SF31904C型108T矿车无气化技术升级改造分析

郜国强

（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古 包头 014080）

SF31904C型108T矿车由于整车设计、制造中使用了较多气路元器件。在电气、换向、自动润滑等系统气路元器件选型时，由于质量良莠不齐，车辆易由此原因造成故障，处理又非常繁琐，维修人员劳动强度大。尤其我国北方冬季气温低，气路及元器件极易结冰冻结，车辆运行存在诸多不安全隐患，配件消耗大、维修成本高、车辆实动率低，是目前SF31904C型108T矿车主要故障原因。108T矿车无气化技术升级改造已成为用户的当务之急。

SF31904C型108T矿车是在SF31904型108T矿车设计及制造基础上，减少部分气路及元器件的一种改型车，启动方式由气动启动改为了电启动，举升分配阀由气缸改为液压油缸，在矿上使用效果反应较好，但还是保留了部分气路及元器件，改造并不彻底。比如电器柜内反向器、柴油机电子油门控制器、百叶窗电动推杆当时还未研制成功，导致这些气路部分在后期运行故障率高，特别是冬季在寒冷的北方矿山气路故障尤为突出，严重影响矿车的实动率。近几年，随着我国矿车制造能力和技术研发能力的不断提升，上述气路部分的电气化改造产品在国内研发成功并逐步应用，如湘潭开元机电制造公司研制的108T矿车无气化技术改造方案，成功于2013年陆续安装在霍林河露天煤业的100台108T矿车、包钢巴润分公司的22台108T矿车和准能公司的100m3洒水车上，使用效果非常好。

1 SF31904C型108T气路系统简介

SF31904C型108T矿车控制气路主要是为车辆的各气控执行元件提供控制气源。控制气路包括：空压机、空气干燥滤清器、防冻泵（润滑器）、单向阀、压力调节阀、牵引阀、牵引电磁阀、高怠电磁阀、减压阀、百叶窗及其电磁阀、自动润滑电磁阀等元件。

控制气路的作用：①为气路系统提供清洁干燥的压缩空气。②调节气路系统的空气压力。③控制车辆的前进，后退，加速。④控制百叶窗的开关。⑤控制自动润滑系统的开关。

由于气路系统稳定性差，冬季易结冰冻结等缺陷，导致该型矿车易发气路系统故障，严重影响车辆效率的发挥，研究并对气路系统进行技术升级改造意义重大。图1为气路系统原理图。

图1 气路系统原理图

2 无气化技术升级改造方案

2.1 柴油机油门控制采用电子油门控制技术升级改造

取消原车气路控制柴油机转速装置，改用全电化油门控制柴油机转速。解决柴油机工作时气路及元器件(尤其冬季气路冻结)原因所造成的气路、阀类、气缸故障。工作原理简介见如图2。

驾驶员踏下油门踏板，油门踏板电位器给出一个油门位置信号给电子油门控制器，电子油门控制器根据柴油机油门推杆位置，内部计算输出相应的控制命令PWM信号到步进电机控制器，步进电机控制器控制精密步进电机的步长，通过凸轮连接柴油机油门(PT泵)推杆，控制柴油机到相应的转速。

SF31904C型108T矿车采用电子油门控制，不但减少了车辆故障、提高车辆出动率，同时油门控制精度更高，转速整定更方便（有专门的手持调节器进行低怠速、高怠速、最高转速整定），也为将来采用智能节油控制打下基础。

2.2 气动反相器采用电磁式反向器技术升级改造

反向器是车辆运行的核心部件，车辆前进和倒车靠该反向器改变电机励磁电流方向，从而改变电机运转方向。原车反向器是压缩空气传动的转换开关，产品的结构主要是由电磁阀、气缸、推杆组成的气动传动机构及静触头、转轴联动的动触头、辅助开关组成的接触系统和机座等构件组成。

新开发的电磁式反向器，用电磁驱动机构操作取代电磁阀及汽缸传动机构，从总体机构上取消气路，可杜绝气路系统缺陷引起的电器故障，大大提高转换开关的可靠性，减少维修工作量，提升电气系统的整体质量水平，确保车辆正常运行。

电磁式反向器结构原理：电磁式反向器采用工作更加安全可靠和节电，且结构更加简洁、控制更加简单的永磁式电磁反向转换结构并可与原反向器安装紧固位置完全互换，方便了用户的更换工作。永磁驱动的实现是由电磁线圈产生转换的驱动力，通过装在主轴上的永磁铁芯运动，实现动作的转换及最终位置的磁保持。

控制电路采用储能驱动电路控制二个电磁线圈励磁达到主轴转换的目的。该新型反向器采用电磁系统驱动。控制触点为速动开关触点模块，该模块具有高可靠性、触点速动、自净且分断容量大等特点，从而进一步提高了辅助触点动作的安全可靠性，使整体结构简洁、美观。控制触点采用模块式组合方式，可按不同需求进行组合。

在主轴的动铁芯上安装永久磁钢，配合电磁线圈实现动作的转换及换位的保持。该种电磁与永磁复合驱动机构与传统气动驱动机构相比，既保持了其以较小电磁力控制较大机械力的优点，又克服了气路结构繁琐，难以维护的缺点；具有结构新颖简洁，控制简单，工作可靠性高、节能、体积小，使用材料新，制造工艺先进等特点，可以满足大型电动轮自卸车上对牵引电器使用的特殊需求。（如图3、图4）。

2.3 水箱散热百叶窗电动推杆技术升级改造

原108T矿车百叶窗的动作是通过百叶窗电磁阀控制百叶窗气缸气路，带动推杆动作来打开和关闭百叶窗。产品的结构主要是由百叶窗电磁阀、气缸、推杆组成的气动传动机构等构件组成。尤其在严冬季节工作时，气路易冻结，气缸动作呆滞或不动作，造成百叶窗动作失灵。

图3 触头系统结构图

图4 摆动式永磁驱动机构示意图

将原百叶窗电磁阀、气缸和推杆装置取消，改用安全可靠电控制电动推杆装置，与原百叶窗气缸推杆总成安装紧固位置完全互换，安装方便简捷，百叶窗开启和关闭更加灵活、可靠无故障。

2.4 液压林肯润滑系统技术升级改造

（1）系统采用液压泵取代气泵，可靠性更高。

（2）系统无气化，系统更稳定，故障率低，特别是可解决冬季气动泵故障频繁的问题。

（3）结构简单，控制方式只需外部提供外接DC24V电源即可。

（4）可进入车辆管理系统，注油时间、注油间隔时间连续可调。

（5）现场更换方便，可利用原车所有注油器及管路。

3 结语

SF31904C型108T矿车通过无气化技术升级改造后，大大减少车辆故障率，提升车辆出动率，同时减少维修工人的劳动强度，提高了生产效率，为矿山创造了经济价值。此外，通过无气化改造，车上总成件的工作环境得到改善，如反相器接触可靠，牵引电机因反向器引起的环火也减少了，还消除了各种安全隐患，经济效益明显。