液壓式礦車自動清車裝置的設計與應用

劉 宏 王英杰

（山西省大同市同煤集團馬脊梁礦，山西 大同 037002）

1 項目概況

同煤集團馬脊梁礦1t固定式礦車箱體內黏附煤矸形成桶底現象相當嚴重，造成運輸系統(tǒng)礦車車輛循環(huán)加急，車皮供應不足現象增加了電機車、提升運輸絞車人力、電力資源的浪費，嚴重制約著生產。為解決桶底問題，公司先后采用了人工加風鎬投入清底、翻籠風鎬振動清底等辦法，但人工加風鎬投入清底勞動量投入大，工人勞動強度大，翻籠風鎬振動清底容易損傷設備，打桶器效果差。因此根據油缸液壓伸縮及聯桿機構傳動原理，自行設計、自行制作、加工和安裝了一款新型的液壓式礦車自動清車裝置，配置BRW80/20（31.5）型乳化泵站和液壓控制系統(tǒng)，進行礦車清底，解決了以上問題。

2 液壓式礦車自動清車裝置結構組成及工作原理

2.1 液壓式礦車自動清車裝置的組成

液壓式礦車自動清車裝置由BRW80/20（31.5）型乳化液泵站1套、電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)以及液壓清挖器組成。BRW80/20（31.5）型乳化液泵站由37kW四極防爆三相異步電機彈性聯軸器、BRW80/20（31.5）型乳化液泵、RX640乳化液箱以及連接管路組成，其額定流量80L/min，公稱壓力20MPa，該泵站負責向清挖器3個普通推拉油缸提供高壓乳化液作為清挖動力。電氣控制系統(tǒng)由KBZ200Ⅱ型礦用隔爆真空饋電開關、QB80型礦用隔爆真空磁力啟動器組負責控制乳化液泵站的開停以及對乳化液泵站電動機實行漏電、漏電閉鎖、過載、短路、斷相、過壓失壓保護。液壓控制系統(tǒng)由QJ-19截止閥、ZC80型三位四通手動液壓控制閥、FDS80/40型雙向液壓鎖組成。

2.2 液壓式礦車自動清車裝置液壓系統(tǒng)的組成及工作原理

2.2.1 液壓系統(tǒng)的組成

液壓式礦車自動清車裝置液壓系統(tǒng)由BRW80/20型乳化液泵站一套、ZC80/20型三位四通手動液壓控制閥、Q-19/20截止閥、FDS80/40型雙向液壓鎖以及3個普通推拉油缸組成。

2.2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理

合閘KBZ200II型礦用隔爆真空饋電開關、合閘QBZ80型礦用隔爆真空磁力啟動器，液壓控制系統(tǒng)37kW四極防爆電動機得電，通過聯軸器帶動BRW80/20型乳化液泵運轉，泵站向管路提供高壓乳化液。通過操縱ZC80型手動三位四通液壓控制閥使其處于推拉位時，控制3個普通推拉油缸的上下腔進回液，從而控制3個普通推拉油缸活塞桿的推拉動作。當操縱普通推拉油缸的ZC80型手動三位四通液壓控制閥處于中位時，通過FDS80/40型雙向液壓鎖鎖住其油缸活塞桿長期處于該位置而不發(fā)生位移。如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)工作原理圖

2.3 液壓式礦車自動清車裝置的結構組成

液壓式礦車自動清車裝置主要由固定機架、定位抱、活動機架、活動機架導輪、活動機架橫梁、升降油缸、油缸、鉸鏈橫梁、連桿機構、挖板、挖板轉軸等組成。

升降油缸體上部與固定機架橫梁鉸接，下部活塞桿頭部與活動機架橫梁鉸接，用定位抱定位升降油缸體使其活塞桿伸出縮回時只能上下移動，升降油缸活塞桿伸出縮回時，帶動活動機架橫梁上下移動，由活動機架橫梁通過導輪帶動活動機架、清桶油缸體、連桿機構，挖板向下向上移動。升降油缸體活塞桿伸出縮回行程700mm，升降油缸缸徑100mm，桿徑70mm，流量Q=80L/min。

清桶油缸體上部與活動機架橫梁鉸接，兩個清桶油缸各用兩根槽鋼定位，使其活塞桿伸出縮回時只能上下移動，下部活塞桿頭部與連桿機構鉸接橫梁連接，當清桶油缸活塞桿伸出縮回時，通過橫梁帶動連桿機構運動，連桿機構帶動挖板實現挖沉積煤矸。清桶油缸體活塞桿伸岀縮回行程400mm，清桶油缸缸徑80mm，桿徑45mm，流量Q=80L/min。

2.4 液壓式礦車自動清車裝置的工作原理

液壓式礦車自動清車裝置的工作原理如圖2所示。

圖2 液壓式礦車自動清車裝置結構圖

首先清挖：操縱液壓控制閥a使其從中位到推位，升降油缸c的上腔進液下腔回液，活塞桿向下運動通過升降機架橫梁帶動升降機架，推拉油缸d、e缸體及連桿機構、清挖板一起向下運動，直至清挖板接近礦車桶底沉積煤矸上表面時，控制閥a使其回到中位，升降油缸c的上腔停止進液，通過雙向液壓鎖鎖住普通推拉油缸c活塞的活塞桿，同時鎖住升降機架、清桶油缸d、e缸體使其長期在該位置而不發(fā)生位移。操縱液壓控制閥b使其從中位到推位，清桶油缸d、c的上腔進液、下腔回液，清桶油缸d、e各自活塞的活塞桿向下運動，活塞桿通過連桿機構橫梁帶動兩套同步的連桿機構向下運動，兩套同步的連桿機構向下運動迫使挖板進行清挖運動，挖松礦車桶底沉積煤矸，該動作通過操縱液壓控制閥b，使其在推拉位變動，從而實現清挖板上下往返連續(xù)清挖。

其次復位：待礦車桶底和周幫煤矸徹底挖松清理后，操縱液壓控制閥b使其處于拉位，清桶油缸d、e的下腔進液上腔回液，其活塞的活塞桿向上運動，活塞桿通過連桿機構橫梁帶動連桿機構、清挖板向上運動，直至活塞的活塞桿全程縮回，連桿機構、挖板縮回，操縱液壓控制閥b使其從拉位回到中位，清桶油缸d、e的下腔停止進液，通過FDS80/40型雙向液壓鎖鎖住油缸活塞的活塞桿長期在該位置而不發(fā)生位移。操縱液壓控制閥a使其從中位到拉位，升降油缸c的下腔進液上腔回液，其活塞的活塞桿向上運動，活塞桿通過升降機架橫梁，帶動機架、清桶油缸體、連桿機構、清挖板向上運動，直至升降油缸c活塞的活塞桿全程縮回后，再操縱液壓控制閥a使其從拉位到中位，升降油缸c的下腔停止進液，通過雙向液壓鎖鎖油缸活塞的活塞桿固定位置，清桶油缸體、連桿機構、挖板縮回，處于與軌道上表面距離30mm位置。

3 液壓式礦車自動清車裝置使用效果分析

3.1 安全效益

將自行設計的液壓式礦車自動清車裝置安裝于煤矸翻籠后方3個礦車位置，邊翻煤矸邊由人工操作控制閥，進行不間斷的清桶，通過1個多月現場使用，安全效益明顯：

（1）使用安全可靠。①升降油缸缸徑100mm、桿徑70mm、流量Q=80L/min時，推出速度v=1.02（m/min）、拉回速度v=2.08（m/min）。裝置油缸缸徑80mm、桿徑45mm、流量Q=80L/min時，推出速度v=1.59（m/min）、拉回速度v=5.03（m/min）?？芍涤透?、油缸活塞桿運行速度低，不存在速度沖擊現象，工人操作安全。②升降和清車裝置油缸公稱壓力可達31.5MPa，遠大于清車阻力產生的油壓12MPa，裝置使用強度達到要求，不會因設備強度不達標而發(fā)生安全事故。

（2）工人通過操作控制閥，控制伸縮油缸、連桿機構、挖板動作進行清桶，工人操作簡單，大大降低了工人勞動強度。

（3）運行速度低，可操控性強，不存在沖擊震動，清桶時不會造成礦車變形，減少了設備報廢率和檢修維護費用的投入。

3.2 經濟效益分析

液壓式礦車自動清車裝置應用后，工人的操作簡單，可操控性強，礦車內底部及底部以上黏附的煤矸清理率達90%以上，不會造成礦車箱體變形。一個小班人工清理132輛/（人·班），一天三班倒，崗位人員3名，該礦工人工資9萬元/年左右，材料消耗和檢修人工費2.4萬元/月，電費13.2萬元/年，共24.6萬元/年左右，相比以往可節(jié)約10萬元/年，運營經濟效果較好。

4 結語

該礦自行設計的液壓式礦車自動清車裝置具有使用安全可靠、工人操作簡單、可操控性強、廢舊利新、清桶率高、降低工人人工費用、降低材料消耗設備損壞檢修維護費用、降低礦車報廢率等優(yōu)點，安全效益較好，并為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經濟效益，可以在集團內部進行推廣應用。