履帶式支架搬運(yùn)車的研究與應(yīng)用

周 甲

(山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán) 鹿臺山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048200)

隨著替代能源不斷開發(fā)利用，全球煤炭消耗量逐年下降，但煤炭仍是我國的主體能源。煤炭工業(yè)是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國煤礦的開采技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，采掘機(jī)械化程度有了顯著提高。隨著大型綜采設(shè)備在現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井的使用，井下工作面搬家倒面所占用的非生產(chǎn)輔助時間已成為制約煤炭產(chǎn)出、影響煤礦經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。工作面單個支架重量由原來的十幾噸發(fā)展到現(xiàn)在的幾十噸，搬遷難度也隨之增大，事故頻發(fā)，極大地影響了煤礦安全高效生產(chǎn)。所以，研發(fā)專業(yè)高效的輔助運(yùn)輸設(shè)備以縮短工作面搬家倒面時間，成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化煤礦的必由之路。

煤礦井下輔助運(yùn)輸可分為有軌運(yùn)輸與無軌運(yùn)輸兩種類型。有軌運(yùn)輸通常采用架線電機(jī)車、蓄電池機(jī)車或以鋼絲繩為牽引的無極繩絞車運(yùn)輸，具有承載能力大、爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可適用于巷道傾角較大、彎道較少的運(yùn)輸情況，但只適用于固定段的運(yùn)輸，一旦需要進(jìn)入多條分支巷道，就必須經(jīng)過車場或轉(zhuǎn)載站，致使運(yùn)輸效率低下、設(shè)置崗位較多、工人勞動強(qiáng)度大、設(shè)備利用率低。常規(guī)的井下無軌運(yùn)輸設(shè)備通常是指無軌膠輪車，無軌膠輪車作為礦井先進(jìn)的輔助運(yùn)輸設(shè)備，具有機(jī)動靈活、裝卸方便、操作簡單、運(yùn)輸速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。行走機(jī)構(gòu)多采用膠輪，其主要作用是轉(zhuǎn)運(yùn)搬遷煤礦綜合開采大型設(shè)備。使用輪胎式支架搬運(yùn)車時，需提供理想的車輛運(yùn)行條件，需硬化、平整井下巷道底板，巷道兩側(cè)需凈寬充分、無凸出物，巷道坡道不應(yīng)太長、太大，轉(zhuǎn)彎半徑不宜過小等。

相比輪式車而言，履帶車以履帶代替了傳統(tǒng)輪式行走，其承載能力、抓地力等優(yōu)于輪式車，而且其噪音低，可原地轉(zhuǎn)彎。履帶式行走裝置增大了機(jī)器與地面的單位接地面積，對路面?zhèn)π。秸夏芰?、地形適應(yīng)能力強(qiáng)，具有良好的行駛及通過性能[2]。因此，研究履帶式支架搬運(yùn)車對井下支架搬運(yùn)運(yùn)輸具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 履帶式搬運(yùn)車主要系統(tǒng)組成

履帶式支架搬運(yùn)車主要包括：動力與行走系統(tǒng)、支架拖吊系統(tǒng)、氣動啟動系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。其中，動力與行走系統(tǒng)又主要由動力部、行走部、行走操作系統(tǒng)和制動系統(tǒng)組成。

1.1 動力部

動力部是搬運(yùn)車行駛系統(tǒng)的核心，主要為搬運(yùn)車的行進(jìn)提供動力，如圖1所示。它位于搬運(yùn)車的車頭部分，主要包括機(jī)架、液壓行走控制總成、水空油散熱器、照明總成、防爆發(fā)動機(jī)、液壓行走總成、儲氣罐、液壓工作總成和座椅。動力部發(fā)動機(jī)提供的動力通過減速器等機(jī)構(gòu)將動力傳遞給前橋，再傳遞給行走部的驅(qū)動輪，帶動行走部的行進(jìn)，進(jìn)而帶動整個搬運(yùn)車行進(jìn)。

1.2 行走部

液壓行走機(jī)構(gòu)采用閉式系統(tǒng)。主要包括左、右行走部，兩行走部結(jié)構(gòu)左右對稱，如圖 2 所示。左、右行走部相互對稱的布置在動力部兩側(cè)。行走部主要結(jié)構(gòu)包括：行走架、履帶、托輪、漲緊輪、防爆水洗箱、鏈輪、支重輪。其中左、右行走架與動力部車架構(gòu)成一個 U 形梁。行走機(jī)構(gòu)的動力，來源于發(fā)動機(jī)和一分二的分動箱，由變量泵與變量馬達(dá)減速機(jī)帶動鏈輪，驅(qū)動履帶行走。

圖1 動力部

圖2 行走部

1.3 支架拖吊系統(tǒng)

支架拖吊系統(tǒng)主要由鏟板、提升油缸、推拉油缸、承重油缸組成，如圖3 所示。支架拖吊系統(tǒng)主要功能是輔助裝載液壓支架。推拉油缸通過鉸接固定在動力部車架上，提升油缸和承重油缸則固定在行走部車架上，鏟板一端通過兩側(cè)鏟板軸分別插入兩側(cè)行走部車架上，另一端則與提升油缸的活塞桿相連，使其可以通過提升油缸活塞桿的上下運(yùn)動帶動鏟板繞鏟板軸旋轉(zhuǎn)。

1.4 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要是為搬運(yùn)車提供照明和狀態(tài)檢測與預(yù)警。電器系統(tǒng)所選元件具有防爆功能，適合井下工作環(huán)境，具有發(fā)動機(jī)狀態(tài)檢測、氣體檢測傳感器和防爆燈具，可以實(shí)時檢測搬運(yùn)車工作情況和所處井下環(huán)境，為搬運(yùn)車安全提供保障。

圖3 支架拖吊系統(tǒng)

2 履帶式支架搬運(yùn)車應(yīng)用效果

對履帶式支架搬運(yùn)車進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)后，資料顯示：車輛適應(yīng)最大坡度8°，重車車速2.8～4.8 km/h，空車車速6～9.8 km/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑8 m，對地比壓0.22 MPa，試驗(yàn)運(yùn)輸質(zhì)量35 t，性能符合設(shè)計(jì)要求。履帶車支架搬運(yùn)車具有承載能力大、抓地力強(qiáng)、噪音低、可原地轉(zhuǎn)彎等優(yōu)點(diǎn)，同時履帶式支架搬運(yùn)車對地比壓小，對路面?zhèn)π。秸夏芰?、地形適應(yīng)能力強(qiáng)，具有良好的行駛及通過性能。因此，履帶式支架搬運(yùn)車對井下支架搬運(yùn)運(yùn)輸具有推廣意義。