履帶式支架搬運(yùn)車(chē)的研究與應(yīng)用

周 甲

(山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán) 鹿臺(tái)山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048200)

隨著替代能源不斷開(kāi)發(fā)利用，全球煤炭消耗量逐年下降，但煤炭仍是我國(guó)的主體能源。煤炭工業(yè)是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)煤礦的開(kāi)采技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，采掘機(jī)械化程度有了顯著提高。隨著大型綜采設(shè)備在現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井的使用，井下工作面搬家倒面所占用的非生產(chǎn)輔助時(shí)間已成為制約煤炭產(chǎn)出、影響煤礦經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。工作面單個(gè)支架重量由原來(lái)的十幾噸發(fā)展到現(xiàn)在的幾十噸，搬遷難度也隨之增大，事故頻發(fā)，極大地影響了煤礦安全高效生產(chǎn)。所以，研發(fā)專(zhuān)業(yè)高效的輔助運(yùn)輸設(shè)備以縮短工作面搬家倒面時(shí)間，成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化煤礦的必由之路。

煤礦井下輔助運(yùn)輸可分為有軌運(yùn)輸與無(wú)軌運(yùn)輸兩種類(lèi)型。有軌運(yùn)輸通常采用架線(xiàn)電機(jī)車(chē)、蓄電池機(jī)車(chē)或以鋼絲繩為牽引的無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸，具有承載能力大、爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可適用于巷道傾角較大、彎道較少的運(yùn)輸情況，但只適用于固定段的運(yùn)輸，一旦需要進(jìn)入多條分支巷道，就必須經(jīng)過(guò)車(chē)場(chǎng)或轉(zhuǎn)載站，致使運(yùn)輸效率低下、設(shè)置崗位較多、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備利用率低。常規(guī)的井下無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備通常是指無(wú)軌膠輪車(chē)，無(wú)軌膠輪車(chē)作為礦井先進(jìn)的輔助運(yùn)輸設(shè)備，具有機(jī)動(dòng)靈活、裝卸方便、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)輸速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。行走機(jī)構(gòu)多采用膠輪，其主要作用是轉(zhuǎn)運(yùn)搬遷煤礦綜合開(kāi)采大型設(shè)備。使用輪胎式支架搬運(yùn)車(chē)時(shí)，需提供理想的車(chē)輛運(yùn)行條件，需硬化、平整井下巷道底板，巷道兩側(cè)需凈寬充分、無(wú)凸出物，巷道坡道不應(yīng)太長(zhǎng)、太大，轉(zhuǎn)彎半徑不宜過(guò)小等。

相比輪式車(chē)而言，履帶車(chē)以履帶代替了傳統(tǒng)輪式行走，其承載能力、抓地力等優(yōu)于輪式車(chē)，而且其噪音低，可原地轉(zhuǎn)彎。履帶式行走裝置增大了機(jī)器與地面的單位接地面積，對(duì)路面?zhèn)π。秸夏芰Α⒌匦芜m應(yīng)能力強(qiáng)，具有良好的行駛及通過(guò)性能[2]。因此，研究履帶式支架搬運(yùn)車(chē)對(duì)井下支架搬運(yùn)運(yùn)輸具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 履帶式搬運(yùn)車(chē)主要系統(tǒng)組成

履帶式支架搬運(yùn)車(chē)主要包括：動(dòng)力與行走系統(tǒng)、支架拖吊系統(tǒng)、氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。其中，動(dòng)力與行走系統(tǒng)又主要由動(dòng)力部、行走部、行走操作系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)組成。

1.1 動(dòng)力部

動(dòng)力部是搬運(yùn)車(chē)行駛系統(tǒng)的核心，主要為搬運(yùn)車(chē)的行進(jìn)提供動(dòng)力，如圖1所示。它位于搬運(yùn)車(chē)的車(chē)頭部分，主要包括機(jī)架、液壓行走控制總成、水空油散熱器、照明總成、防爆發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓行走總成、儲(chǔ)氣罐、液壓工作總成和座椅。動(dòng)力部發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力通過(guò)減速器等機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給前橋，再傳遞給行走部的驅(qū)動(dòng)輪，帶動(dòng)行走部的行進(jìn)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)搬運(yùn)車(chē)行進(jìn)。

1.2 行走部

液壓行走機(jī)構(gòu)采用閉式系統(tǒng)。主要包括左、右行走部，兩行走部結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱(chēng)，如圖 2 所示。左、右行走部相互對(duì)稱(chēng)的布置在動(dòng)力部?jī)蓚?cè)。行走部主要結(jié)構(gòu)包括：行走架、履帶、托輪、漲緊輪、防爆水洗箱、鏈輪、支重輪。其中左、右行走架與動(dòng)力部車(chē)架構(gòu)成一個(gè) U 形梁。行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)和一分二的分動(dòng)箱，由變量泵與變量馬達(dá)減速機(jī)帶動(dòng)鏈輪，驅(qū)動(dòng)履帶行走。

圖1 動(dòng)力部

圖2 行走部

1.3 支架拖吊系統(tǒng)

支架拖吊系統(tǒng)主要由鏟板、提升油缸、推拉油缸、承重油缸組成，如圖3 所示。支架拖吊系統(tǒng)主要功能是輔助裝載液壓支架。推拉油缸通過(guò)鉸接固定在動(dòng)力部車(chē)架上，提升油缸和承重油缸則固定在行走部車(chē)架上，鏟板一端通過(guò)兩側(cè)鏟板軸分別插入兩側(cè)行走部車(chē)架上，另一端則與提升油缸的活塞桿相連，使其可以通過(guò)提升油缸活塞桿的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鏟板繞鏟板軸旋轉(zhuǎn)。

1.4 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要是為搬運(yùn)車(chē)提供照明和狀態(tài)檢測(cè)與預(yù)警。電器系統(tǒng)所選元件具有防爆功能，適合井下工作環(huán)境，具有發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)檢測(cè)、氣體檢測(cè)傳感器和防爆燈具，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)搬運(yùn)車(chē)工作情況和所處井下環(huán)境，為搬運(yùn)車(chē)安全提供保障。

圖3 支架拖吊系統(tǒng)

2 履帶式支架搬運(yùn)車(chē)應(yīng)用效果

對(duì)履帶式支架搬運(yùn)車(chē)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)后，資料顯示：車(chē)輛適應(yīng)最大坡度8°，重車(chē)車(chē)速2.8～4.8 km/h，空車(chē)車(chē)速6～9.8 km/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑8 m，對(duì)地比壓0.22 MPa，試驗(yàn)運(yùn)輸質(zhì)量35 t，性能符合設(shè)計(jì)要求。履帶車(chē)支架搬運(yùn)車(chē)具有承載能力大、抓地力強(qiáng)、噪音低、可原地轉(zhuǎn)彎等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)履帶式支架搬運(yùn)車(chē)對(duì)地比壓小，對(duì)路面?zhèn)π。秸夏芰Α⒌匦芜m應(yīng)能力強(qiáng)，具有良好的行駛及通過(guò)性能。因此，履帶式支架搬運(yùn)車(chē)對(duì)井下支架搬運(yùn)運(yùn)輸具有推廣意義。