礦用電液控移動列車組的設計

韓建英

（大同煤礦集團機電裝備制造有限公司中央機廠， 山西 大同 037001）

引言

隨著智慧化礦山綜采的推廣，少人或無人工作面成為許多千萬噸級礦井的開采目標和要求，在許多大型礦山中，基本實現(xiàn)了多個液壓支架、刮板機、采煤機三機配套的智能化系統(tǒng)開采。作為為整套綜采設備提供后備支撐的移動列車，成為實現(xiàn)全面工作系統(tǒng)智能化無人化開采的新挑戰(zhàn)。在以往的開采經驗中，隨著回采的進度，以50 m為一個移動周期，通過在運輸巷道開始點設置固定點，作為整列設備列車的牽引著力點，通過設備列車頭車設置的絞車回繩動作，實現(xiàn)設備列車的回走。作為設備列車運輸用的軌道則需要等待列車通過后，將導軌從后方規(guī)則地布設到有絞車布置的前車部分。其中過程需要很多工人進行有效的協(xié)作，無法實現(xiàn)盡量少的人員操作，從安全角度來講，沒有為運輸巷道配備相應的即時支護設備，隨著回采的推進，礦壓會無規(guī)律地增加，人員的頻繁操作很容易引起頂板局部冒頂或片幫，加之絞車使用的鋼絲繩無法得到即時的檢測和更換，存在極大安全隱患，尤其是在斜采的爬坡過程中，容易造成溜車，在使用過程中，由于絞車鋼絲繩是無撓性構件，無法根據巷道的特點即時調整列車方向，使用效率偏低，可操作性較差。因此，大同煤礦集團機電裝備制造有限公司中央機廠根據現(xiàn)有情況進行了新產品開發(fā)，實現(xiàn)了設備列車軌道與列車自移、即時調整行進方向、可根據車載設備來訂制車輛的長度。

1 列車組適用范圍及特點

礦用電液控移動列車組系煤礦窄軌鐵路運輸設備及其輔料的車輛，適用于環(huán)境溫度為-10～+40℃、環(huán)境相對濕度不超過95%（+25℃）的環(huán)境條件適用于巷道高度范圍為2.6～4.2 m、寬度大于3.1 m、簡單硬化處理后地面承載能力≥30 t/m2的巷道條件，適用于長距離且坡度≤10°的平直巷道。工作制為低速重載非連續(xù)型。KDYZ40-16/8300型礦用電液控移動列車組具有適應性強、承載能力大、結構簡單的特點，采用車軌一體的結構。

2 列車組的組成

列車組由牽引頭車、電纜車及其他車輛組成。其中牽引頭車長4 m，電纜車長6 m，其他車輛可用來放置綜采設備，包括組合開關、噴霧車、清水箱、工具車、配件車、高低壓過濾車、應急水泵車，合計牽引頭車1輛、普車15輛，其中7 m車2輛、5 m車1輛、4 m車12輛，分別載重40 t，其布置如圖1所示。

圖1 列車組布置圖

2.1 普車的參數(shù)及結構

普車軌距710 mm、軸距1 700 mm、牽引力85 kN。使用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)對整車的抬高和推移，工作泵站的額定工作壓力為31.5MPa，升降行程為90～100mm，推移行程為795 mm。

圖2 礦用電液控移動列車組單車結構示意圖（單位：mm）

礦用電液控移動列車組單車（見圖2）主要由車架、輪軸（見圖3）、連接裝置三部分組成。

圖3 輪軸結構示意圖（單位：mm）

為了保證平板車的強度和剛度，礦用電液控移動列車組單車由主梁（4根）、輔梁（2根）、縱梁（多組）、頂板及下蓋板組成。其中所有梁體均采用槽鋼[16，頂板和下層蓋板選用δ10 mm的Q235鋼材，使車體形成箱梁結構。車架采用整體閉口焊接結構，最大限度地提高了車架的強度和剛度。

礦用電液控移動列車組單車采用的結構為車軌一體結構，車與導軌的運動相對穩(wěn)定，沒有遠距離相對運動。選擇單輪單軸結構，輪軸結構采用開式結構，由于有端蓋，故對于輪軸的裝卸和調整，滾動軸承都較閉式結構有很大的優(yōu)越性。平板車選用承載能力大、壽命長的單列圓錐滾子軸承，成對組裝使軸向力平衡。車輪選用ZG45鋼，其調質硬度（HB）為260～300，保證了車輪較高的接觸強度和適當?shù)捻g性。車軸選用40Cr鋼，調質處理有良好的綜合機械性能。采用規(guī)格為Φ100/Φ70 mm的普通雙作用千斤頂作為推移千斤頂，采用規(guī)格為Φ100/Φ70 mm的普通雙作用千斤頂作為支撐千斤頂，采用規(guī)格為Φ100/Φ70 mm的普通雙作用千斤頂作為調車千斤頂，便于拆解檢修。調車千斤頂每套列車組配備2件，需要時安裝使用。

礦用電液控移動列車組單車連接裝置，采用與之配對使用的活動插銷，活動插銷選用40Cr鋼調質處理，具有良好的綜合機械性能。撐千斤、推移千斤、導軌部件結構同普車。

牽引頭車車體共由主梁（4根）、輔梁（2根）、縱梁（多組）、頂板及下蓋板組成。其中，所有梁體均采用槽鋼[16，頂板和下層蓋板選用δ10 mm的Q235鋼材，下層蓋板開孔，一方面減輕整個車體重量，另一方面便于安裝設備鉆孔時用螺栓固定。車體采用箱梁結構、整體閉口焊接結構，最大限度地提高了車架的強度和剛度。

圖4 牽引頭車結構示意圖

2.2 牽引頭車的參數(shù)及結構

牽引頭車軌距710 mm、軸距1 700 mm、牽引高度450 mm、牽引力85 kN。使用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)對整車的抬高和推移，升降行程90～100 mm，推移行程795 mm，對伸縮梁的角度調節(jié)及伸縮梁的行程控制，調垂角度30°、伸縮行程805 mm，工作泵站的額定工作壓力為31.5 MPa。

牽引頭車主要由車體、滑靴、標準導軌、升降千斤、推移千斤、輪對、溝道輪組件、改向裝置、伸縮梁、接頂裝置、伸縮千斤、調垂千斤、連接裝置等組成，其結構示意圖如圖4所示。其輪對及溝道輪、滑靴、支

采用雙向調架裝置（見圖5），可實現(xiàn)對整列車組的直線度調節(jié)，使其適應巷道的工作環(huán)境。

圖5 雙向調架裝置結構示意圖

在支撐架上安裝有滾輪組件可以左右移動架體，有效避免雙向千斤動作時出現(xiàn)蹩卡現(xiàn)象。

牽引頭車采用規(guī)格為Φ80/Φ60 mm的雙作用調車千斤頂，便于頭車運動平衡。采用規(guī)格為Φ80/Φ60 mm的普通雙作用千斤頂作為調車千斤頂，便于拆解檢修，以提高頭車的穩(wěn)定性。伸縮梁采用鋼板焊接結構，三級分體縮小安裝空間，自由伸縮保證接頂裝置與巷道頂板有效接觸。采用規(guī)格為Φ100/Φ70 mm的普通雙作用千斤頂作為伸縮千斤頂。采用規(guī)格為Φ80/Φ60 mm的普通雙作用千斤頂作為調垂千斤頂，便于拆解檢修。接頂裝置頂尖采用萬向頭（見下頁圖6）連接，保證其對頂板的適應性。

圖6 萬向頭結構示意圖

2.3 使用說明

平板車設備列車牽引頭車上安裝有控制系統(tǒng)的閥鎖類零部件，在每輛平板車上安裝有推移千斤頂、抬底千斤頂，在牽引頭車上可以同步控制所有液壓平板車上的推移千斤頂、抬底千斤頂，達到所有車輛同步自移，與軌道形成邁步自移。礦用液壓平板車組的液壓控制方式是電液控制，也可實現(xiàn)手動控制。通過平板車推移千斤頂，使平板車在軌道上前移，然后由抬底千斤頂撐起平板車車體及軌道，推移千斤頂縮回活塞桿，牽引軌道前移一個步距，最后抬底千斤頂縮回活塞桿，使支撐滑靴在靜止時處于離地狀態(tài)。如此反復，實現(xiàn)設備列車的自移。如果遇到巷道直線度較差或是設備列車在行走過程中偏移了預定的距離，可通過車頭調節(jié)裝置的抬底油缸將全車抬起后，實現(xiàn)對設備列車行走方向車頭的總調節(jié)。

3 結論

大同煤礦集團機電裝備制造有限公司中央機廠開發(fā)設計的平板車設備列車自重約3 t，載荷40 t。在選擇車輪與軌道之間的摩擦系數(shù)為0.15的情況下，驗證了推移千斤對平板車提供的推移力滿足使用要求。在多個綜合化采煤面的使用中，實現(xiàn)了較好的適應性和高效性，實踐證明了設計的可行性。