KCQ80J（A）型防爆柴油機/齒軌軌車在起伏下山變坡巷道中的應用

趙培廣　劉士軍　顧成貴　梁坤

摘要：隨著礦井規模的不斷擴大和井下開拓距離的不斷延伸，升、入井的材料、設備日益增多，尤其是綜采、綜掘機械化設備的發展，重型設備在采掘工作面的大量應用，進而出現的綜采、綜掘工作面頻繁搬家、倒面，使安裝、調運大型設備的過程中的安全顯得更加重要。

關鍵詞：防爆柴油機；齒軌軌機；機動性；牽引力；運輸距離；巷道適應性

中圖分類號：TD527 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0033-03

1 概述

八連城煤礦設計能力年產90萬噸規模。隨著采區的不斷延伸，生產規模的逐步擴大，如今核定生產能力為400萬噸的大型礦井。隨著礦井規模的不斷擴大和井下開拓距離的不斷延伸，升、入井的材料、設備日益增多，尤其是綜采、綜掘機械化設備的發展，重型設備在采掘工作面的大量應用，進而出現綜采、綜掘工作面頻繁搬家、倒面環節，使安裝、調運大型設備的過程中的安全顯得更加突出起來。提高輔助運輸工作的重要性擺在了我們管理者的面前，如何克服現有輔助運輸方式存在的種種弊端，提高礦井安全高效的運輸，成了一項專業的命題。

八連城煤礦井下分中央采區和西部采區兩個大型煤炭生產區域。西部區距井底車場超過2500m，有一段1000多m長的起伏運輸下山，最大坡度6°，如何解決該下山區域的運輸問題，成了一項技術攻關課題。經深入細致的考察研究論證，于2011年初，我們購進了三臺KCQ80J（A）防爆柴油機/齒軌車（以下簡稱齒軌車），解決了該區域的運輸問題。

2 齒軌車主要技術參數

該設備是以防爆低污染柴油機為動力的自驅動齒軌車。它采用機械傳動，電子監控氣動控制保護，液壓制動。該機以普通鋼軌為軌道，在3°以下的巷道可直接利用井下現有軌道；在3°以上的坡道采用齒軌牽引，可以實現從井底車場經大巷到采區工作面的一條龍服務，中途不需要轉載或更換機車。該齒軌車具有結構簡單緊湊、傳動效率高、安全可靠、故障率低、維修容易、機動性好、牽引力大、運輸距離長、對巷道適應性強等特點，可安全、高效地完成運輸材料、人員和整體搬運液壓支架的任務。該設備發動機轉速2200r/min、牽引力90kN，齒軌區域運行制動力達到135kN，牽引速度為正5速、倒1速，正行最低0.42m/s，最高3.0m/s，倒行0.4m/s；軌距600mm，水平轉彎半徑≥10m，垂直轉彎半徑20m，傳動方式為機械傳動，液壓系統壓力4.5MPa，燃油箱容積124L，水箱容積26L，補水箱容積180L，排氣凈化指標CO<0.1%，NOx<0.08%，主機外形尺寸（卡軌時）5240×1329×1620mm，齒軌車自重10000kg。

運輸能力：

包括齒軌車自重。

包括齒軌車自重。

3 齒軌車主要結構特征

齒軌車采用整體剛性的結構，它主要由車架、主副司機室、防爆低污染柴油機系統、機械傳動系統、液壓制動系統、氣動保護系統、操縱系統、電氣系統及各種油、水箱等組成。各部件均采用螺栓連接，便于拆裝。

3.1 機架

車架的主體是由兩塊厚16mm、長近4m的鋼板與各種連接板、加強筋焊接而成，兩長板通過緩沖器連接座用螺栓緊固在一起，上部的縱梁、橫梁間也靠螺栓連接，便于拆裝。齒軌車上的分動箱、驅動箱、差速箱和其他部件均用螺栓與車架連成一體。其主司機室下機架可與主體車架

分離。

3.2 司機室

司機室主要由司機室殼體、儀表盤、座椅、手持滅火器、照明燈、喇叭、急停開關、各種操縱裝置等組成。司機室殼體座在車架的長板上，背部與車架靠螺栓連接，司機室內設有運行速度表、液壓制動系統壓力表、柴油機機油壓力表、柴油機機油溫度表、柴油機冷卻水溫度表、柴油機啟動開關等，可隨時檢控齒軌車的運行情況。急停開關可保證在緊急情況時使齒軌車緊急制動停車。

3.3 柴油機

柴油機采用國產KC6102ZFB型防爆柴油機。

3.4 機械傳動系統

3.5 變速箱

變速箱采用東風EQ145型汽車的變速箱，它有五個前進擋和一個倒擋，五擋為直接擋，二、三、四、五擋上裝有鎖銷慣性式同步器，同步器可以方便換擋，同時避免換擋時結合齒的齒端沖擊，從而延長齒輪的使用壽命。倒擋只用在很短時間的倒車，使齒軌車停靠在正確的位置上。變速箱的變速操縱為雙向遠程操縱，采用選、換檔軟軸

操縱。

3.6 高速制動器

高速制動器采用東風EQ145型汽車的手動制動器，此制動器為雙蹄鼓式，采用液壓油缸操縱方式。

3.7 分動箱

分動箱為一齒輪箱，它通過滑移齒輪及中間介輪，使傳到萬向轉動軸的運動實現正、反轉，從而實現齒軌車的前進和后退。其滑移齒輪的移動靠司機室后背的轉換手柄撥動撥叉來實現。分動箱的潤滑為飛濺潤滑。

3.8 萬向傳動軸

萬向傳動軸為兩節開式管狀結構。

3.9 差速箱和驅動箱

差速箱通過一級斜齒輪減速將運動傳至差速器，差速器為直齒錐齒輪式，裝有四個行星輪，它使兩個弧齒傘齒輪輸出軸差速運動，從而實現兩個驅動箱中的齒軌輪差速運動，以利于齒軌輪同齒條嚙合均勻，而且容易入齒。在差速箱的輸入端裝有一個片式制動器，用來保證齒軌車制動的可靠性。

差速箱通過兩對弧齒傘齒輪將運動分別傳至兩個驅動箱，再經過一級直齒輪減速，分別驅動兩個齒軌輪四個粘著驅動輪。齒軌輪與行走輪同心而直徑不同，靠最后一級直齒減速比的匹配使齒軌輪節圓線速度與行走輪線速度相同，以保證齒軌運行和粘著運行的同步轉換。在齒軌輪的內部設有六組緩沖裝置，減少了齒軌輪與齒條嚙合時的沖擊，保證齒軌車平穩運行。

3.10 液壓制動系統、氣動保護系統

液壓制動系統主要由齒輪泵、離心釋放閥、制動油缸、手壓泵、液控閥、手動換向閥、閥板等組成，可實現齒軌車超速停車制動。手壓泵的作用是在齒軌車出現故障時能解除制動油缸制動，使齒軌車能被拖走。停車制動時手操縱制動手把，使手動換向閥動作，片式制動器通過一個節流閥回油制動，四個制動油缸通過卸荷閥回油實現快速制動，而同時離合器制動油缸進油，使摩擦離合器打開，切斷動力源，而高速制動油缸通過一個節流閥回油最后制動。氣動保護系統主要由氣泵、氣缸、喇叭和各種開關等組成，可以分別實現柴油機系統的報警、指標超限保護及停機功能。不僅操作簡單、方便，同時安全保護功能十分可靠，大大增加了防爆柴油機的安全系數。它的六項保護是：

3.10.1 防爆柴油機機體表面溫度的保護：當防爆柴油機機體表面任一處溫度高于150℃時，柴油機上安裝的喇叭會發出報警的聲音，同時在1～3s內，柴油機的熄火裝置會產生動作，柴油機熄火停機。

3.10.2 防爆柴油機的冷卻液溫度保護：當柴油機內部冷卻液溫度高于設定值98℃時，柴油機上安裝的喇叭會發出報警的聲音，同時在1～3s內，柴油機的熄火裝置會產生動作，柴油機熄火停機。

3.10.3 防爆柴油機機體排氣溫度的保護：當柴油機排出的廢氣溫度高于70℃時，柴油機上安裝的喇叭會發出報警的聲音，同時在1～3s內，柴油機的熄火裝置會產生動作，柴油機熄火停機。

3.10.4 防爆柴油機機油壓力保護：當柴油機的機油壓力低于設定值0.069MPa時，柴油機上安裝的喇叭會發出報警的聲音，同時在1～3s內，柴油機的熄火裝置會產生動作，柴油機熄火停機。

3.10.5 防爆柴油機的補水箱水位保護：當柴油機的補水箱水位消耗到低于設定值時，柴油機上安裝的喇叭會發出報警的聲音，同時在1～3s內，柴油機的熄火裝置會產生動作，柴油機熄火停機。

3.10.6 齒軌車的超速保護：當齒軌車的速度達到3.45m/s時，限速裝置和柴油機的熄火裝置會產生動作，柴油機上安裝的喇叭會發出報警的聲音，齒軌車制動、柴油機熄火停機。

3.11 操縱系統

操縱系統包括離合器操縱系統、變速操縱系統、油門操縱系統。

3.11.1 離合器操縱系統。離合器操縱系統包括踏板組、離合主泵、離合分泵、扇形板等。踩下踏板，離合主泵工作將壓力油壓入離合分泵，離合分泵的活塞桿帶動扇形板運動并傳至離合器撥桿，使離合器脫開，腳松開，離合分泵回油，離合器復位合上。

3.11.2 變速操縱系統。變速操縱系統包括變速桿、操縱器總成、變速軟軸總成、選檔頂桿結構及相關固定裝置，兩司機室的變速操縱采用的是聯動方式。

3.11.3 油門操縱系統。油門操縱系統由手柄組、油門軟軸、連桿等組成，手柄組上有一齒板，可使手柄固定在任一齒位上。

3.12 電氣系統

本系統采用隔爆直流24V發電機供電，礦用隔爆型起動機啟動。電源電壓：DC24V/350W（隔爆直流發電機）；起動：DC24V礦用隔爆型起動機和礦用隔爆型電源箱；照明：DC24V（35W/兩只）；信號燈：DC24V（5W/兩只）。電馬達起動時，發電機發出DC24V電經開關與燈相聯，開關接通燈亮，斷開燈滅。兩司機室分別裝有照明燈、信號燈，用戶可根據需要進行組合，如前照明、后信號等。發電機除照明外，還向電瓶充電，以備柴油機啟動之用。

4 運輸方式和效率的比較

從該運輸區域工程剖面圖上可以看出，沿線有5個變坡地點，不規則地分布在全長1000多m的整條巷道中。若采用以往的工作方式布置設備，沿途共需分布6臺雙速絞車；其中有1臺絞車因為巷道的上下山坡度大，被迫采取對拉的方式外，其余5臺全部采用由外往里的拉車方式。由于沿線巷道坡度復雜，因此沿途的運輸設施設置必須配備齊全，為保證運輸安全，僅停車用的阻車器就有12道之多，中間又要經過倒車、過道岔、拉回頭等諸多運輸環節，勢必導致車輛的脫軌事故也相對出現。頻繁地倒車、摘掛鉤、扳道岔等環節，使跟車人員的作業安全問題也很難得到保證。采用齒軌車運輸就顯得很輕松，我們通過對齒軌車技術指標性能及運輸現場條件的分析比對，只在坡道上口設置了兩道臥式連鎖擋車器，就把沿線1000多m的運輸問題解決了，而且沿途未設任何的停車設施，一路暢通無阻，諸多上下山變坡巷道的運輸問題也同時迎刃而解。運輸所用的時間也明顯縮小，采用以往的方式往里運送一臺大型設備，1000多m的距離需要近1.5h的時間；投入齒軌車往里運送一臺大型設備1000m距離僅用不到15min，運送一次就節約了一個多h的時間，運輸效率是以往運輸方式的6倍。沿線由于減少了倒車、摘掛鉤、扳道岔等相關環節，運輸事故率也明顯降低到了極限，車輛掉道的次數幾乎為0，徹底消滅了運輸過程中的運輸事故。自2011年初引進齒軌車以來，我礦先后安裝了21901、31901、31902、21906、31907、31908、21905七個綜采工作面，回撤了21901、31901、31907、21905四個綜采工作面，僅此安裝回撤一項合計運輸總重量就超過了2.5萬噸，累計運輸4400余車次、安全運輸距離累計長達220萬m。這些還不包括綜掘設備、抽放泵站、鉆機、皮帶機、刮板機等其他輔助設備的運輸工作。齒軌車在八連城礦的成功使用，解決了一直困擾在我礦運輸工作中的難題。保證了安全運輸，真正意義地使我礦的運輸工作，在該設備的應用后做到了安全、提效、實用、可靠。

5 節支降成、減員提效方面

未用齒軌車前，需要投入6臺雙速絞車，使用齒軌車后，每班至少節約3人，每月至少節約270人工，按照人工費用100/天計算，每月減少人工費用投入2.7萬元，全年節約人工費用支出32.4萬元；不僅節省了費用，同時減少了人工的投入，在實際工作中真正意義上響應了我們企業提出的減員提效號召，為企業的人才與資金積累工作做出了貢獻。

通過近兩年半時間的實踐證明，只有齒軌車這種連續、安全、高效、可靠的運輸方式，才能在上下山變坡巷道的輔助運輸工作當中，達到大型設備快速運輸、安全運輸的運行目的，方能滿足我礦快節奏、高效率安裝回撤工作的輔助運輸需要。這些都是礦內其他輔助運輸設備所不能比擬的。經過如此長時間的運行考驗，可以說，齒軌車的引進與投入使用，從長遠意義上講，是當初決策者的一個非常明智的決定。齒軌車的投入，為礦井采區上下山巷道長距離大型設備的安全運輸工作，提供了可靠的安全保障。柴油機膠輪齒軌車作為煤礦用輔助運輸先進設備，有其廣泛的發展前景，值得推廣應用。

參考文獻

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