WJDY-2無線遙控電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

傅 挺，郭 兵，馬潤江，王曉華，郝寧波，張樂元

（山東金嶺礦業(yè)股份有限公司，山東淄博 255000）

0 引言

目前，井下采區(qū)頂巖板不穩(wěn)固，礦石采掘非常困難，要么放棄殘礦，要么冒險(xiǎn)作業(yè)，為解決進(jìn)退兩難的局面，山東金嶺礦業(yè)股份有限公司成功研制出了地下遙控電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。

1 WJD-2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)組成

WJD-2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)采用的是《JB/T 5500—2015地下鏟運(yùn)機(jī)》，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，是中小型礦山采掘的主要設(shè)備。WJD-2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的系統(tǒng)包含：變矩器、變速箱、驅(qū)動(dòng)橋、車架、工作機(jī)構(gòu)、卷纜機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等組成，采用四輪驅(qū)動(dòng)的方案，整車各個(gè)系統(tǒng)布局合理。采用的先導(dǎo)液壓控制的方案，具有轉(zhuǎn)向靈活，操作輕便，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。

WJD-2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要用于礦石的采掘和運(yùn)輸，作業(yè)環(huán)境為無爆炸介質(zhì)的礦山，嚴(yán)禁用于有瓦斯等危險(xiǎn)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(zhuǎn)彎半徑大于6.5 m 的巷道。

WJD－2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為150 m，能夠滿足于階段崩落法、空?qǐng)龇?、溜礦法、分層充填法等礦山的采掘和運(yùn)輸任務(wù)。

WJD－2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要分為前機(jī)架和后機(jī)架兩部分，前后機(jī)架的連接采用銷軸鉸接的方式。前機(jī)架包含鏟斗工作機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)橋、工作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的先導(dǎo)控制、調(diào)速控制、剎車控制、駕駛室等部分。后機(jī)架包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變矩器、變速箱驅(qū)動(dòng)橋、卷纜機(jī)構(gòu)、散熱系統(tǒng)等。

2 遙控鏟運(yùn)機(jī)的組成

WJDY-2 遙控鏟運(yùn)機(jī)的變矩器和變速箱采用美國德納（DANA）公司生產(chǎn)產(chǎn)品，裝備的變矩器型號(hào)為C272，變速箱為30000 系列，具備4 個(gè)擋位。擋位的增加，車輛能更好的適應(yīng)各種工況，提高經(jīng)濟(jì)性。

工作裝置液壓系統(tǒng)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(dǎo)式換向閥，工作裝置的舉升和轉(zhuǎn)斗的傾翻是通過連桿來實(shí)現(xiàn)的。

轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)主要由齒輪泵、轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向油缸等組成，轉(zhuǎn)向閥的安全閥調(diào)定壓力為14 MPa。此閥為全液壓轉(zhuǎn)向閥。轉(zhuǎn)向油缸的伸縮是通過操縱全液壓轉(zhuǎn)向閥來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)向油缸的伸縮可使鏟運(yùn)機(jī)的最大轉(zhuǎn)向角達(dá)到±42°。

制動(dòng)液壓系統(tǒng)采用SAFIM 的腳制動(dòng)閥，屬國際先進(jìn)產(chǎn)品。為了保證制動(dòng)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安裝有3 個(gè)蓄能器，通過充液閥的控制，保證車輛正常行駛時(shí)的壓力為13～15 MPa。驅(qū)動(dòng)橋安裝的制動(dòng)器采用液壓松閘，彈簧制動(dòng)。行車時(shí)，制動(dòng)器中液壓油將制動(dòng)器的動(dòng)片和靜片分離，將制動(dòng)器松開。制動(dòng)時(shí)踩下腳制動(dòng)閥踏板，制動(dòng)器中的液壓油流入油箱，將制動(dòng)器的動(dòng)片和靜片在彈簧力的作用下壓緊，整機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)；停車時(shí)，按下手制動(dòng)閥，使驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)。為了確保行車時(shí)，停車制動(dòng)的釋放，設(shè)置了壓力繼電器，當(dāng)壓力低于釋放壓力時(shí)，控制面板上的指示燈將起到報(bào)警作用。

變速補(bǔ)油液壓系統(tǒng)由變速補(bǔ)油泵、壓力調(diào)節(jié)閥、方向選擇閥、檔位選擇閥、濾油器和冷卻器等組成。

先導(dǎo)閥控制液壓系統(tǒng)主要有多路閥先導(dǎo)閥、轉(zhuǎn)向閥先導(dǎo)閥、蓄能器、單向閥等組成，先導(dǎo)閥具有操作靈活的特點(diǎn)，使整機(jī)更加易于操控。

在WJD-2 型地下電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，一是液壓控制系統(tǒng)增加比例電磁閥，不僅手動(dòng)控制，也可滿足遙控控制；二是HBC 無線遙控系統(tǒng)；三是電氣控制系統(tǒng)。

地下遙控鏟運(yùn)機(jī)的遙控技術(shù)采用模擬量與開關(guān)量的共存，工作機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，行駛系統(tǒng)采用模擬量控制，實(shí)現(xiàn)了整車的操控的穩(wěn)定性。

（1）遙控控制。比例電磁閥可以進(jìn)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(jìn)行控制舉升、下降、放斗、收斗、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的運(yùn)行和速度，從而達(dá)到控制電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的目的。其原理如圖1 所示。

（2）開關(guān)控制。前進(jìn)/后退、前燈/后燈、駐車剎車、緊急停車、引擎啟動(dòng)、鑰匙開關(guān)、電源開關(guān)、延遲關(guān)機(jī)、緊急剎車釋放等。在多路換向閥上并聯(lián)工作遙控閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏟裝工作裝置的本地和遠(yuǎn)程控制。在原有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上，并聯(lián)一個(gè)轉(zhuǎn)向遙控閥，實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程控制。

（3）HBC 無線遙控系統(tǒng)。鏟運(yùn)機(jī)遙控系統(tǒng)采用德國HBC 公司原裝技術(shù)，該系統(tǒng)執(zhí)行國際公認(rèn)無線遙控系統(tǒng)最高標(biāo)準(zhǔn)“歐盟EN954-1，category4”，采用全數(shù)字式微功率無線接收發(fā)射，控制機(jī)器及數(shù)據(jù)傳輸。其基本性能為：在無障礙區(qū)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(dòng)發(fā)射系統(tǒng)。①首先將滿電的電池放入遙控器的電池倉內(nèi)；②點(diǎn)擊釋放遙控器側(cè)面的急停開關(guān)；③將駐車制動(dòng)開關(guān)搬動(dòng)至“制動(dòng)”位，電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)搬動(dòng)至“停止”位，發(fā)動(dòng)機(jī)控制搬動(dòng)至“停機(jī)”位，油門控制搬動(dòng)至“怠速”位；④短按“遙控啟動(dòng)”按鍵，然后釋放，如果“遙控啟動(dòng)”按鍵被按壓的時(shí)間>0.5 s，發(fā)射系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉；⑤再次按住“遙控啟動(dòng)”按鍵，觀察狀態(tài)指示LED 燈呈綠色閃爍狀，然后松開按鈕，操作系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入操作待命狀態(tài)。

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

（6）遙控器上操作停車及遙控器的關(guān)閉。①工作、行走/轉(zhuǎn)向手把歸置中位；②按動(dòng)“喇叭”按鈕，提示準(zhǔn)備停車；③將駐車制動(dòng)開關(guān)搬動(dòng)至“制動(dòng)”位，停頓10 s 以上待制動(dòng)器制動(dòng)后再進(jìn)行各項(xiàng)操作；④將電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)搬動(dòng)至“停止”位，觀察電機(jī)停車正常；⑤將前、后燈開關(guān)搬動(dòng)至“關(guān)閉”位，觀察照明熄滅；⑥按下急停開關(guān)，觀察遙控器指示燈熄滅，遙控器關(guān)閉。

（7）當(dāng)機(jī)器需要人工控制時(shí)。①鏟運(yùn)機(jī)上儀表盤控制方式旋鈕旋轉(zhuǎn)到手動(dòng)方式；②鏟運(yùn)機(jī)上駐車制動(dòng)按鈕在制動(dòng)狀態(tài)（按下狀態(tài)）；③短按啟動(dòng)按鈕點(diǎn)動(dòng)開車，觀察能否啟動(dòng)，再按下啟動(dòng)按鈕開車，觀察補(bǔ)油壓力在2 MPa 左右；④旋開制動(dòng)按鈕釋放停車制動(dòng)器（彈開狀態(tài)），觀察制動(dòng)壓力至1 MPa 以上方可進(jìn)行各項(xiàng)操作。

3 電氣控制系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和遙控分別控制，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，設(shè)計(jì)控制回路，增加聯(lián)鎖等設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無線電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)手動(dòng)時(shí)和遙控時(shí)的舉升、下降、放斗、收斗、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的運(yùn)行控制和聯(lián)鎖及限位保護(hù)，確保無線遙控鏟運(yùn)機(jī)安全可靠運(yùn)行。

4 結(jié)束語

截至目前已經(jīng)生產(chǎn)6 臺(tái)交付用戶使用，通過用戶反應(yīng)無線遙控電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)效果非常明顯。遙控和手動(dòng)控一樣工作，沒有任何影響。同時(shí)它可以進(jìn)入安全得不到保障，人無法進(jìn)入的礦區(qū)進(jìn)行作業(yè)，大大增加安全系數(shù)，保障了人身安全。同時(shí)提高礦石開采率，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。因此，無線遙控電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)具有有非常大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，值得進(jìn)一步推廣使用。