矿用电液控移动列车组的设计

2020-07-07韩建英

机械管理开发 2020年5期

韩建英

（大同煤矿集团机电装备制造有限公司中央机厂，山西大同 037001）

引言

随着智慧化矿山综采的推广，少人或无人工作面成为许多千万吨级矿井的开采目标和要求，在许多大型矿山中，基本实现了多个液压支架、刮板机、采煤机三机配套的智能化系统开采。作为为整套综采设备提供后备支撑的移动列车，成为实现全面工作系统智能化无人化开采的新挑战。在以往的开采经验中，随着回采的进度，以50 m为一个移动周期，通过在运输巷道开始点设置固定点，作为整列设备列车的牵引着力点，通过设备列车头车设置的绞车回绳动作，实现设备列车的回走。作为设备列车运输用的轨道则需要等待列车通过后，将导轨从后方规则地布设到有绞车布置的前车部分。其中过程需要很多工人进行有效的协作，无法实现尽量少的人员操作，从安全角度来讲，没有为运输巷道配备相应的即时支护设备，随着回采的推进，矿压会无规律地增加，人员的频繁操作很容易引起顶板局部冒顶或片帮，加之绞车使用的钢丝绳无法得到即时的检测和更换，存在极大安全隐患，尤其是在斜采的爬坡过程中，容易造成溜车，在使用过程中，由于绞车钢丝绳是无挠性构件，无法根据巷道的特点即时调整列车方向，使用效率偏低，可操作性较差。因此，大同煤矿集团机电装备制造有限公司中央机厂根据现有情况进行了新产品开发，实现了设备列车轨道与列车自移、即时调整行进方向、可根据车载设备来订制车辆的长度。

1 列车组适用范围及特点

矿用电液控移动列车组系煤矿窄轨铁路运输设备及其辅料的车辆，适用于环境温度为-10～+40℃、环境相对湿度不超过95%（+25℃）的环境条件适用于巷道高度范围为2.6～4.2 m、宽度大于3.1 m、简单硬化处理后地面承载能力≥30 t/m2的巷道条件，适用于长距离且坡度≤10°的平直巷道。工作制为低速重载非连续型。KDYZ40-16/8300型矿用电液控移动列车组具有适应性强、承载能力大、结构简单的特点，采用车轨一体的结构。

2 列车组的组成

列车组由牵引头车、电缆车及其他车辆组成。其中牵引头车长4 m，电缆车长6 m，其他车辆可用来放置综采设备，包括组合开关、喷雾车、清水箱、工具车、配件车、高低压过滤车、应急水泵车，合计牵引头车1辆、普车15辆，其中7 m车2辆、5 m车1辆、4 m车12辆，分别载重40 t，其布置如图1所示。

图1 列车组布置图

2.1 普车的参数及结构

普车轨距710 mm、轴距1 700 mm、牵引力85 kN。使用液压系统实现对整车的抬高和推移，工作泵站的额定工作压力为31.5MPa，升降行程为90～100mm，推移行程为795 mm。

图2 矿用电液控移动列车组单车结构示意图（单位：mm）

矿用电液控移动列车组单车（见图2）主要由车架、轮轴（见图3）、连接装置三部分组成。

图3 轮轴结构示意图（单位：mm）

为了保证平板车的强度和刚度，矿用电液控移动列车组单车由主梁（4根）、辅梁（2根）、纵梁（多组）、顶板及下盖板组成。其中所有梁体均采用槽钢[16，顶板和下层盖板选用δ10 mm的Q235钢材，使车体形成箱梁结构。车架采用整体闭口焊接结构，最大限度地提高了车架的强度和刚度。

矿用电液控移动列车组单车采用的结构为车轨一体结构，车与导轨的运动相对稳定，没有远距离相对运动。选择单轮单轴结构，轮轴结构采用开式结构，由于有端盖，故对于轮轴的装卸和调整，滚动轴承都较闭式结构有很大的优越性。平板车选用承载能力大、寿命长的单列圆锥滚子轴承，成对组装使轴向力平衡。车轮选用ZG45钢，其调质硬度（HB）为260～300，保证了车轮较高的接触强度和适当的韧性。车轴选用40Cr钢，调质处理有良好的综合机械性能。采用规格为Φ100/Φ70 mm的普通双作用千斤顶作为推移千斤顶，采用规格为Φ100/Φ70 mm的普通双作用千斤顶作为支撑千斤顶，采用规格为Φ100/Φ70 mm的普通双作用千斤顶作为调车千斤顶，便于拆解检修。调车千斤顶每套列车组配备2件，需要时安装使用。

矿用电液控移动列车组单车连接装置，采用与之配对使用的活动插销，活动插销选用40Cr钢调质处理，具有良好的综合机械性能。撑千斤、推移千斤、导轨部件结构同普车。

牵引头车车体共由主梁（4根）、辅梁（2根）、纵梁（多组）、顶板及下盖板组成。其中，所有梁体均采用槽钢[16，顶板和下层盖板选用δ10 mm的Q235钢材，下层盖板开孔，一方面减轻整个车体重量，另一方面便于安装设备钻孔时用螺栓固定。车体采用箱梁结构、整体闭口焊接结构，最大限度地提高了车架的强度和刚度。

图4 牵引头车结构示意图

2.2 牵引头车的参数及结构

牵引头车轨距710 mm、轴距1 700 mm、牵引高度450 mm、牵引力85 kN。使用液压系统实现对整车的抬高和推移，升降行程90～100 mm，推移行程795 mm，对伸缩梁的角度调节及伸缩梁的行程控制，调垂角度30°、伸缩行程805 mm，工作泵站的额定工作压力为31.5 MPa。

牵引头车主要由车体、滑靴、标准导轨、升降千斤、推移千斤、轮对、沟道轮组件、改向装置、伸缩梁、接顶装置、伸缩千斤、调垂千斤、连接装置等组成，其结构示意图如图4所示。其轮对及沟道轮、滑靴、支

采用双向调架装置（见图5），可实现对整列车组的直线度调节，使其适应巷道的工作环境。

图5 双向调架装置结构示意图

在支撑架上安装有滚轮组件可以左右移动架体，有效避免双向千斤动作时出现蹩卡现象。

牵引头车采用规格为Φ80/Φ60 mm的双作用调车千斤顶，便于头车运动平衡。采用规格为Φ80/Φ60 mm的普通双作用千斤顶作为调车千斤顶，便于拆解检修，以提高头车的稳定性。伸缩梁采用钢板焊接结构，三级分体缩小安装空间，自由伸缩保证接顶装置与巷道顶板有效接触。采用规格为Φ100/Φ70 mm的普通双作用千斤顶作为伸缩千斤顶。采用规格为Φ80/Φ60 mm的普通双作用千斤顶作为调垂千斤顶，便于拆解检修。接顶装置顶尖采用万向头（见下页图6）连接，保证其对顶板的适应性。

图6 万向头结构示意图

2.3 使用说明

平板车设备列车牵引头车上安装有控制系统的阀锁类零部件，在每辆平板车上安装有推移千斤顶、抬底千斤顶，在牵引头车上可以同步控制所有液压平板车上的推移千斤顶、抬底千斤顶，达到所有车辆同步自移，与轨道形成迈步自移。矿用液压平板车组的液压控制方式是电液控制，也可实现手动控制。通过平板车推移千斤顶，使平板车在轨道上前移，然后由抬底千斤顶撑起平板车车体及轨道，推移千斤顶缩回活塞杆，牵引轨道前移一个步距，最后抬底千斤顶缩回活塞杆，使支撑滑靴在静止时处于离地状态。如此反复，实现设备列车的自移。如果遇到巷道直线度较差或是设备列车在行走过程中偏移了预定的距离，可通过车头调节装置的抬底油缸将全车抬起后，实现对设备列车行走方向车头的总调节。