防爆膠輪車擋風(fēng)玻璃氣動(dòng)刮雨器的研制

李智偉

(山西天地煤機(jī)裝備有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

防爆膠輪車在井下運(yùn)行過程中經(jīng)常過雨簾，前擋風(fēng)玻璃上會(huì)滴落水珠形成水霧。同時(shí)，防爆膠輪車在行駛過程中擋風(fēng)玻璃上會(huì)聚集塵土、浮煤等雜物，需要用刮雨器進(jìn)行清理，避免影響駕駛員的視線。再者，當(dāng)防爆膠輪車從井上開往井下或從井下開往井上時(shí)，會(huì)由于環(huán)境的變化而導(dǎo)致溫度突變，駕駛室擋風(fēng)玻璃上極易形成水霧，嚴(yán)重影響司機(jī)的視線，造成安全隱患。因此，必須安裝擋風(fēng)玻璃刮雨器，以確保防爆車輛的安全運(yùn)行。

1 防爆膠輪車刮雨器的種類

按照控制方式的不同，井下防爆膠輪車前擋風(fēng)玻璃刮雨器主要有電動(dòng)刮雨器和氣動(dòng)刮雨器兩種。

電動(dòng)刮雨器主要由雨刮電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于防爆膠輪車使用環(huán)境的特殊性，雨刮電動(dòng)機(jī)必須進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。刮雨器的左右刮水刷片由刮水刷臂壓靠在擋風(fēng)玻璃外表面上，防爆電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，并通過驅(qū)動(dòng)桿系做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刮水臂和刮水片總成左右擺動(dòng)，刮刷清理擋風(fēng)玻璃[1-2]。

由于防爆膠輪車雨刮電動(dòng)機(jī)安裝空間的限制，其外形尺寸受到影響，制約了其功率的提升；同時(shí)，在經(jīng)過防爆處理后，功率有所損耗，輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小，造成雨刮電動(dòng)機(jī)在使用過程中出現(xiàn)故障的概率增大，主要表現(xiàn)為防爆雨刮電動(dòng)機(jī)燒損，從而影響了防爆膠輪車的正常使用。

氣動(dòng)刮雨器克服了防爆雨刮電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，具有驅(qū)動(dòng)扭矩大、動(dòng)力源取之簡單、能實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，大大降低了防爆膠輪車的故障率，使用方便可靠，可推廣使用。

2 氣動(dòng)刮雨器的結(jié)構(gòu)及控制原理

2.1 氣動(dòng)刮雨器的結(jié)構(gòu)

氣動(dòng)刮雨器由換向閥和刮雨器缸體組成，如圖1所示。

1-刮雨器缸體; 2-換向閥。

換向閥閥芯可以在閥體內(nèi)左右移動(dòng)，通過內(nèi)部通道接通刮雨器缸體內(nèi)左右活塞的動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)刮雨器左右擺動(dòng)。

刮雨器缸體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要包括齒輪軸、活塞、閥體、端蓋、齒條、導(dǎo)向套、緩沖墊、軸承、密封圈等。

1-扳手; 2-軸承; 3-端蓋; 4-Y形密封圈; 5-活塞; 6-螺釘;7-緩沖橡皮墊; 8-內(nèi)齒條; 9-閥體; 10-襯套; 11-尼龍襯套;12-齒輪軸; 13-導(dǎo)向套; 14-O形密封圈; 15-圓柱銷;16-蓋形螺母; 17-彈簧墊圈; 18-墊圈。

內(nèi)齒條通過螺釘與導(dǎo)向套和活塞連接，活塞上裝有Y形密封圈，保證密封性。兩端端蓋與閥體連接，并通過O形密封圈密封。端蓋上同時(shí)裝有緩沖橡皮墊，起到緩沖作用，避免出現(xiàn)雨刷桿撞擊刷片的現(xiàn)象[2]。齒輪軸在閥體兩端安裝有軸承。在刮雨器的后端裝有扳手，是為了防止氣控回路出現(xiàn)故障時(shí)能夠手動(dòng)控制齒輪軸，進(jìn)而控制雨刷桿動(dòng)作。

2.2 氣動(dòng)刮雨器的控制原理

氣動(dòng)刮雨器的控制回路包括了氣源裝置、回位調(diào)速閥、氣動(dòng)刮雨器及氣動(dòng)管路等，如圖3所示。

1-儲(chǔ)氣罐; 2-防水開關(guān); 3-安全閥; 4-回位調(diào)速閥; 5-節(jié)流閥; 6-換向閥; 7-停位閥; 8-雨刮缸體; 9-齒條; 10-齒輪軸。

在初始狀態(tài)下，回位調(diào)速閥處于1位，氣源P同時(shí)到達(dá)調(diào)速閥的P1口和換向閥的P2口，P1口是不通的，P2口與B2口通，經(jīng)管路進(jìn)入主閥體的B腔，推動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，此時(shí)雨刷片處于設(shè)定的初始位置。當(dāng)工作時(shí)，拉動(dòng)回位調(diào)速閥的閥桿，該閥換向到2位，P1口與A1口通，壓縮空氣經(jīng)過A1到達(dá)停位閥的K1口，使停位閥換向到6位，B腔內(nèi)的壓縮氣體經(jīng)過P3口與K2口通，使換向閥換向到4位，壓縮空氣經(jīng)過P2、A2口進(jìn)入主閥體的A腔。推動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪軸與搖臂相連，搖臂擺動(dòng)，經(jīng)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)雨刷片擺動(dòng)。當(dāng)齒條運(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置時(shí)，壓縮氣體經(jīng)閥體內(nèi)部通道進(jìn)入K3口，使換向閥換向到3位。這樣重復(fù)進(jìn)行，在齒條設(shè)定的行程內(nèi)，達(dá)到齒輪軸的設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度，從而使雨刷片在一定的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)快慢可通過回位調(diào)速閥上的節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)[3-4]。節(jié)流閥調(diào)節(jié)排氣量的大小,從而控制齒條運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)雨刷桿的擺動(dòng)快慢[5]。

3 氣動(dòng)刮雨器的推廣應(yīng)用

氣動(dòng)刮雨器開發(fā)成功后，通過對各類車型擋風(fēng)玻璃具體尺寸及刮刷范圍的計(jì)算，開發(fā)了系列產(chǎn)品，涵蓋了現(xiàn)在所有防爆膠輪車前駕駛室擋風(fēng)玻璃的氣動(dòng)刮雨器規(guī)格。在使用電動(dòng)刮雨器的防爆車輛上可以方便地進(jìn)行升級更換，將原車的防爆電動(dòng)機(jī)直接更換為相應(yīng)規(guī)格的氣動(dòng)刮雨器，其連桿系及刷臂、刷片都不需更換。將原刮雨器防爆電動(dòng)機(jī)主令開關(guān)去掉，增加回位調(diào)速閥，維修更換方便。使用氣動(dòng)刮雨器后，具有如下優(yōu)勢：由于氣動(dòng)產(chǎn)品本身就是防爆元件，無需進(jìn)行防爆處理；氣動(dòng)刮雨器體積小，安裝方便；氣動(dòng)刮雨器輸出力矩大，不易損壞；氣動(dòng)刮雨器可在一定范圍內(nèi)無極調(diào)速。

經(jīng)過升級后的防爆膠輪車，縮短了車輛維修時(shí)間，增加了車輛使用率，大大節(jié)約了制造成本和維護(hù)成本，得到了企業(yè)用戶和操作人員的充分肯定。

4 結(jié)語

1) 開發(fā)了適用于各種防爆車輛車型的氣動(dòng)刮雨器，并在現(xiàn)有防爆膠輪車上已全部推廣使用。

2) 在降低生產(chǎn)及維修成本的同時(shí)，增加了防爆膠輪車的亮點(diǎn)。提高了駕駛?cè)藛T的安全性及駕駛舒適性，大大降低了防爆膠輪車的故障率。

3) 輸出扭矩大，操縱簡單，可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。