礦用低污染電控柴油單軌吊研制開發(fā)

李麗絨(山西焦煤集團有限責(zé)任公司，山西 太原 030024)

目前，煤礦井下采煤和掘進已經(jīng)實現(xiàn)機械化，正向自動化、智能化方向發(fā)展，而煤礦輔助運輸設(shè)備成為現(xiàn)代化礦井的一個薄弱環(huán)節(jié)，除少數(shù)礦井采用單軌吊和無軌膠輪車新型輔助運輸設(shè)備外，大部分礦井依然采用小絞車或無極繩絞車分段運輸，運輸效率低，存在掉道、斷繩、跑車等安全隱患。雖然新型輔助運輸設(shè)備效率高，能實現(xiàn)不轉(zhuǎn)載連續(xù)運輸，但柴油單軌吊均為進口產(chǎn)品，設(shè)備貴、配件價格高，增加噸煤成本；原有的國產(chǎn)無軌膠輪車排放標(biāo)準(zhǔn)低，尾氣污染嚴重，油耗高，可靠性、智能化水平較低，影響推廣應(yīng)用。因此，研發(fā)高效、低污染防爆柴油機及礦用低污染電控柴油單軌吊就成為解決問題的關(guān)鍵。

1 原因分析

隨著人們環(huán)保意識的提高，地面車輛用柴油機已達到國Ⅳ，甚至國Ⅴ的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但非道路和煤礦井下工程機械用柴油機排放標(biāo)準(zhǔn)依然較低，另一方面需要對其進行技術(shù)研發(fā)，逐步提升礦用防爆柴油機技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

車輛用柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速高，基本采用渦輪增壓、空空中冷、電控單體泵或電控共軌及后處理技術(shù)；非道路工程機械用柴油機，轉(zhuǎn)速低，電控技術(shù)正在逐步開發(fā)應(yīng)用；而煤礦井下工程機械用柴油機由于涉及防爆及特殊環(huán)境問題，技術(shù)難度更大，其數(shù)量遠不及非道路車輛多。國內(nèi)一些生產(chǎn)煤礦井下用防爆柴油機的企業(yè)，均是在普通機械柴油泵的基礎(chǔ)上進行簡單的進、排氣系統(tǒng)防爆技術(shù)改造，技術(shù)落后，油耗高，排放標(biāo)準(zhǔn)低。

2 技術(shù)改進

根據(jù)歐洲經(jīng)驗，柴油機單軌吊能解決整個礦井的所有輔助運輸問題，是最有發(fā)展前途的現(xiàn)代化有軌輔助運輸設(shè)備。柴油機單軌吊是機電液一體化高新技術(shù)產(chǎn)品，主要包括防爆柴油發(fā)動機動力系統(tǒng)、靜液壓閉式傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、散熱冷卻系統(tǒng)、柴油機監(jiān)督保護及整車操作控制等系統(tǒng)。由司機室、驅(qū)動部、主機、輔機、拉桿等結(jié)構(gòu)部件組成。整車配置圖見圖1.

圖1 整車配置示意圖

1) 司機室采用流線型線條，簡潔明快，空間寬敞，鋼管骨架結(jié)構(gòu)，安全可靠。司機室操作根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計有帶扶手的操作手柄，操作方便。采用先進的彩色液晶屏儀表盤顯示模式，機車運行參數(shù)可見。設(shè)有緊急故障停車按鈕，一鍵停車，保障安全。

2) 驅(qū)動部采用摩擦輪與齒輪混合驅(qū)動形式，摩擦輪直驅(qū)模式保證負載小時需要的運行速度，混驅(qū)模式保證負載大時需要的驅(qū)動力。兩種模式切換簡單，只要在司機室按下切換按鈕，就能相互切換。

3) 主機部分為動力核心部分，采用自主研發(fā)的電噴防爆柴油機作為單軌吊的動力，電噴防爆柴油機采用ECU控制和保護，不僅能夠根據(jù)進氣量精確控制噴油，保證低油耗高排放，而且能夠?qū)崟r保護監(jiān)測發(fā)動機數(shù)據(jù)，并通過CAN通訊傳輸給顯示儀表。ECU保護系統(tǒng)會自動根據(jù)報警及保護級別聲文報警，不僅能夠在顯示屏上滾動播放文字，而且會發(fā)出聲音報警，提醒駕駛員機車運行異常情況，雙重提醒安全可靠。

4) 輔機為整車的輔助單元部分，主要用于液壓系統(tǒng)的散熱及其液壓蓄能。本機運用紫銅管片式散熱器，不僅體積小，而且散熱效率高。

5) 拉桿為整車的連接部件，本機采用萬向節(jié)式拉桿結(jié)構(gòu)，不僅能夠達到強度使用要求，而且能夠保證水平垂直自由拐彎。機車通過性高，方便使用。

3 技術(shù)性能和特點

1) 設(shè)計齒輪驅(qū)動部及帶齒條的軌道，在大坡度路段或水汽大易打滑的局部安裝使用，以增大單軌吊的爬坡能力及防滑安全性能。

2) 齒輪傳動驅(qū)動部，單個驅(qū)動部驅(qū)動力為30 kN，能有效減少驅(qū)動部數(shù)量。

3) 電氣監(jiān)控采用CAN總線傳輸，具有油溫、水位、壓力等保護功能，實時監(jiān)控，保存記錄。

4) 機車液晶屏實時顯示機車運行情況參數(shù)，并自動保存故障記錄，方便維修。

5) 特點是截面和轉(zhuǎn)彎半徑小，機動靈活，不怕底鼓、積水和堆物，能在多岔道、多彎道及變坡起伏巷道運行，連續(xù)運輸距離長，能自行裝卸，轉(zhuǎn)載方便。用于掘進巷道時迅速延伸軌道，既安全可靠，又方便快捷，可實現(xiàn)從井底車場甚至從地面(斜井或平巷開拓時)至采區(qū)工作面的連續(xù)直達運輸。

4 技術(shù)參數(shù)

額定牽引力：80～160 kN；額定制動力：牽引力的1.5倍；整機重量：6.8～10 t；最大使用坡度：25°；轉(zhuǎn)彎半徑：水平4 m/垂直8 m；速度：0～2.5 m/s；機車長度：15 000～16 200 m；機車最大寬度：900 m

5 效益及推廣應(yīng)用前景

本項目計劃投入360萬元研發(fā)費用，新增利潤200萬元，預(yù)計二年可回收成本。

目前煤礦選用的輔助運輸設(shè)備，大都以防爆柴油機為動力，除進口的防爆柴油機排放達到歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)外，國產(chǎn)防爆柴油機排放連國Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)都達不到，柴油機運行期間，CO、HC、ONx、PM微粒排放比較多，燃油消耗率高，不僅嚴重危害工人的身心健康，同時也增加了企業(yè)的運行成本。在同樣動力的情況下，油耗、污染大大減少，降低生產(chǎn)成本，改善礦井工作環(huán)境。

低污染電控柴油單軌吊主要用于煤礦井下人員、設(shè)備、支架、綜采機大部件、刮板機重型部件及材料等運輸。

該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，可提高煤礦安全經(jīng)濟效益，市場前景十分廣闊。

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