煤矿辅助运输系统电牵引单轨吊车的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第１期　煤炭工程　煤矿辅助运输系统电牵射单轨吊车的研究　师文林　（山西潞安矿业（集团）公司，山西襄垣侯堡０４６２０４）　摘　要：论文介绍了防爆蓄电池单轨吊车开发的背景，提出了ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车　的设计方案和原则，对国外柴油机单轨吊机车和ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车的性能和维护进行　了比较，并介绍了ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车的主要技术特征，分析了其推广应用前景。　关键词：煤矿辅助运输；防爆蓄电池单轨吊车；电牵引单轨吊车　中图分类号：ＴＤ５２４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１－０９５９（２００７）０１－（）０９１－（）２　日本安川Ｖａｆｉｓｐｅｅｄ　Ｇ７矢量型逆变器功能器件，使系统启　动力矩可达到额定转矩的１５０％～２００％，保证系统启动时　单轨吊车不滑坡。在防震、防潮、抗干扰、自诊断方面也　１　防爆蓄电池单轨吊车的开发背景　单轨吊机车属于井下辅助运输设备的一种，它具有空　中悬轨运输不受巷道地质条件制约、适应性强、装卸材料　方便等特点。机车前后各有一个驾驶室，正副司机两人作　业，每个司机各操作机车的一个运行方向，双向运行，可　实现自由调头，同时操作简单，安全可靠。因此运输非常　便利，可大大节约材料的运输时间和运输费用，提高了运　输效率，而且机车本身还带有起吊梁，可以起吊重物，可　极大的方便生产和维修。　目前国内煤矿采用的单轨吊机车都是进口的以柴油机　提高了可靠性，使单轨吊车操作简单、维修方便、自动化　程度高、故障率低。蓄电池动力系统采用本安型铅酸电池，　电池在防爆箱内纵向排列，串联联结，充电机对蓄电池的　过充电和充电不足有完善的可靠的保护功能。　２）液压系统可靠。ＤｘＰ４０防爆蓄电池单轨吊车液压系　统的所有控制元件集中设置在集成阀块上，元件均采用国　内优质产品，元件成熟、可靠、性能稳定，为保护泵站电　动机，提高泵站电动机运行可靠性，避免泵站电动机频繁　启动，配置了蓄能装置，另外还配置了三套压力保护系统，　即主油压力保护系统、驱动压力保护系统、制动压力保护　系统，当任何一个压力欠压时系统都无法启动，保证系统　运行可靠。　作为动力源，对于柴油机牵引的单轨吊来说，缺点很多。　例如它排放的废气中，含有大量的有害气体ＮＯｘ，为了井　下安全生产，需要新鲜风流稀释；另外柴油机存在噪音大、　起动困难、易“开锅”、拉缸、活塞环易卡死、气缸易进水　等缺点，从维护方面车来说其故障率大、维护费用高。为　此必须寻找和研制一种无污染、故障率低、动力性能又好　的电牵引单轨吊机车。ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车就是在　这种背景下提出并研制成功的。　３）机械传动系统可靠。首先机械传动系统采用六驱驱　动，驱动部的可靠性能比二驱和四驱都大大提高；在机械　传动链中没有伞齿轮，全部齿轮都是经过磨齿的园柱齿轮，　安装、维护简单，运行平稳可靠，传动效率高。所有齿轮　２　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车总体设计方案的确定　２．１　设计原则　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车的研制是为了满足井下辅　助运输设备的更新换代，其设计原则是在确保可靠性的基　础上力求先进。　２．１．１可靠性原则　的接触及弯曲安全系数都大于１。齿轮的寿命在５０ｏ０ｈ以　上，有的已超过了１０００００ｈ。　４）制动系统可靠。ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车配有八　套制动器，在每个驱动部各设有二套制动夹紧机构。为了　增强机车制动效果，在每个驾驶舱背部各增加制动夹紧机　构一套，该制动器为液压一弹簧制动，失电有效，即电磁　阀失电时，弹簧释放而实现制动，制动块夹住轨道。制动　１）电气系统可靠。ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车电气系　统由电气控制系统和蓄电池动力源系统组成。电气控制系　统采用日本三菱ＦＸ２Ｎ系列可编程控制器，驱动系统采用　收稿日期：２００５—０８—１８　力不小于９０ｋＮ，制动块材料为钢基烧结金属。　２．１．２先进性创新性原则　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车是在吸收柴油机单轨吊机　作者简介：师文林（１９５５一），男，河北徐水人，成绩优异的高级工程师，一直从事煤矿机电技术研究与企业管理工　作，现担任潞安矿业集团公司副总经理。　９１　维普资讯 http://www.cqvip.com 煤炭工程　方案。　２００７年第１期　车技术的基础上，结合国内技术情况和使用条件而研制开　发的新一代单轨吊机车，在技术方面力求有所突破和创新。　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车将变频控制技术和可编程控制　技术运用到单轨吊机车上，实现了速度连续可调和能量回　馈功能，可方便的显示工况参数和故障功能。　３）在单轨吊机车前后各布置一个驾驶舱，可双向行　驶，自由调头，驾驶舱内设有：运行方向及速度控制装置，　正常停车和紧急停车控制装置，另外设有一套声光信号控　制装置；　２．２试验方法和技术路线的确定　ＤｘＰ４０防爆蓄电池单轨吊车要完全替代柴油机单轨吊　机车，对其性能、安全等方面要求较高，研制中存在一定　的技术难度，除了吸收国内外现有的单轨吊机车的先进技　４）机车以蓄电池为动力源，其噪音低、无排气污染，　故障率低。　５）机车具有能量回馈制动系统和速度连续可调功能。　６）每个驱动部各设有二套制动夹紧机构，为了增强机　术和合理结构外，还必须对其关键技术进行攻关研究。为　此，技术人员采用市场调研一方案设计一方案审查一空载　试验一加载试验一防爆试验一整机安装调试一出厂检验一　井下工业性试验一型式试验一改进一领取“安全标志准用　证”一小批量生产一产品鉴定的技术路线，力争其主要性　能参数达到国际先进水平和国内领先水平。　２．３　总体结构和主要技术参数的确定　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车的总体结构采用多驱动横　向布置，可实现多种运输方案，即换上不同的吊运小车可　实现液压支架、材料、人员等不同种类的运输；自身带有　起吊梁，可起吊货物；两头均配有驾驶舱，可双向行驶，　自由调头；控制箱采用抽屉式结构，更换和维修方便。在　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车性能方面，着重提高其可靠性、　先进性和适用性。ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车主要参数确　定如下：　供电电压ＤＣ２１６Ｖ　装机总功率４１ｋＷ　最大牵引力　６０ｋＮ　行走速度０—１．６ｍ／ｓ连续可调　最大制动力　９０ｋＮ　最大爬坡能力　１２。　水平转弯半径４ｍ　垂直转弯半径　１０ｍ　额定最大载重量　１６ｔ　机车长　１６ｍ　机车宽０．７５ｍ（电池处０．８２ｍ）　机车自重　８．３ｔ　蓄电池容量　５６０Ａｈ　３　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车的技术特点　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车主要技术特点如下：　１）ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车利用单根吊轨运输，不　占用巷道底板，在大断面巷道使用时，底板上可设置胶带　机、卡轨车等设备，可充分利用巷道空间。　２）可为井下运送设备、材料、人员等，实现多种运输　车制动效果，在每个驾驶舱背部各增加制动夹紧机构一套。　７）可以作小曲率半径的水平曲线和垂直曲线运行。　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车是在吸收国内外柴油机单　轨吊机车先进结构和技术基础上，结合国内技术情况和使　用条件研制开发的国内首创的新一代节能式单轨吊机车。　与国外同类产品相比有如下优点：　１）ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车最大的特点是将机车的　动力源由污染严重、故障率大、维护费用高的柴油机改为　无污染、故障率低、动力性能好的蓄电池作驱动。　２）采用变频调速，实现回馈制动，既可给蓄电池充　电，节约电能，又降低了热耗散，实现了速度连续可调，　启动转矩达到额定转矩的１５０％一２ｏ０％。　３）将驱动单元数量由四驱变为六驱，提供了更大的牵　引力，不仅可实现材料和人员的运输，还可实现工作面　搬家。　４推广应用前景　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车以蓄电池为动力电源，经　直流电逆变为频率可调的三相交流电，该系统同时具有回　馈制动功能，系统不仅具有噪音低、污染小的优点，而且　具有节能、运行成本低的特点，具有很好的社会效益，是　一种发展潜力巨大的辅助运输设备。　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车技术先进，性能良好，操　作、维护简单，不仅可大大改善井下运输条件，提高运输　能力，而且可节省运行费用，节约维修时间，每年每台机　车可节省费用５０余万元，如果单轨吊机车每年有８０％由我　国自主生产，按１ｏ０台计，每年可节约外汇４亿元人民币　（１ｏ０台Ｘ４ｏ０万　台＝４亿元），具有非常显著的经济效　益，市场潜力巨大。　ＤＸＰ４０防爆蓄电池单轨吊车的研制成功适合我国煤炭　工业“发展以加强节能、降耗及环保治理技术产品的应用　和推广，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活的生产目　标”，可有效提高生产效率，具有很强的市场竞争力。　（责任编辑李振涛）