多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備的研究與應(yīng)用

趙保軍

(潞安環(huán)能股份公司 五陽(yáng)煤礦，山西 長(zhǎng)治 046205)

近年來，隨著煤礦機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備的推廣應(yīng)用，在綜采、掘進(jìn)及主運(yùn)輸?shù)确矫嫒〉昧碎L(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)，對(duì)其相配套的輔助運(yùn)輸設(shè)備提出了更高的要求。隨著多種輔助運(yùn)輸設(shè)備的大面積應(yīng)用，在主要運(yùn)輸巷的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中形成了以無極繩牽引絞車、架線式電機(jī)車、蓄電池電機(jī)車等多種形式的輔助運(yùn)輸設(shè)備。無極繩牽引絞車在運(yùn)輸物料和設(shè)備時(shí)不存在問題，但在運(yùn)輸人員時(shí)則存在著安全隱患；架線式及蓄電池電機(jī)車主要應(yīng)用于近水平大巷中的運(yùn)輸，爬坡能力不足，使用局限性大。而現(xiàn)有的單軌吊運(yùn)輸設(shè)備最適合綜合性運(yùn)輸，但存在著人員和物料無法同時(shí)運(yùn)輸?shù)膯栴}(主要涉及人車的裝卸和起吊運(yùn)輸梁的配合)。目前，單軌吊運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)綜合性運(yùn)輸能力，主要是以貨運(yùn)單軌吊為基礎(chǔ)，進(jìn)行人車的外置裝卸，來實(shí)現(xiàn)既能運(yùn)物又能運(yùn)人的功能，這種形式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可操作性差，且在工作面巷道及車場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，因機(jī)車長(zhǎng)度較長(zhǎng)，受巷道斷面狹小、轉(zhuǎn)彎曲率半徑小等因素影響，當(dāng)工作面機(jī)組及其它大型設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，很難在最短時(shí)間內(nèi)快速將設(shè)備運(yùn)輸?shù)轿?，從而影響工作面生產(chǎn)作業(yè)，致使電牽引單軌吊的使用范圍受限。

相比現(xiàn)用的電牽引單軌吊，多功能電牽引單軌吊在不需要人車外置，起吊梁裝卸的情況下，可實(shí)現(xiàn)既能運(yùn)輸人員，又能運(yùn)輸材料設(shè)備。同時(shí)，便于快速通過斷面狹小巷道，且轉(zhuǎn)彎所需曲率半徑小，靈活性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工作面材料設(shè)備的快速運(yùn)輸。因此，研發(fā)“一機(jī)多用、一機(jī)多能”的多功能電牽引單軌吊勢(shì)在必行，意義重大。

1 設(shè)計(jì)思路

1) 采用集成化的設(shè)計(jì)思路將單軌吊專用的載人車輛與駕駛室合為一體，同時(shí)集成單軌吊運(yùn)輸貨物的專用起吊運(yùn)輸梁，形成一種具有綜合運(yùn)輸功能的單軌吊機(jī)車。

2) 該單軌吊運(yùn)輸設(shè)備，無需每次裝卸載人專用車輛，在載人與載貨之間能夠快速轉(zhuǎn)換。同時(shí)，由于采用了集成化設(shè)計(jì)，該單軌吊運(yùn)輸設(shè)備長(zhǎng)度可以做到最短。

2 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備主要系統(tǒng)組成

多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備主要由前、后司乘一體化控制室、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、起吊梁、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等部件組成。

2.1 司乘一體化控制室

兩個(gè)司乘一體化控制室分別安裝在機(jī)車的兩端，主要用于機(jī)車的操作控制和人員乘坐，如圖1所示。每個(gè)司乘一體化控制室均由吊架梁和車廂組成。內(nèi)部設(shè)有司機(jī)座椅、乘人座椅、操縱桿、按鈕開關(guān)、顯示儀表、照明信號(hào)及照明燈、懸梯、工具箱等裝置。

圖1 司乘一體化控制室

2.2 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)為機(jī)車的運(yùn)行提供電能，是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力來源，由吊梁架和電池組件組成，如圖2所示。吊梁架由兩個(gè)承載車裝置和一個(gè)梁體組成，梁體通過軸和銷吊于承載車裝置下方；電池組件主要由電池組和外箱體構(gòu)成。電池組共由108塊鉛酸蓄電池串聯(lián)組合而成，總電壓為216 V，可極大程度滿足機(jī)車運(yùn)行的電壓需求。

圖2 電源系統(tǒng)

2.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩套驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成，是為機(jī)車運(yùn)行直接提供動(dòng)力的裝置。每套驅(qū)動(dòng)裝置由一個(gè)驅(qū)動(dòng)架和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成，如圖3所示。其中，驅(qū)動(dòng)架由一個(gè)架體、兩個(gè)制動(dòng)器、一個(gè)夾緊油缸、四個(gè)承載輪及四個(gè)導(dǎo)向輪組成；驅(qū)動(dòng)裝置由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)轂、一臺(tái)減速機(jī)及電機(jī)組成。

圖3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

2.4 控制及液壓系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由承載小車、承載梁、液壓泵站、防爆控制箱及電氣控制單元等構(gòu)成，是實(shí)現(xiàn)機(jī)車過程控制的中樞。液壓系統(tǒng)由液壓泵站、高壓管路、執(zhí)行油缸以及馬達(dá)等組成，如圖4所示。當(dāng)機(jī)車運(yùn)行時(shí)，液壓系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪與軌道的夾緊、制動(dòng)裝置制動(dòng)和分離等動(dòng)作；當(dāng)機(jī)車停止運(yùn)行時(shí)，為起吊梁液壓馬達(dá)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)重物的起吊作業(yè)。

圖4 液壓及控制系統(tǒng)

3 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備與原機(jī)車對(duì)比分析

多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備主要由2個(gè)司乘一體化控制室、2個(gè)驅(qū)動(dòng)車、1個(gè)起吊梁、1個(gè)電液控制箱、1個(gè)電池車組成，如圖5所示。與原機(jī)車(圖6)相比，減少了2個(gè)驅(qū)動(dòng)車、2個(gè)起吊梁，整車總長(zhǎng)度減少17.6 m，最大限度上解決了機(jī)車運(yùn)行的靈活性問題，使得機(jī)車在曲率半徑較小的轉(zhuǎn)彎巷道或斷面較小的狹窄巷道運(yùn)行成為可能。

多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備與原機(jī)車相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1) 因該運(yùn)輸設(shè)備采用了集成一體化設(shè)計(jì)，在原先司機(jī)駕駛室的基礎(chǔ)上集成了乘人座椅箱體，增設(shè)了12個(gè)乘人座椅，真正實(shí)現(xiàn)了“既能運(yùn)人又能運(yùn)物”的“一機(jī)多能”配置。同時(shí)，在原駕駛室一側(cè)增加了一組扶梯，解決了原來司機(jī)利用外置鐵梯上下駕駛室不便的問題。

2) 由于整車長(zhǎng)度較原來縮短41.3%，機(jī)車運(yùn)行的靈活性大大提高，可在曲率半徑較小的轉(zhuǎn)彎巷道或斷面較小的狹窄巷道運(yùn)行。

3) 與原車相比，因采用了集成設(shè)計(jì)，在人員和物料運(yùn)輸切換時(shí)，省去了人車箱體和起吊梁的外置，減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié)和復(fù)雜的切換程序，提高了運(yùn)輸效率。

4) 在工作面單件設(shè)備運(yùn)輸時(shí)，由于原來的單軌吊機(jī)車長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在運(yùn)輸作業(yè)時(shí)存在盲區(qū)，無法做到運(yùn)輸區(qū)域全覆蓋，相比原機(jī)車，多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備整車長(zhǎng)度縮短近二分之一，且起吊梁設(shè)計(jì)為緊靠駕駛室位置，在運(yùn)輸過程中消除了運(yùn)輸盲區(qū)，做到了運(yùn)輸區(qū)域全覆蓋。

圖5 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備總成

圖6 原電牽引單軌吊機(jī)車總成

5) 相比原機(jī)車，多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備減少了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車，同工況下，電池的續(xù)航能力增加一倍，解決了偏遠(yuǎn)工作面電牽引單軌吊運(yùn)輸續(xù)航能力不足的問題。

6) 當(dāng)工作面大型機(jī)組設(shè)備發(fā)生故障后，多功能單軌吊運(yùn)輸設(shè)備因靈活性強(qiáng)，準(zhǔn)備及換裝時(shí)間短，可快速將設(shè)備運(yùn)輸至工作面。經(jīng)過運(yùn)行，相比原單軌吊機(jī)車，用時(shí)可縮短30%～40%，為工作面快速恢復(fù)生產(chǎn)提供了保障。

4 多功能電牽引單軌吊運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)用效果

此運(yùn)輸裝置在五陽(yáng)煤礦80采區(qū)投用后，運(yùn)行效果良好，采用單軌運(yùn)行的模式，巷道底板的變形等惡劣環(huán)境不影響該裝置的正常運(yùn)行，且在運(yùn)行過程中可以與地軌設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)運(yùn)輸。由于單軌運(yùn)行的特殊形式，在物料及設(shè)備的轉(zhuǎn)載過程中，不存在人員的搬運(yùn)，只需保證地軌設(shè)備與單軌設(shè)備的軌道同線，就可方便、安全、快速地進(jìn)行轉(zhuǎn)載，解決了煤礦井下人員與材料設(shè)備的快速調(diào)運(yùn)問題，尤其是在工作面運(yùn)、回巷運(yùn)行后，極大地解決了小彎度、小斷面巷道材料設(shè)備的快速運(yùn)輸難題。因此，此運(yùn)輸裝置能夠得到大量的使用，是未來井下工作面輔助運(yùn)輸發(fā)展的方向。