CL X 3型防爆胶轮铲运车的设计开发

石 岚

(中国煤炭科工集团太原研究院,山西省太原市,030006)

CL X 3型防爆胶轮铲运车的设计开发

石 岚

(中国煤炭科工集团太原研究院,山西省太原市,030006)

介绍了CLX3型防爆胶轮铲运车的主要结构特点和技术参数,重点阐述了传动系统、制动系统、液压系统和电气系统的特点。介绍了出厂试验及井下工业性试验的情况,结果表明,该铲运车性能可靠,具有较强的适用性,能够满足生产现场的要求。

短壁工作面 防爆 铲运车 研制

近年来,为了解决大量的矿井煤柱及不规则块段煤的开采难题,我国多处矿区引入了以连续采煤机为核心的短壁机械化开采工艺。防爆胶轮铲运车是短壁机械化开采设备中连续采煤机后配套设备中的关键设备之一,主要用于前进式采煤、房柱式采煤等煤矿短壁开采工作面中。其作用是清理巷道中的浮煤、运输煤炭以及搬运机电设备和物料等。

上世纪90年代末,神华集团神东公司引入首台488型防爆胶轮铲运车,之后陆续引入488GLBC、UN 488等多种型号的铲运车,用在神东公司各煤矿短壁开采工作面和煤巷掘进工作面中。但是,由于进口设备配件采购周期长,价格昂贵,铲运车在多数煤矿推广应用受到制约。目前我国使用的防爆胶轮铲运车还是依靠进口,CLX3型防爆胶轮铲运车(以下简称铲运车)的研制成功,完成了国产短壁机械化开采成套装备的整体配套。

1 铲运车的主要技术参数

CLX3型防爆胶轮铲运车整车质量为20 t,铲斗容积3.28 m3,额定载重5 t,最大载重7.5 t,外形尺寸8610 mm×2900 mm×1645(1747)mm,转弯半径向内为3.73 m、向外为7.18 m,爬坡能力为10°,

牵引速度空载时为7.5 km/h,满载时为5 km/h,牵引电机功率36.775 kW,蓄电池容量980 A·h,蓄电池电压64 V,充电时间8 h,泵电机功率7.723 kW,系统压力15 M Pa。

2 铲运车的结构特点

2.1 整体结构特点

铲运车主要由铲斗、前机架、后机架、蓄电池、蓄电池托架、传动系统、制动系统、驾驶操纵系统、液压系统和电气系统组成,见图1。

铲运车前后机架铰接相连,以铰轴为旋转中心,通过操纵2个转向油缸的伸缩实现转向;铲斗与前机架通过销轴联接,在左右两根油缸的作用下可以方便灵活地升降;铲斗上装有卸料推板组件,在油缸的作用下,可以快捷干净地卸料;蓄电池托架同样以销轴与后机架联接,由油缸控制其升降;驾驶员侧向操作,便于前、后双向运行。

图1 铲运车结构示意

2.2 传动系统

传动系统是铲运车的主要工作部分,其可靠性决定了铲运车在不同路面的行走能力。传动系统包括牵引电机、减速器、传动轴和驱动桥等,如图2所示。牵引电机为直流电机,可实现铲运车的无级调速。为提高驱动能力,铲运车采用四轮驱动方式。

图2 传动系统

2.3 制动系统

铲运车的制动系统包括2套制动装置,即工作制动和驻车制动。

工作制动用于铲运车在行车过程中减速或停车,它由内置于驱动桥的多片湿式摩擦片式制动器来实现,其工作原理为液压制动弹簧释放。

驻车制动用于铲运车的停车制动和紧急制动,驻车制动由安装在减速器输出轴一侧的一个单片干式摩擦制动器来实现,其工作原理为弹簧制动液压释放。

2.4 液压系统

铲运车的液压系统为开式系统,系统泵站由直流电机驱动齿轮泵,分别向油缸回路和制动回路供压力油。液压系统原理见图3。油缸回路包括7个油缸,可以完成铲运车转向,铲斗升降、卸煤、动力输出,电瓶装卸等动作;制动回路由液压动力推动制动器活塞压紧或释放弹簧,从而实现工作制动、驻车制动释放以及差速锁控制等功能。在系统中增加手动泵辅助动力源,可使车辆在没有电源时,通过手动泵解除制动而移动车辆。

图3 铲运车液压原理图

2.5 电气系统

图4 铲运车电气系统原理图

电气系统由蓄电池组、隔爆型断路器箱、隔爆型电控箱、隔爆型操作箱、组合扩音电话、矿用隔爆型运输机械照明灯、矿用隔爆型电缆连接器、甲烷传感器、矿用本质安全型角位移传感器及驱动铲运车各工作机构的电机和连接电缆组成。电气系统原理见图4。铲运车由车载蓄电池提供电源,蓄电池外设断路器,作为电气系统总开关。电气系统使用PLC作为外围控制器,根据操作信号通知IGBT驱动模块控制电机运行,并实现电机的过流过载保护。IGBT驱动模块核心采用DSP技术,控制IG-BT实现电机的正、反转闭环控制,同时实现电机的过热保护、失速保护等。电机、照明灯出现漏电时,漏电保护功能可实现闭锁,使电机无法启动,照明灯无法打开。

3 铲运车试验情况

3.1 出厂试验

铲运车在出厂前经过反复调试,模拟各种工况,在水平路面空载、满载及10°坡道路面满载情况下进行车速、行车制动和驻车制动试验。铲运车在10°坡道上满载停车,能够可靠驻车,再次启动时能顺利启车;测量铲车内、外转弯半径,是否满足设计性能。

太原研究院质量管理部组织检测中心的检验人员对地面试验进行了全面跟踪,并根据铲运车企业标准的要求,对铲车进行了全项逐一检验,经检验、测试,该车的各项性能指标均达到了《CLX3型防爆胶轮铲运车》企业标准的要求。

3.2 井下工业性试验

铲运车于2009年10月-2010年3月在神华集团神东煤炭分公司哈拉沟煤矿进行了井下工业性试验,总计试验138 d。试验期间完成了清理浮煤、运送大型物件和辅助搬家倒面等工作,圆满完成了井下工业性试验任务,并通过了中国煤炭学会的鉴定。到目前为止,该样机在井下工作正常,效果良好。

试验结果表明:CLX3型铲运车能满足生产现场的需要,设备的各项指标达到了国产化的要求,整机性能基本达到进口同类机型的水平。

4 铲运车的特点

(1)可靠性高。采用IGBT直流调速和控制技术,实现运行速度连续调节,运行平稳、震动小、性能可靠。

(2)适应性强。采用大功率防爆机载蓄电池动力源,避免了拖电缆的局限性。

(3)前后机架采用铰接结构,转弯半径小。

(4)地隙大,对底板起伏程度的适应性更强。

(5)工作高度低。铲斗采用三级油缸推板式卸料方式,卸料时直接将物料沿铲斗平面推出,不需抬起、翻转铲斗,特别适用于在薄煤层、低矮巷道及空间高度有限的地方卸料。

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Design and development of CLX3-type explosion-proof rubber-tyred forklift

Shi Lan
(Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

The main structural characteristics and technical parameters of CLX3-type explosion-pro of rubber-tyred forklift were introduced,in which the transmission,braking,hydraulic and electrical systems were emphatically described.The factory test and the industrial test in the coal mine show ed that the forklift quality was credible and stable,with strong applicability to meet the production requirements in the coalmine.

short wall mechanized working face,explosion-proof,forklift,development

TD421

A

石岚(1974-),四川成都人,高级工程师,1996年毕业于山西矿业学院机械设计与制造专业,主要从事煤矿机械的设计与开发工作。

(责任编辑 张艳华)