WJ-12FB多功能防爆柴油铲运机的研制

王登化

（1.常州科研试制中心有限公司，江苏 常州 213023；2.江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013；3.江苏省煤矿井下防爆车辆重点实验室，江苏 常州 213023）

WJ-12FB多功能防爆柴油铲运机的研制

王登化1,2,3

（1.常州科研试制中心有限公司，江苏 常州 213023；2.江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013；3.江苏省煤矿井下防爆车辆重点实验室，江苏 常州 213023）

概述了WJ-12FB多功能防爆柴油铲运机的结构及原理，经过对动力系统、快换装置、制动系统、传动系统、液压系统和保护监控系统的改进设计，研制出性能可靠和功能强大的WJ-12FB防爆柴油铲运机。

防爆；多功能；柴油铲运机；快换装置

CLC NO.: U462.1 Document Code:A Article ID: 1671-7988 (2017)20-132-03

防爆铲运机基本用于煤矿井下巷道掘进、路面清理、铲装物料、道路平整、卸载和辅助材料运输等作业，为此，数种工作装置附件需配备，且要能方便快捷互换；目前我们煤矿上使用的防爆铲运机基本依靠进口，如美国 ATLAS-COPCO WAGNER公司 ST31/2(S)铲运机、澳大利亚 DO-MINO公司的铲运机以及英国EIMCO公司ED10、ED6铲运机等[3]。由于国外产品价格贵、维修成本高以及备件供应难等缺点，因此急需研制国产防爆柴油铲运机，尤其是大功率的铲运机，以满足我国煤矿上的需求。

1 关键技术参数

为满足煤矿对国产大功率铲运机的需求，江西机电职业技术学院与科试集团联合研制了 WJ-12FB多功能防爆柴油铲运机，该机总体结构形式：液力机械传动，四轮驱动，前后机架中央铰接，液压助力转向，后机架摆动架摆动，工作装置可实现快捷互换。

此机配备有推板铲斗、小吊车、铲叉、升降平台等数种工作装置附件，各附件可实现快捷互换，具备一机多用，其外形尺寸和结构如图1，表1为关键技术参数。

2 关键部件的研发

2.1 动力系统

在2003年之前，我们煤矿井下防爆车辆采用的防爆柴油机大部分为DEUTZ 公司或CAT公司等国外产品，供货时间长且价格贵。我们研制的 WJ-12FB 多功能防爆柴油铲运机采用国产普通柴油机，通过防爆改造后，成为满足煤矿井下安全标准的防爆柴油机。国产防爆柴油机与国外产品比较，具有供货及时与性价比高的优点，动力系统组成见图2。

图1 WJ-12FB 铲运机外形尺寸和结构

表1 WJ-12FB 铲运机关键技术参数

图2 动力系统结构图

柴油机采用公司自主开发的 CKS6114ZLQFB六缸气启动防爆柴油机。废气处理系统由排气波纹管、废气处理箱及补水箱等构成。排气波纹管采取水冷，其目的是将柴油机排出的废气导入废气处理箱，并确保排气管表温不高于150℃；废气处理箱为水洗式，其用意是进一步冷却和洗涤废气，溶解排气中的部分有害气体及去除炭烟，并经防爆栅栏熄灭废气中的火星，以确保排气安全。

进气系统由空气滤清器、进气阻火器等构成。进气阻火器是为了避免气缸可能返回的火星直接进入大气，火星经它熄灭，不致引燃煤矿井下的可燃易爆气体。

2.2 前、后机架

前、后机架两大部件铰接组成整车机架。前、后机架可作42°左右相对摆转，车辆转向靠转向油缸的伸缩实现。转向油缸两端分装在前、后机架上。铰接式转向拥有轻便灵活、转弯半径小和操纵方便的优点。

由摆动架、转向油缸铰接点、机架等构成后机架。摆动架上安装驱动桥，摆动架能绕两端的套筒轴中心上下摆动 7°。这样车辆在崎岖路面行驶依然能四轮落地，具有很好的通过性及稳定性。前机架主要由中央铰接、翻斗油缸铰接点、转向油缸铰接点、举升油缸铰接点组成，并刚性连接在前桥上，而工作装置装置在前机架上。

2.3 工作装置

正六连杆机构的工作装置由连杆、快换装置、大臂、摇臂及各种工作装置附件等构成，通过快换装置可在各种工作装置附件之间实现方便快捷的互换，见图3、图4。

图3 工作装置（装备铲斗）

图4 工作装置（装备铲叉）

非煤矿山井下铲运机基本用作出矿石的工作，一般只需铲斗，而煤矿井下铲运机因工况复杂，需配套多种工作装置附件，以完成井下巷道掘进、路面清理、道路平整等工作[3]。传统铲运机在换工作装置附件时，需靠人力完成更换。因更换附件所需时间长，导致工作效率极低。而且由于工作装置附件笨重，故劳动强度也大。为达到各工作装置附件的快速更换，该铲运机在连杆、大臂及工作装置附件连接处加设一快换装置（如图5），能方便快捷地实现推板铲斗、铲叉等多种工作装置附件间的快速更换，大大拓广了铲运机的工作范围。

图5 快换装置

2.4 传动系统

传动系统由柴油机、双变、前后传动轴和驱动桥等组成，如图6所示。其动力由飞轮传给变矩器，再由变矩器输出，将动力传给变速箱，变速箱的输出轴经传动轴分别与前后驱动桥相连，将动力传递给前后驱动桥，最后传给驱动轮，驱动轮采用实芯充填轮胎55×19-34，承载能力大，经久耐用。

双变采用美国DANA公司的二合一型变矩器补水箱。变矩器能使传动系统具有一定的自适应性，即随着外负荷变大，变矩器输出轴的转速将自动减小，同时扭矩会自动增大；当外负荷减小时，变矩器输出轴的转速将自动增加，而扭矩则自动减小，它在一定范围内等同于自动调节的无级变速器。

图6 传动系统结构

2.5 转向液压系统

为适应巷道有限空间运输和作业，采用中央铰接车架转向方式。双作用油缸安装在前后车架上，活塞杆端与后车架相连，缸头则与前车架相连，活塞靠液力作用推动前、后车架相对偏转而实现转向。它主要由全液压转向器、优先阀、转向机构、转向油缸、齿轮泵等构成。

全液压转向器主要由配油和计量两部分组成，在动力转向时它起计量马达的角色，以保证流进油缸的流量和方向盘转角成正比。此转向器拥有FKA阀块，阀块中包含单向阀、双向缓冲阀和溢流阀。

2.6 电气保护监控系统

本铲运机有一套新型的电气保护监控系统，是对铲运机的柴油机表温（148±2℃）、排气温度（68±2℃）、机油压力（0.08±0.02MPa）、柴油机水温（95±2℃）、柴油机转速（2600±50rpm）等实行全程实时监控，一但超标，立即声光报警并在延时30s内自动停机。

3 小结

我们所研发的 WJ-12FB多功能防爆柴油铲运机具有以下几个优点：

（1）液力机械传动系统，能在一定范围内自动适应外界阻力变化，进行无级变速，这样外界阻力的突变对柴油机并无直接影响；

（2）前后桥四轮驱动，后机架摆动架摆动，驱动力大、爬坡能力强，适应井下路况；

（3）中央铰接式车架，转动灵活、转弯半径小；

（4）全液压湿式多盘制动器制动，结构简单，安全可靠；

（5）工作装置卸载高度高，能直接对井下运矿车卸载；

（6）可在铲斗、升降平台、铲叉等多种工作装置间快速更换，更换效率高。

[1] 刘梅云.WJ-4FB 煤矿低矮型防爆柴油机铲运车[J].煤矿机械,2010,31(3)：147-149.

[2] 石岚.CLX3 型防爆胶轮铲运车的设计开发[J].煤炭科技,2011,37(7)：79-81．

[3] 张秋根,饶俊良.WJ-6FB防爆多功能柴油铲运机概述[J].矿山机械,2010,38(11)：35-37.

The development of WJ - 12FB multi-functional explosion-proof diesel LHD

Wang Denghua1,2,3
( 1.Changzhou Development & Manufacture Center Co., Ltd., Jiangsu Changzhou 213023; 2.Jiangxi Vocational College of Mechanical & Electrical Technology, Jiangxi Nanchang 330013; 3.Jiangsu Key Laboratory of Coal Mine Explosion Proof Vehicles, Jiangsu Changzhou 213023 )

Overview the structure and principle of WJ-12FB multi-functional explosion-proof diesel load-haul dumper(LHD), Through to the improvement design of the power system、quickly-replacing device、braking system、transmission system、hydraulic system and the protect monitoring system, developed the reliable performance and powerful WJ-12FB explosion-proof diesel LHD.

explosion-proof; multi-functional; diesel LHD; quickly-replacing device

U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)20-132-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.046

王登化，男，1980年生，硕士研究生，讲师，主要从事矿山辅助运输设备的研发。