矿用电液控移动列车组的设计.pdf

引言 随着智慧化矿山综采的推广， 少人或无人工作面 成为许多千万吨级矿井的开采目标和要求， 在许多大 型矿山中， 基本实现了多个液压支架、 刮板机、 采煤机 三机配套的智能化系统开采。 作为为整套综采设备提 供后备支撑的移动列车， 成为实现全面工作系统智能 化无人化开采的新挑战。在以往的开采经验中， 随着 回采的进度， 以 50 m 为一个移动周期， 通过在运输巷 道开始点设置固定点， 作为整列设备列车的牵引着力 点， 通过设备列车头车设置的绞车回绳动作， 实现设 备列车的回走。 作为设备列车运输用的轨道则需要等 待列车通过后， 将导轨从后方规则地布设到有绞车布 置的前车部分。 其中过程需要很多工人进行有效的协 作， 无法实现尽量少的人员操作， 从安全角度来讲， 没 有为运输巷道配备相应的即时支护设备， 随着回采的 推进， 矿压会无规律地增加， 人员的频繁操作很容易 引起顶板局部冒顶或片帮， 加之绞车使用的钢丝绳无 法得到即时的检测和更换， 存在极大安全隐患， 尤其 是在斜采的爬坡过程中， 容易造成溜车， 在使用过程 中， 由于绞车钢丝绳是无挠性构件， 无法根据巷道的 特点即时调整列车方向， 使用效率偏低， 可操作性较 差。因此， 大同煤矿集团机电装备制造有限公司中央 机厂根据现有情况进行了新产品开发， 实现了设备列 车轨道与列车自移、 即时调整行进方向、 可根据车载 设备来订制车辆的长度。 1列车组适用范围及特点 矿用电液控移动列车组系煤矿窄轨铁路运输设 备及其辅料的车辆， 适用于环境温度为 -10～40 ℃、 环境相对湿度不超过 95％ （25 ℃） 的环境条件适用 于巷道高度范围为 2.6～4.2 m、宽度大于 3.1 m、 简 单硬化处理后地面承载能力≥30 t/m2的巷道条件， 适用于长距离且坡度≤10 的平直巷道。工作制为 低速重载非连续型。 KDYZ40-16/8300 型矿用电液控 移动列车组具有适应性强、 承载能力大、 结构简单的 特点， 采用车轨一体的结构。 2列车组的组成 列车组由牵引头车、 电缆车及其他车辆组成。 其 中牵引头车长 4 m， 电缆车长 6 m， 其他车辆可用来 放置综采设备， 包括组合开关、 喷雾车、 清水箱、 工具 车、 配件车、 高低压过滤车、 应急水泵车， 合计牵引头 车 1 辆、 普车 15 辆， 其中 7 m 车 2 辆、 5 m 车 1 辆、 4 m 车 12 辆， 分别载重 40 t， 其布置如图 1 所示。 普车轨距 710 mm、 轴距 1 700 mm、 牵引力 85 kN。 使用液压系统实现对整车的抬高和推移，工作泵站 的额定工作压力为 31.5MPa， 升降行程为 90100mm， 推移行程为 795 mm。 矿用电液控移动列车组单车 （见图 2） 主要由车 矿用电液控移动列车组的设计 韩建英 （大同煤矿集团机电装备制造有限公司中央机厂， 山西大同037001） 摘要针对大同煤矿集团机电装备制造有限公司中央机厂根据实际情况进行的矿用电液控移动列车组的新 产品开发， 详细分析列车组的适用范围、 特点、 组成。新产品的开发， 实现了设备列车轨道与列车自移、 即时调整 行进方向、 根据车载设备来订制车辆的长度。 关键词 综采智能化设备列车 中图分类号 TD524.1文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 05-0014-03 收稿日期 2020-04-22 作者简介 韩建英 （1987） ， 男， 本科， 于大同煤矿集团机电 装备制造有限公司中央机厂主要从事煤矿机械的设计制造 工作。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.05.006 总第 205 期 2020 年第5 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 205 No.5， 2020 1牵引头车； 2电缆车； 3其他车辆 图 1列车组布置图 1车体； 2推移千斤顶； 3支撑千斤顶； 4滑靴； 5导轨组件； 6轮轴 图 2矿用电液控移动列车组单车结构示意图 （单位 mm） 12 3 123456 4 000 1 260 757 596.4 设计理论与方法 2020 年第 5 期 架、 轮轴 （见图 3） 、 连接装置三部分组成。 为了保证平板车的强度和刚度，矿用电液控移 动列车组单车由主梁 （4 根） 、 辅梁 （2 根） 、 纵梁 （多 组） 、 顶板及下盖板组成。其中所有梁体均采用槽钢 [16，顶板和下层盖板选用 啄10 mm 的 Q235 钢材， 使 车体形成箱梁结构。 车架采用整体闭口焊接结构， 最 大限度地提高了车架的强度和刚度。 矿用电液控移动列车组单车采用的结构为车轨 一体结构， 车与导轨的运动相对稳定， 没有远距离相 对运动。选择单轮单轴结构，轮轴结构采用开式结 构， 由于有端盖， 故对于轮轴的装卸和调整， 滚动轴 承都较闭式结构有很大的优越性。平板车选用承载 能力大、 寿命长的单列圆锥滚子轴承， 成对组装使轴 向力平衡。车轮选用 ZG45 钢， 其调质硬度 （HB） 为 260300，保证了车轮较高的接触强度和适当的韧 性。车轴选用 40Cr 钢， 调质处理有良好的综合机械 性能。 采用规格为 椎100/椎70 mm 的普通双作用千斤 顶作为推移千斤顶， 采用规格为 椎100/椎70 mm 的普 通双作用千斤顶作为支撑千斤顶，采用规格为 椎100/椎70 mm 的普通双作用千斤顶作为调车千斤 顶，便于拆解检修。调车千斤顶每套列车组配备 2 件， 需要时安装使用。 矿用电液控移动列车组单车连接装置，采用与 之配对使用的活动插销， 活动插销选用 40Cr 钢调质 处理， 具有良好的综合机械性能。 牵引头车轨距 710 mm、 轴距 1 700 mm、 牵引高 度 450 mm、 牵引力 85 kN。 使用液压系统实现对整车 的抬高和推移， 升降行程 90100 mm， 推移行程 795 mm，对伸缩梁的角度调节及伸缩梁的行程控制， 调 垂角度 30、 伸缩行程 805 mm， 工作泵站的额定工 作压力为 31.5 MPa。 牵引头车主要由车体、 滑靴、 标准导轨、 升降千 斤、 推移千斤、 轮对、 沟道轮组件、 改向装置、 伸缩梁、 接顶装置、 伸缩千斤、 调垂千斤、 连接装置等组成， 其 结构示意图如图 4 所示。其轮对及沟道轮、 滑靴、 支 撑千斤、 推移千斤、 导轨部件结构同普车。 牵引头车车体共由主梁 （4 根） 、 辅梁 （2 根） 、 纵 梁 （多组） 、 顶板及下盖板组成。其中， 所有梁体均采 用槽钢[16， 顶板和下层盖板选用 啄10 mm 的 Q235 钢 材， 下层盖板开孔， 一方面减轻整个车体重量， 另一 方面便于安装设备钻孔时用螺栓固定。车体采用箱 梁结构、 整体闭口焊接结构， 最大限度地提高了车架 的强度和刚度。 采用双向调架装置 （见图 5） ， 可实现对整列车 组的直线度调节， 使其适应巷道的工作环境。 在支撑架上安装有滚轮组件可以左右移动架 体， 有效避免双向千斤动作时出现蹩卡现象。 牵引头车采用规格为 椎80/椎60 mm 的双作用调 车千斤顶，便于头车运动平衡。采用规格为 椎80/椎60 mm 的普通双作用千斤顶作为调车千斤 顶， 便于拆解检修， 以提高头车的稳定性。伸缩梁 采用钢板焊接结构， 三级分体缩小安装空间， 自由 伸缩保证接顶装置与巷道顶板有效接触。采用规 格为 椎100/椎70 mm 的普通双作用千斤顶作为伸 缩千斤顶。采用规格为 椎80/椎60 mm 的普通双作 用千斤顶作为调垂千斤顶， 便于拆解检修。接顶装 置顶尖采用万向头 （见下页图 6） 连接， 保证其对顶 板的适应性。 图 3轮轴结构示意图 （单位 mm） 1车体； 2 一级伸缩梁； 3 二级伸缩梁； 4 三级伸缩梁； 5接顶装置； 6调垂千斤顶； 7伸缩千斤顶； 8双向调车 千斤顶； 9调车千斤顶； 10改向装置架； 11轮对及沟道 轮； 12 滑靴； 13支撑千斤； 14推移千斤； 15导轨 图 4牵引头车结构示意图 1支撑座； 2调车千斤顶； 3移动架； 4双向调车千斤 顶； 5滚轮组件； 6支撑架 图 5双向调架装置结构示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314 15 1 2 3 456 韩建英 矿用电液控移动列车组的设计 15 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 平板车设备列车牵引头车上安装有控制系统的 阀锁类零部件， 在每辆平板车上安装有推移千斤顶、 抬底千斤顶，在牵引头车上可以同步控制所有液压 平板车上的推移千斤顶、 抬底千斤顶， 达到所有车辆 同步自移， 与轨道形成迈步自移。 矿用液压平板车组 的液压控制方式是电液控制， 也可实现手动控制。 通 过平板车推移千斤顶， 使平板车在轨道上前移， 然后 由抬底千斤顶撑起平板车车体及轨道，推移千斤顶 缩回活塞杆， 牵引轨道前移一个步距， 最后抬底千斤 顶缩回活塞杆， 使支撑滑靴在静止时处于离地状态。 如此反复， 实现设备列车的自移。 如果遇到巷道直线 度较差或是设备列车在行走过程中偏移了预定的距 离， 可通过车头调节装置的抬底油缸将全车抬起后， 实现对设备列车行走方向车头的总调节。 3结论 大同煤矿集团机电装备制造有限公司中央机厂 开发设计的平板车设备列车自重约 3 t， 载荷 40 t。 在 选择车轮与轨道之间的摩擦系数为 0.15 的情况下， 验证了推移千斤对平板车提供的推移力满足使用要 求。 在多个综合化采煤面的使用中， 实现了较好的适 应性和高效性， 实践证明了设计的可行性。 参考文献 [1]曾志新.机械制造技术基础[D].武汉 武汉理工大学出版社， 2001. [2]李壮云.液压元件与系统[M].北京 机械工业出版社， 2005. [3]陈启松.液压传动与控制手册[M]上海 上海科学技术出版社， 2006.（编辑 胡玉香） 1底座； 2顶尖 图 6万向头结构示意图 Design of Mine Electro-hydraulic Mobile Train Group Han Jianying （Central Machine Factory of Datong Coal Mine Group Electromechanical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Datong Shanxi 037001） Abstract Aiming at the new product development of mine electro-hydraulic mobile train group carried out by Datong Coal Mine Group Electromechanical equipment Manufacturing Co., Ltd., according to the actual situation, the scope of application, characteristics and composition of train group are analyzed in detail. The development of new products has realized the equipment train track and train self-shift, adjust the direction of travel immediately, according to the vehicle equipment to order the length of the vehicle. Key words fully mechanized mining; intelligent; equipment train 1 2 Design and Simulation of Hydraulic Control System of Belt Conveyors Fault Belt Grabber Zhao Yunlong （Sijiazhuang Co., Ltd. Machine Transportation Department Repair Team, Xiyang Shanxi 045300） Abstract In order to avoid the further deterioration of the belt conveyor, this paper puts forward the application of the belt breaker to the protective device of the belt conveyor. Based on the analysis of the general requirements of the design of the hydraulic system of the belt conveyor key hydraulic components of the hydraulic system are selected and designed, and the perance of the designed catcher is simulated and analyzed based on the Matlab/Simulink, and the expected results are obtained. Key words belt conveyor; catcher; broken belt; Matlab; Simulink （上接第 13 页） 16