礦用隔爆型蓄電池電瓶車的缺陷分析及改進(jìn)

趙利文

（陽煤集團(tuán)新景公司， 山西 陽泉 045000）

引言

礦井的地壓會(huì)隨著煤礦開采深度的增大而增大，礦壓越大礦井的危險(xiǎn)性就會(huì)越大，過大的礦壓會(huì)帶來巨大的安全隱患[1]。實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)的要求有很多，其中礦井運(yùn)輸機(jī)的安全性不可忽視。經(jīng)過長期現(xiàn)場實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車因結(jié)構(gòu)上的缺陷，使其存在一定的安全隱患，基于上述原因，對CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車存在的問題進(jìn)行研究，提出了實(shí)用性強(qiáng)的改造設(shè)計(jì)方案。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

某煤礦主要使用CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車以及DKTB-5隔爆型蓄電池電瓶車。CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車的重心低、性能優(yōu)越、向后瞭望的效果較好且安全性高，能夠滿足掘進(jìn)工作的運(yùn)輸要求[2]。CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車包括防爆電源裝置、電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)，其中電氣系統(tǒng)包括司機(jī)控制器、照明燈、蓄電池電容電壓容量顯示器、主令開關(guān)、電源裝置以及牽引電動(dòng)機(jī)等，機(jī)械系統(tǒng)包括司機(jī)室、制動(dòng)裝置、走行部件、車體框架以及撒砂裝置等。

經(jīng)過長期的現(xiàn)場應(yīng)用發(fā)現(xiàn)由于其設(shè)計(jì)上存在缺陷，導(dǎo)致CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車存在很大的安全隱患，直接影響掘進(jìn)工作面的工作效率，也大大增加了檢查維修的頻率。針對DXT-5型蓄電池電瓶車長期以來存在的問題，提出有效地解決辦法。

2 電瓶車設(shè)計(jì)缺陷解析

1）CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車的剎車系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間較長且剎車距離長，從而造成了很大的行車安全隱患。

2）蓄電池的座插固定不牢固，由于固定座插的鋼板相對較薄，并且長期使用極易被酸性液體所腐蝕，導(dǎo)致蓄電池和插座分離。

3）CDXT-5隔爆型蓄電池電瓶車的制動(dòng)裝置和氣缸連桿之間的高度差不在同一平面上，造成氣缸在使用過程中會(huì)和連桿存在一定的位移差，長此以往會(huì)導(dǎo)致連桿變形，造成對輪和閘瓦之間出現(xiàn)偏離，這樣會(huì)縮短電瓶車的使用年限；司機(jī)駕駛艙內(nèi)腳踩的氣閥沒有有效保護(hù)，從而加速其損壞。

4）撒砂裝置有4個(gè)砂箱，這4個(gè)砂箱分為2組，分別位于輪對的外側(cè)，控制撒砂的扳手位于司機(jī)的駕駛室內(nèi)，電瓶車在前進(jìn)和后退的過程都能沿運(yùn)行方向進(jìn)行撒砂，其中撒砂裝置是通過搖擺振落進(jìn)行的[3]。但是當(dāng)撒砂裝置長時(shí)間不用，裝置上的砂就會(huì)因潮濕發(fā)生固結(jié)，這樣會(huì)堵塞撒砂的管道，影響撒砂的進(jìn)度，同時(shí)撒砂管道的位置比較特殊，安裝在蓄電池箱下面，當(dāng)撒砂管道堵塞后維修比較麻煩，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，大大降低工作效率。

5）電瓶車的調(diào)速裝置存在如下缺陷：在進(jìn)行電瓶車調(diào)速時(shí)，電路中的電阻會(huì)升高導(dǎo)致大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能，降低了電能的使用效率，浪費(fèi)電能；調(diào)節(jié)電瓶車速度的接頭比較多，長時(shí)間使用極易發(fā)生故障，大大增加了維修的工作量；利用分段形式進(jìn)行調(diào)整電機(jī)兩端的電壓會(huì)導(dǎo)致速度不能均勻改變而成臺(tái)階式改變[4]。

3 電瓶車技術(shù)改進(jìn)

3.1 機(jī)械剎車裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

傳動(dòng)螺桿和制動(dòng)長連接軸之間的連接方式改為方向十字軸連接；在手動(dòng)輪支承部位用滾動(dòng)軸承替代原來的滑動(dòng)軸承，這會(huì)縮短剎車系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間與剎車距離，提高剎車的性能，增加其安全性。

3.2 固定蓄電池的組件的改進(jìn)

改進(jìn)蓄電池配套的組件來防止蓄電池和座插脫落。改進(jìn)后蓄電池的組件由固定座插、活動(dòng)插孔板和防脫插銷組成，其中固定座插和防脫插銷的尺寸和以前的尺寸相同，去掉位于蓄電池組箱上的防脫座插，用活動(dòng)插孔板替代防脫座插，改進(jìn)后的活動(dòng)插孔板是用鋼板制成的，有良好的強(qiáng)度，能夠有效固定蓄電池，這樣會(huì)減少脫落過程對蓄電池造成的損害，提高了蓄電池的穩(wěn)定性。

3.3 腳踏閥的改進(jìn)

給司機(jī)室的腳踏閥安裝防護(hù)罩，防火罩能有效防止腳踏閥被掉落的煤巖塊砸壞，降低了腳踏閥的損壞概率，延長其工作年限。

3.4 撒砂裝置的改進(jìn)

CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車的撒砂原理如下：通過連桿的來回?cái)[動(dòng)帶動(dòng)砂箱和執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)，從而保證砂箱在擺動(dòng)過程中砂子能夠依靠自身的重力向下流入撒砂管道，砂子通過撒砂管道流到撒砂裝置前輪的正前方。但是上述撒砂原理沒有有效解決因砂子固結(jié)而導(dǎo)致堵塞撒砂管道的問題，針對此問題，改進(jìn)撒砂裝置，采用提拉式撒砂來代替以前搖擺振落式撒砂。

3.5 調(diào)速裝置箱的改進(jìn)

先將電阻箱內(nèi)的調(diào)速端子拆掉，然后拆除整個(gè)電阻箱，用IGBT調(diào)速裝置箱替代原來的電阻調(diào)速裝置箱。將勵(lì)磁線、電機(jī)電樞線和蓄電池電源插頭線接到相應(yīng)的地方，完成接線工作后打開電源，檢查各條線路是否連接正確，確定接線正確后，在進(jìn)行使用。

4 效果評價(jià)

1）改進(jìn)后的機(jī)械剎車系統(tǒng)的制動(dòng)時(shí)間大大降低，制動(dòng)距離也大大縮短，從而提高了剎車系統(tǒng)的可靠性與電瓶車的安全性。

2）改進(jìn)蓄電池的組件，用活動(dòng)插孔板替代防脫座插，提高了其強(qiáng)度，有效防止了蓄電池的脫落，提高了蓄電池的安全性，增強(qiáng)了其使用年限。

3）改變剎車氣缸的位置，安裝防護(hù)罩保護(hù)腳踏氣閥，防止腳踏氣閥被破壞。保證剎車連桿和氣缸的推桿在同一水平面，從而保證剎車連桿和氣缸的推桿之間沒有位移變形，兩者之間只存在推力。這樣會(huì)增強(qiáng)電瓶車的剎車性能，防止閘瓦偏離對輪。

4）對電瓶車的撒砂裝置進(jìn)行改進(jìn)，在撒砂裝置上安裝濾網(wǎng)，過濾掉沙子中的大顆粒以及雜物，同時(shí)將單位時(shí)間漏砂的速度以及漏砂量控制在合理的區(qū)間內(nèi)，并利用動(dòng)作閥攪拌沙子防止沙子固結(jié)，保證沙子能夠順利通過撒砂管道。

5）改進(jìn)后的電瓶車調(diào)速非常均勻，速度不會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階式改變，同時(shí)電瓶車中的力矩脈動(dòng)以及電流脈動(dòng)波動(dòng)較小，波動(dòng)幅度可以忽略不計(jì)，近似認(rèn)為是直流電源，這樣能夠保證啟動(dòng)時(shí)設(shè)備比較平穩(wěn)，同樣能夠提高電池的使用年限。改進(jìn)后的調(diào)速裝置，在調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的壓降比較小，產(chǎn)生的熱量也會(huì)相應(yīng)減少，大大提高了電能的使用效率。在電瓶車運(yùn)行過程中，電阻調(diào)速裝置內(nèi)的電流較大，容易燒壞其中的連接調(diào)速觸頭的膠木座以及調(diào)速觸頭，這會(huì)降低電瓶車的工作效率，改進(jìn)后的調(diào)速裝置沒有調(diào)速觸電，降低了其發(fā)生故障的概率。

5 結(jié)論

通過用滾動(dòng)軸承替代原來的滑動(dòng)軸承、用活動(dòng)插孔板替代防脫座插、給腳踏閥安裝防護(hù)罩、在撒砂裝置上安裝濾網(wǎng)、用IGBT調(diào)速裝置箱替代原來的電阻調(diào)速裝置箱等措施對CDXT-5型隔爆型蓄電池電瓶車進(jìn)行改進(jìn)，使其安全性能大大提高，啟動(dòng)力矩增大，啟動(dòng)過程平穩(wěn)高效，并且提高了其使用效率，延長了其使用年限。