一种超低噪音防爆液压挖掘机方案设计

卢 青

（广西玉柴重工有限公司，广西玉林537000）

一种超低噪音防爆液压挖掘机方案设计

卢 青

（广西玉柴重工有限公司，广西玉林537000）

简述了一种超低噪音防爆液压挖掘机，它是针对矿井中高瓦斯、通风条件差，环境恶劣的特点而设计。液压挖掘机（执行单元）中设有柴油机、电动机、电气系统，具有零排放、防爆、防触电、超低噪音的特点，为传统的作业方案提出新的工法，更高程度上解决机械化作业及人员的安全问题。

液压挖掘机；超低噪音；防爆；方案

一直以来，液压挖掘机都是在整机平台上面搭载柴油机或电动机作为整机的动力装置。当液压挖掘机在矿井下作业时，柴油机会带来有毒尾气排放、噪声污染等问题，而若采用电动机作为整机动力源时则存在高压漏电的风险，可能存在导致人员触电及因电火花而产生爆炸的安全隐患。而这一种超低噪音防爆液压挖掘机就为了解决以上几大问题而设计的，机器的动力单元和执行单元采用独立设置的设计方案，因柴油机或电动机、主液压泵、散热装置及风扇设置在动力单元上，这样执行单元（液压挖掘机）就消除了这三个重大噪声源。因此，该机器对排放、触电、电火花、噪音这几个问题做到了很好的控制[2]。

1 整机系统的性能特点[1]

安全第一、以人为本，是本机器的设计理念。根据GB/T 15706《机械安全基本概念与设计通则》要求，机械设计者应尽可能地根据定量的因素对每一种危险进行风险评定，并最终依据风险评定的结果判断是否需要减小风险。在矿井作业中，高分贝噪音对机器驾驶员耳膜会造成伤害，发动机尾气排放也会对人员呼吸造成重大的影响，而矿井中的瓦斯和机械设备产生的电火花则是对人身生命的威胁。针对这几个影响安全的重要因素，该设备在设计中做到以人为本，消除了引起人身安全隐患的噪音、有害气体、爆炸、触电等危险源。

2 总体设计布置方案[3]

该超低噪音防爆液压挖掘机，布置如图1所示，其中动力装置设置在地面部份；执行单元设置于地下的矿井中，它实质上是一台没有电力供给、没有发动机或电动机的普通液压挖掘机，但其同样具有行走、挖掘、回转、装车等功能；动力单元与执行单元由液压胶管通过矿井巷道相连接。

图1 超低噪音液压挖掘机总体方案布置图

如图2所示，风扇电机带动风扇1对液压油散热器2进行吹风散热；而液压泵5为执行单元提供液压动力，输高压液压油。

图2 动力单元

图3 所示，防爆空调系统9由辅助马达10带动，可实现制冷及温度调节功能；中央回转接头11连接平台13和车架17，液压胶管从车架17侧面进入中央回转接11头然后到达平台13上的液压多路阀；中央回转接头11具有回转特性使执行单元上车部份实现360°旋转；铲斗工作装置12带有铲斗具备挖掘、卸土等功能；回油增加泵15由回油增压马达提供动力，其功能是对油箱16内的液压油进行增压后输送到地面部份的动力单元。

图3 执行单元

3 超低噪音防爆液压挖掘机设计分析

超低噪音防爆液压挖掘机工作原理是：动力单元仅为执行单元提供高压，低温的液压油作为动力，液压油在执行单元中完成做功后变成高温低压的液压油回到执行单元，然后液压油进行冷却后再加压，这样形成一个完整的液压系统循环。整体方案布置原理图具体见图4，其中I为动力单元，II为执行单元。

图4 整体方案布置原理图

具体实现过程如下：首先动力单元中液压泵将高压、低温的液压油由高压出油胶管通过巷道到达井下的执行单元，然后从车架侧面进入执行单元通过中央回转接头后到达平台上方的液压多路阀。高压液压油在平台上的多路阀进行流量分配，使执行单元具备行走、挖掘、回转、装车、卸土等功能，而部份液压油则分配给辅助马达为防爆空调系统提供动力，实现空调制冷及温度调节。其中，因中央回转接头的回转特性使得执行单元中的平台相对于车架可以实现360°回转。高压、低温液压油经过执行单元完成做功后转变成高温、低压的液压油回到执行单元液压油箱，再通过回油增压泵进行增压后经过回油胶管7返回到地面的动力单元。在动力单元中，液压油通过液压油散热器进行冷却，冷却后形成低温、低压液压油回到动力单元液压油箱，液压油在液压油箱内进行过滤，完成过滤后最后通过液压泵进行增压形成高压液压油继续向执行单元提供动力。这样，液压系统就形成了一个完整的工作循环。

其中，执行单元中的防爆空调系统由液压马达驱动，空调制冷量、空调箱风速均由液压手动控制。整个系统不需要电力供给，实现纯液压控制。

这样，执行单元具备了液压挖掘机所有的行走、挖掘、回转、装车等功能，它与动力单元开形成整体组成超低噪音防爆液压挖掘机。

4 结束语

本文介绍了一种超低噪音防爆液压挖掘机，适合高瓦斯、通风条件差、环境恶劣的作业工况，具有零排放、防爆、防触电、超低噪音的特点。这对生产企业进行改善工人作业环境，升级技术装备有着重要意义。

参考文献：

[1]GB/T 15706-2-2007，机械安全基本概念与设计通则[S].

[2]GB/T 9139-2008，液压挖掘机技术条件[S].

[3]程居山.矿山机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，1997.

Scheme Design of Super Low Noise and Explosion Proof Hydraulic Excavator

LU Qing
（Guangxi Yuchai Heavy Industry Co.，Ltd.，Yulin Guangxi 537000，China）

This paper introduces a kind of super low noise and explosion proof hydraulic excavator，which is designed for the characteristics of high gas，poor ventilation condition and bad environment.There is no diesel engine，electric motor and electric system in the hydraulic excavator，which has the characteristics of zero emission，explosion proof，anti shock and super low noise.Put forward a new method for the operation scheme of the traditional security problems，a higher degree of mechanization and personnel to solve.

hydraulic excavator；ultra low noise；explosion proof；scheme

TD421

A

1672-545X（2016）11-0117-03

2016-08-20

卢青（1977-），男，广西玉林人，工程硕士，主任设计师、工程师，研究方向为工程机械。