊的市場前景。

參考文獻(xiàn)

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