WCJS3Y型矿用顺槽车的研制与应用.pdf

2 0 1 4年第 9期 童 撼茬 舛技 1 0 5 WC J S 3 Y型矿用顺槽车的研制与应用 张洪建 山东能源机械集团泰装工程装备制造有限公司，山东 泰安2 7 1 0 0 0 摘要运用闭式静液压驱动技术， 研制成功了WC J S 3 Y型矿用顺槽车。 该产品整机宽度仅 1 4 0 0 m m ， 以防爆柴油机为动力， 采用铰接式车架结构， 具备双向驾驶功能， 配置随车起重装置， 操纵轻便、 结构简单， 维修方便， 能够满足煤矿运输的需要。 关键词顺槽车静液压传动双 向驾驶铰接 式车架 中图分类号T D5 2 4 ． 3 文献标识码B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 4 8 De s i g n a n d a p p l i c a t i o n o f W CJ S 3 Y t y p e t h e c o a l t a n k l o r r y Z h a n g Ho n g - j i a n S h a n d o n g e n e r g y ma c h i n e r y g r o u p T h a i wo r k s e q u i p me n t ma n u f a c t u r i n g l imi t e d , S h a n d o n g T a i a n 2 7 1 0 0 Ab s t r a c t T h e u s e o f c l o s e d c i r c u i t h y d r o s t a t i c d r i v e t e c h n o l o g y , t h e s u c c e s s f u l d e v e l o p me n t o f W CJ S 3 Y n e w s t y l e S u p e r - n a r r o w a l o n g the wa g o n ． Th e p r o d u c t c o mp l e t e ma c h i n e wi d t h o f o n l y 1 4 0 0 mm， e x p l o s i o n p r o o f d i e s e l e n g i n e i s the p o we r , wi t h a r t i c u l a t e d f r a l T l e s t r u c t u r e ， wi t h t wo wa y d r i v e f u n c t i o n ， l i f t i n g d e v i c e s i n c o n fi g u r a t i o n ， a d v a n c e d t e c hn o l o gy , r e l i a b l e wo r k ， ma n i p u l a t i n g l i g h t ， s i mp l e ， an d e a s y ma i n t e n an c e ， c o a l t r a n s p o r t a t i o n n e e d s c a l l b e me t ． Ke y wo r d s s h u n t a n k e r s h y dro s t a t i c d r i v e b o t h wa y d r i v i n g a rti c u l a t e d f r a me 山东能源机械集团泰装工程装备制造有限公司 针对煤矿顺槽工况特点 ，研制了 WC J S 3 Y新式超窄 型顺槽车，整车最大宽度 1 4 0 0 ra m， 大大提高了煤矿 井下狭窄巷道通过能力 ，提高了煤矿井下小型设备 和物料的运输能力。 1 整车设计 1 ． 1 车辆用途 、运行工况、基本要 求和总体方案 WC J S 3 Y型矿用顺槽车主要用于顺槽巷道辅 助运输 ，为综采工作面运送小型设备和物料 ． 顺槽 巷道的工况特点是皮带机 、锚杆等突出物较多，通 道狭窄，距离长，上下坡道多 ，路面泥泞 ，运行条 件差，要提高车辆的通过能力应尽量减小车辆宽度 和高度 ，驱动方式采用全轮驱动，动力装置采用工 作可靠 、能够适应煤矿井下工作环境 的防爆柴油 机。通过整车总布置优化设计 ，使整车宽度减小到 1 4 0 0 mm。为提高车辆机动性；采用车架铰接式转 向结构 ，转弯半径小，转向灵活，大大提高了车辆 在狭窄顺槽巷道的机动性 ，采用双向驾驶结构 ，车 收稿 日期2 0 1 4 0 6 0 6 作者简 介张洪建 1 9 6 3一男 ，山东莱芜人 ，高级 工程 师，现 任副总工程师兼技术中心主任，主要从事煤矿车辆研制工作。 辆到达迎头工作面后可 以直接换 向驾驶 ， 无需调头； 配置随车起重装置，实现了货物机械化装卸功能。 1 ． 2 整车主要结构 WC J S 3 Y型矿用顺槽车主要结构有动力及安 全保护装置、液压系统、变速箱 、传动轴 、驱动桥 、 车轮、转向系统 、制动系统、电器系统 、车厢和随 车起重机装置等。根据 煤矿安全规程 要求，整 车必须具备防爆功能，动力装置选用具有矿用产品 安全 标 志 的 T Z 4 1 0 8 D F B型 防爆 柴 油机 ，当柴 油机 出现工作异常时 ，柴油机安全保护系统会 自动报警 并停机 ，主要技术数据及状态为 1 排气温度 超过 7 0 ℃时报警并停机； 2 柴油机机体表面温 度超过 1 5 0 6 报警并停机； 3 柴油机冷却液温度 超过 9 5 ℃报警并停机； 4 水洗箱水位低于限定 值时报警并停机； 5机油压力低于 7 0 k P a 时报 警并停机。行车制动和驻车制动系统等全部采用湿 式制动，确保制动系统具备防爆功能 ，保证制动稳 定性和可靠性。其他制动和电气系统全部采用具有 矿用产品安全标志的有效产品。其主要结构和尺寸 见 图 1 所示 。 1 ． 3液压 系统设 计 液压系统主要包括优先泵系统 、液压行走及 控制系统、双向转 向控制系统和随车起重装置。优 1 06 童 娃蕉 舛技 2 0 1 4 年 第 9 期 1 ． 防爆柴油机装置2 ． 液压油泵；3 ． 液压马达；4变速箱；5传动轴； 6 ． 湿式制动器；7前后驱动车桥；8车轮；9 ． 车架装置；1 0 ． 转向油缸 1 1 ． 车厢；1 2主驾驶室；1 3 ． 副驾驶室；1 4随车起重机 图 1 WC J S 3 Y 型矿 用顺槽 车结构图 先泵系统，保证液压油泵输出的液压油优先供给转 向系统，并为其他工作装置提供压力油源；液压行 走采用双向变量泵带双向变量马达 ， 双变闭式系统 ， 行走控制采用双向先导控制方式，通过液压梭阀控 制使车辆驱动具有单向唯一性 ；双向转向控制系统 保证车辆单向独立操纵功能，转向安全性能高 ；随 车起重装置是车辆在停驻状态下，利用优先泵系统 提供的压力油，经液压多路阀形成工作回路，能够 实现支腿伸缩、工作台回转、提升臂伸缩、提升臂 升降，实现液控装卸。其液压原理图见图 2 。 自自齄■t* ■ It ■ *Ⅱ籽矗 控■ t 2 设计计算 图 2液压原理 图 2 ． 1 动 力及液压传动 系统技术参数 1 柴油机标定功率4 5 ／ 2 4 0 0 k W／ r p m 2 行走柱塞变量油泵排量q 囊 0 - 5 6 mL ／ r 泵的容积效率 泵 0 ． 9 2 3 行走柱塞变量马达排量 g 马 达 2 7 8 0 m U r p m 低于 1 4 MP a 为小排量 q 马 达 i ． 2 7 m L ／ r ，高转速 高于 1 5 MP a 为大排量 q 马 达 8 0 mL ／ r ，低转速 大扭矩 马达的容积效率 4 传动箱 传动比i b 1 ． 4 9 6 5 驱动桥 马达0 ． 9 2 传动效率 q b 0 ． 9 6 传动比i g 2 1 ． 5 3 传动效率 0 ． 9 6 6 驱动轮滚动半径 R 严0 ． 4 6 I n 7 液压 系统压力 P 3 1 ． 5 MP a 8液压系统背压 P ， 1 ． 5 MP a 9 液压系统冲洗阀流量 Q冲 洗 3 ． 8 L ／ mi n 1 0 整车总质量 6 _m 6 5 0 0 k g 2 ． 2 整车动力性能计算 2 ． 2 ． 1 车辆最高行驶速度计算 车辆最高行驶车速为发动机最高转速，油泵最 大流量，行走马达最小排量状态时，此时各主要总 成的技术参数为 发动机最高转速n m x 2 4 0 0 r p m 变量油泵最大排量 q 泵 。 5 6 m L ／ r 行走马达最小排量 q 马 达 2 7 m L ／ r 1 液压油泵的最大输出流量 根据公式 Q g 泵 ” q J l 0 0 0 变量泵的最大排量 Q泵 IR l a x 一--q 泵 。 n 。 r ／ v 泵 ／ 1 0 0 0 5 62 4 0 00 ． 9 2 ／ 1 0 0 0 l 2 3 ． 6 48 L ／ mi n 行走马达的最高输出转速 马达的输出转速与 马达的实际输入流量有关 ，其实际输入流量应该减 去冲洗阀部分的冲洗流量 ，故行走液压马达的实际 输人流量 Q输 入 Q泵 一一 Q冲 洗 1 2 3 ．6 4 8 - 3 ． 8 1 1 9 ． 8 4 8 I _ ／ mi n 根据公式 n 马 达 Q输 入‘ 叩 马 达。1 0 0 0 ／ q 马 达 2 液压马达的最高输出转速 n马 达m a x 一--Q输 入。 马 达／ g 马 达m i l 1 9 ． 8 48 x 0． 9 2 1 O O O ／ 2 7 4 08 3． 7 r pm 3 车辆最高行驶速度 根 据公式 V 0 ． 3 7 7 R r n q 6 ／ i g i 6 0 ． 3 7 7 0 ．4 6 4 0 8 3 ．7 0 ．9 6 o ． 9 6 ／ 2 1 ．5 3 1 ． 4 9 6 20 ． 3 k m／ h 2 ． 2 ． 2 车辆最大驱动力计算 车辆最大驱动力为液压系统压力最高 ，液压马 达排量最大，即液压马达输出扭矩最大时。 1 液压马达的最大输 出扭矩 根据公式 T q 马 达 △p ／ 2 式中液压马达进出口压差 △ - P l 3 1 ．5 1 ． 5 3 0 IV [ P a 马达的总效率， 7 0 ． 8 5 液压马达的最大输 出扭矩 2 0 1 4年第 9期 煮 媳蕉 斜枝 1 0 7 g 马 达 A p U 2 n 8 0 3 0 0 ． 8 5 ／ 2 n 3 2 4 ． 8 N m 2 作用在驱动轮上的驱动力 根据公式 T i i J R 取传动系统传动效率 q t 0 ． 9 作用在驱动轮上的最大驱动力 3 2 4． 80 ． 92 1 ． 5 3 1 ． 49 6 ／ 0． 4 6 2 0 46 8 N 车辆行驶 的驱动力除受车辆驱动条件的制约 外，还受轮胎与地面附着条件的限制 ，车辆行驶时 驱动轮的转动使地面产生对轮胎的切向反作用力 ， 地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力 ， 地面的切向反作用力不能大过附着力 ，否则驱动轮 将出现滑转现象。 即车辆行驶的必要充分条件为 ≤ 车辆的附着力 z ≯ 式 中 z一驱动轮的法向反作用力 ； 一 路面的附着系数 煤矿湿滑路面取 ] o ． 3 。 该车型 Z G g 6 5 0 0 9 ． 8 6 3 7 0 0 N 6 3 7 0 0O ． 3 1 91 1 0 N 由以上计算结果 比较得出，车辆实际最大驱动 力 1 9 1 1 0 N。 3 主要性能参数 产品型号 名称WC J S 3 Y矿用顺槽车 额定载质量 3 t 整车整备质量 3 ． 5 t 行驶速度 0 ～ 2 0 k m／ h 最大驱动力 1 9t 制动型式 湿式制动 最小通过能力半径内径4 6 0 0 ra m， 外径 6 5 0 0 ra m 轴距 3 6 0 0 mm 外形尺寸 长 宽 高 7 0 0 0 1 4 0 0 1 9 0 0 r r a n 4 应用情况 WC J S 3 Y型矿用顺槽车，已通过国家矿用产品 安全标志中心认证 ， 取得了矿用产品安全标志证书。 产品分别在新疆伊新煤业有限公司、内蒙鲁新煤业 有限公司、山西煤炭运销集团有限公司等井下使用 ， 整车运行良好 ，得到了煤矿使用单位的认可。 5 结束语 WC J S 3 Y型矿用顺槽车，以防爆柴油机为动力 ， 采用静液压驱动方式，仅为 1 4 0 0 mm的超窄宽度和 全轮驱动性能 ，提高了车辆在狭窄顺槽巷道运输能 力 ，双向驾驶功能，解决了车辆在迎头工作面的调 头难题，车辆进得顺畅，回得 自由，随车起重装置 可以轻松装卸较重设备和物资，减轻了工人的劳动 强度，机动灵活，适应性强，运输成本低，能够满 足煤矿顺槽运输使用要 求。 【 参考文献 】 [ 1 ] 高梦熊． 地下装载机 [ M] ． 北京冶金工业出版社， 2 01 1 ． [ 2 ] 刘胜利 ． 矿山机械 [ M]． 北京煤炭工业出版社， 2 0 o 9 ． [ 3 ] 张栋林 ． 地下铲运机 [ M] ． 北京冶金工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 4 ] 雷天觉 ． 新编液压工程手册 [ M]． 北京北京理 工大学出版社，1 9 9 8 ． [ 5] 程玉军． 防爆胶轮车铰接转向系统的设计计算 [ J ] ． 煤矿机械 ，2 0 1 3 62 5 2 7 ． [ 6] 苏欣平，刘士通，傅磊，等 ． 工程机械液压与液 力传动 [ M]． 北京中国电力出版社，2 0 1 1 ． [ 7] 余志生 ． 汽车理论 [ M]． 北京机械工业出版社 ， 】 9 8 6 ． 上接 第 1 0 4页 常区域相对较小 ，比较零乱 ，但这些异常基本上位 于向斜构造的轴部，是构造富水的反映。 4 结论 由于井下瞬变电磁方法探测成本不高、探测效 果 良好 ，在矿井水害探测中被广泛运用，通过以上 工程实例，在地面物探效果不佳的情况下，为了防 止使用电磁物探的方法引起解释误差 ，要在条件允 许的基础上开展井下物探 ，要根据水文情况 、地质 情况 、钻探等方面的情况 ，进行全面的分析 ，从而 得到 良好的探测结果 ，达到煤矿生产的基本需求。 【 参考文献 】 [ 1 ] 赵志义，张二伟，谢方媛，等 ． 应用瞬变电磁技 术对屯留煤矿南一采 区赋水性分析 [ J ]． 河北工 程大学学报 自然科学版 ，2 0 1 0 o 3． [ 2] 刘向红，刘盛东 ． 井下瞬变电磁法在煤矿陷落柱 探测中应用 [ J ]． 中国煤炭地质，2 0 1 0 0 9． [ 3 ] 姚馨，雷忠林 ． 瞬变电磁法在煤矿水惠区预测中 的应用 [ J ]． 中国煤炭地质，2 0 0 8 0 4．