WJDY-2無線遙控電動鏟運機設計與應用

傅 挺，郭 兵，馬潤江，王曉華，郝寧波，張樂元

（山東金嶺礦業股份有限公司，山東淄博 255000）

0 引言

目前，井下采區頂巖板不穩固，礦石采掘非常困難，要么放棄殘礦，要么冒險作業，為解決進退兩難的局面，山東金嶺礦業股份有限公司成功研制出了地下遙控電動鏟運機。

1 WJD-2 電動鏟運機組成

WJD-2 電動鏟運機生產標準采用的是《JB/T 5500—2015地下鏟運機》，根據此標準的要求進行設計和制造，是中小型礦山采掘的主要設備。WJD-2 電動鏟運機的系統包含：變矩器、變速箱、驅動橋、車架、工作機構、卷纜機構、液壓系統等組成，采用四輪驅動的方案，整車各個系統布局合理。采用的先導液壓控制的方案，具有轉向靈活，操作輕便，穩定可靠的特點。

WJD-2 電動鏟運機主要用于礦石的采掘和運輸，作業環境為無爆炸介質的礦山，嚴禁用于有瓦斯等危險氣體的礦山，適用于截面尺寸為2.5 m（寬度）×3 m（高度）、坡度小于12°、轉彎半徑大于6.5 m 的巷道。

WJD－2 電動鏟運機最佳經濟運距為150 m，能夠滿足于階段崩落法、空場法、溜礦法、分層充填法等礦山的采掘和運輸任務。

WJD－2 電動鏟運機主要分為前機架和后機架兩部分，前后機架的連接采用銷軸鉸接的方式。前機架包含鏟斗工作機構、驅動橋、工作轉向系統的先導控制、調速控制、剎車控制、駕駛室等部分。后機架包含驅動電機、變矩器、變速箱驅動橋、卷纜機構、散熱系統等。

2 遙控鏟運機的組成

WJDY-2 遙控鏟運機的變矩器和變速箱采用美國德納（DANA）公司生產產品，裝備的變矩器型號為C272，變速箱為30000 系列，具備4 個擋位。擋位的增加，車輛能更好的適應各種工況，提高經濟性。

工作裝置液壓系統由舉升和傾翻兩部分組成，包括齒輪泵、多路換向閥、傾翻油缸和舉升油缸等組成。多路閥為先導式換向閥，工作裝置的舉升和轉斗的傾翻是通過連桿來實現的。

轉向液壓系統主要由齒輪泵、轉向閥、轉向油缸等組成，轉向閥的安全閥調定壓力為14 MPa。此閥為全液壓轉向閥。轉向油缸的伸縮是通過操縱全液壓轉向閥來實現的，轉向油缸的伸縮可使鏟運機的最大轉向角達到±42°。

制動液壓系統采用SAFIM 的腳制動閥，屬國際先進產品。為了保證制動液壓系統的穩定性，安裝有3 個蓄能器，通過充液閥的控制，保證車輛正常行駛時的壓力為13～15 MPa。驅動橋安裝的制動器采用液壓松閘，彈簧制動。行車時，制動器中液壓油將制動器的動片和靜片分離，將制動器松開。制動時踩下腳制動閥踏板，制動器中的液壓油流入油箱，將制動器的動片和靜片在彈簧力的作用下壓緊，整機處于制動狀態，從而實現工作制動；停車時，按下手制動閥，使驅動橋制動。為了確保行車時，停車制動的釋放，設置了壓力繼電器，當壓力低于釋放壓力時，控制面板上的指示燈將起到報警作用。

變速補油液壓系統由變速補油泵、壓力調節閥、方向選擇閥、檔位選擇閥、濾油器和冷卻器等組成。

先導閥控制液壓系統主要有多路閥先導閥、轉向閥先導閥、蓄能器、單向閥等組成，先導閥具有操作靈活的特點，使整機更加易于操控。

在WJD-2 型地下電動鏟運機基礎上進行改造，一是液壓控制系統增加比例電磁閥，不僅手動控制，也可滿足遙控控制；二是HBC 無線遙控系統；三是電氣控制系統。

地下遙控鏟運機的遙控技術采用模擬量與開關量的共存，工作機構，轉向機構，行駛系統采用模擬量控制，實現了整車的操控的穩定性。

（1）遙控控制。比例電磁閥可以進行流量、壓力等多種控制方式。通過比例電磁閥控制液壓油流量，進行控制舉升、下降、放斗、收斗、前進、后退、左轉和右轉的運行和速度，從而達到控制電動鏟運機的目的。其原理如圖1 所示。

（2）開關控制。前進/后退、前燈/后燈、駐車剎車、緊急停車、引擎啟動、鑰匙開關、電源開關、延遲關機、緊急剎車釋放等。在多路換向閥上并聯工作遙控閥，實現對鏟裝工作裝置的本地和遠程控制。在原有轉向系統基礎上，并聯一個轉向遙控閥，實現本地和遠程控制。

（3）HBC 無線遙控系統。鏟運機遙控系統采用德國HBC 公司原裝技術，該系統執行國際公認無線遙控系統最高標準“歐盟EN954-1，category4”，采用全數字式微功率無線接收發射，控制機器及數據傳輸。其基本性能為：在無障礙區域無線通信有效距離100～150 m；工作溫度范圍：-25～+70 ℃；無線通信頻率范圍：418～419 MHz；

圖1 遙控控制原理

（4）啟動發射系統。①首先將滿電的電池放入遙控器的電池倉內；②點擊釋放遙控器側面的急停開關；③將駐車制動開關搬動至“制動”位，電機啟動開關搬動至“停止”位，發動機控制搬動至“停機”位，油門控制搬動至“怠速”位；④短按“遙控啟動”按鍵，然后釋放，如果“遙控啟動”按鍵被按壓的時間>0.5 s，發射系統會自動關閉；⑤再次按住“遙控啟動”按鍵，觀察狀態指示LED 燈呈綠色閃爍狀，然后松開按鈕，操作系統自動進入操作待命狀態。

（5）遙控器上操作開車。①先將前、后燈開關搬動至“前燈開、后燈開”位，觀察照明正常；②然后按動幾下“喇叭”按鈕，提示準備開車；③再將電機啟動開關搬動至“電機啟動”位，觀察電機啟動正常；④最后將駐車制動開關搬動至“駐車釋放”位，停頓10 s 以上待制動器松開后再進行各項操作。

（6）遙控器上操作停車及遙控器的關閉。①工作、行走/轉向手把歸置中位；②按動“喇叭”按鈕，提示準備停車；③將駐車制動開關搬動至“制動”位，停頓10 s 以上待制動器制動后再進行各項操作；④將電機啟動開關搬動至“停止”位，觀察電機停車正常；⑤將前、后燈開關搬動至“關閉”位，觀察照明熄滅；⑥按下急停開關，觀察遙控器指示燈熄滅，遙控器關閉。

（7）當機器需要人工控制時。①鏟運機上儀表盤控制方式旋鈕旋轉到手動方式；②鏟運機上駐車制動按鈕在制動狀態（按下狀態）；③短按啟動按鈕點動開車，觀察能否啟動，再按下啟動按鈕開車，觀察補油壓力在2 MPa 左右；④旋開制動按鈕釋放停車制動器（彈開狀態），觀察制動壓力至1 MPa 以上方可進行各項操作。

3 電氣控制系統

為實現手動和遙控分別控制，對電氣系統進行技術改造，設計控制回路，增加聯鎖等設計，實現無線電動鏟運機手動時和遙控時的舉升、下降、放斗、收斗、前進、后退、左轉和右轉的運行控制和聯鎖及限位保護，確保無線遙控鏟運機安全可靠運行。

4 結束語

截至目前已經生產6 臺交付用戶使用，通過用戶反應無線遙控電動鏟運機效果非常明顯。遙控和手動控一樣工作，沒有任何影響。同時它可以進入安全得不到保障，人無法進入的礦區進行作業，大大增加安全系數，保障了人身安全。同時提高礦石開采率，為企業創造經濟效益。因此，無線遙控電動鏟運機具有有非常大的社會經濟效益，值得進一步推廣使用。