防爆膠輪車擋風玻璃氣動刮雨器的研制

李智偉

(山西天地煤機裝備有限公司， 山西 太原 030006)

0 引言

防爆膠輪車在井下運行過程中經常過雨簾，前擋風玻璃上會滴落水珠形成水霧。同時，防爆膠輪車在行駛過程中擋風玻璃上會聚集塵土、浮煤等雜物，需要用刮雨器進行清理，避免影響駕駛員的視線。再者，當防爆膠輪車從井上開往井下或從井下開往井上時，會由于環境的變化而導致溫度突變，駕駛室擋風玻璃上極易形成水霧，嚴重影響司機的視線，造成安全隱患。因此，必須安裝擋風玻璃刮雨器，以確保防爆車輛的安全運行。

1 防爆膠輪車刮雨器的種類

按照控制方式的不同，井下防爆膠輪車前擋風玻璃刮雨器主要有電動刮雨器和氣動刮雨器兩種。

電動刮雨器主要由雨刮電動機驅動。由于防爆膠輪車使用環境的特殊性，雨刮電動機必須進行防爆設計。刮雨器的左右刮水刷片由刮水刷臂壓靠在擋風玻璃外表面上，防爆電動機驅動減速機構旋轉，并通過驅動桿系做往復運動，帶動刮水臂和刮水片總成左右擺動，刮刷清理擋風玻璃[1-2]。

由于防爆膠輪車雨刮電動機安裝空間的限制，其外形尺寸受到影響，制約了其功率的提升；同時，在經過防爆處理后，功率有所損耗，輸出轉矩相應減小，造成雨刮電動機在使用過程中出現故障的概率增大，主要表現為防爆雨刮電動機燒損，從而影響了防爆膠輪車的正常使用。

氣動刮雨器克服了防爆雨刮電動機的缺點，具有驅動扭矩大、動力源取之簡單、能實現無極調速等優點，大大降低了防爆膠輪車的故障率，使用方便可靠，可推廣使用。

2 氣動刮雨器的結構及控制原理

2.1 氣動刮雨器的結構

氣動刮雨器由換向閥和刮雨器缸體組成，如圖1所示。

1-刮雨器缸體; 2-換向閥。

換向閥閥芯可以在閥體內左右移動，通過內部通道接通刮雨器缸體內左右活塞的動作，驅動刮雨器左右擺動。

刮雨器缸體的結構如圖2所示。主要包括齒輪軸、活塞、閥體、端蓋、齒條、導向套、緩沖墊、軸承、密封圈等。

1-扳手; 2-軸承; 3-端蓋; 4-Y形密封圈; 5-活塞; 6-螺釘;7-緩沖橡皮墊; 8-內齒條; 9-閥體; 10-襯套; 11-尼龍襯套;12-齒輪軸; 13-導向套; 14-O形密封圈; 15-圓柱銷;16-蓋形螺母; 17-彈簧墊圈; 18-墊圈。

內齒條通過螺釘與導向套和活塞連接，活塞上裝有Y形密封圈，保證密封性。兩端端蓋與閥體連接，并通過O形密封圈密封。端蓋上同時裝有緩沖橡皮墊，起到緩沖作用，避免出現雨刷桿撞擊刷片的現象[2]。齒輪軸在閥體兩端安裝有軸承。在刮雨器的后端裝有扳手，是為了防止氣控回路出現故障時能夠手動控制齒輪軸，進而控制雨刷桿動作。

2.2 氣動刮雨器的控制原理

氣動刮雨器的控制回路包括了氣源裝置、回位調速閥、氣動刮雨器及氣動管路等，如圖3所示。

1-儲氣罐; 2-防水開關; 3-安全閥; 4-回位調速閥; 5-節流閥; 6-換向閥; 7-停位閥; 8-雨刮缸體; 9-齒條; 10-齒輪軸。

在初始狀態下，回位調速閥處于1位，氣源P同時到達調速閥的P1口和換向閥的P2口，P1口是不通的，P2口與B2口通，經管路進入主閥體的B腔，推動齒條運動，此時雨刷片處于設定的初始位置。當工作時，拉動回位調速閥的閥桿，該閥換向到2位，P1口與A1口通，壓縮空氣經過A1到達停位閥的K1口，使停位閥換向到6位，B腔內的壓縮氣體經過P3口與K2口通，使換向閥換向到4位，壓縮空氣經過P2、A2口進入主閥體的A腔。推動齒條運動，齒條帶動齒輪旋轉，齒輪軸與搖臂相連，搖臂擺動，經連桿機構帶動雨刷片擺動。當齒條運動到設定位置時，壓縮氣體經閥體內部通道進入K3口，使換向閥換向到3位。這樣重復進行，在齒條設定的行程內，達到齒輪軸的設定旋轉角度，從而使雨刷片在一定的范圍內運動。運動快慢可通過回位調速閥上的節流閥實現[3-4]。節流閥調節排氣量的大小,從而控制齒條運動速度，從而實現雨刷桿的擺動快慢[5]。

3 氣動刮雨器的推廣應用

氣動刮雨器開發成功后，通過對各類車型擋風玻璃具體尺寸及刮刷范圍的計算，開發了系列產品，涵蓋了現在所有防爆膠輪車前駕駛室擋風玻璃的氣動刮雨器規格。在使用電動刮雨器的防爆車輛上可以方便地進行升級更換，將原車的防爆電動機直接更換為相應規格的氣動刮雨器，其連桿系及刷臂、刷片都不需更換。將原刮雨器防爆電動機主令開關去掉，增加回位調速閥，維修更換方便。使用氣動刮雨器后，具有如下優勢：由于氣動產品本身就是防爆元件，無需進行防爆處理；氣動刮雨器體積小，安裝方便；氣動刮雨器輸出力矩大，不易損壞；氣動刮雨器可在一定范圍內無極調速。

經過升級后的防爆膠輪車，縮短了車輛維修時間，增加了車輛使用率，大大節約了制造成本和維護成本，得到了企業用戶和操作人員的充分肯定。

4 結語

1) 開發了適用于各種防爆車輛車型的氣動刮雨器，并在現有防爆膠輪車上已全部推廣使用。

2) 在降低生產及維修成本的同時，增加了防爆膠輪車的亮點。提高了駕駛人員的安全性及駕駛舒適性，大大降低了防爆膠輪車的故障率。

3) 輸出扭矩大，操縱簡單，可實現無極調速。