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1、防爆電動無軌膠輪車液壓系統(tǒng)設計研究 防爆電動無軌膠輪車液壓系統(tǒng)設計研究 2019/08/25 摘要：由于礦用防爆電動無軌膠輪車具有機動靈活，易操作易維護等特點，因此近年來其在各個礦井中的應用越來越廣泛，為使礦用防爆電動無軌膠輪人員運輸車液壓系統(tǒng)更高效，更節(jié)能，對其液壓系統(tǒng)進行了設計，具體介紹了整車設計簡圖與具體參數(shù)要求，提出了液壓系統(tǒng)設計思路，并具體設計了幫助轉向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、刮雨水系統(tǒng)以及控制熱量系統(tǒng)等，經過實際驗證，新設計的液壓系統(tǒng)，能很好地滿足無軌膠輪車實際

2、生產需求，具有很好的推廣應用價值。 關鍵詞：電動無軌膠輪車；液壓系統(tǒng)；結構；設計 引言 防爆柴油機無軌膠輪車現(xiàn)在在我國煤礦井下應用廣泛，從實際場地的應用來說，國產防爆柴油機無軌膠輪車不僅對環(huán)境造成嚴重污染，聲音較大，而且使用壽命也不長。為了解決當下存在的問題，本文主要講述了一種礦用鏗離子蓄電池無軌膠輪車的原理與應用，可以用在材料車等多種車型[1]。對于我國現(xiàn)階段的技術水平，電池的相關技術是限制我國無軌膠輪車進一步發(fā)展的關鍵方面。我國現(xiàn)有技術不能提高電池能量，這樣每充一次電防爆無軌膠輪車行駛的路程不能很遠，為了提高續(xù)航里程，設計一體化液壓系統(tǒng)，液壓

3、系統(tǒng)的構成更簡單，效率得到提升，更加有利于提高續(xù)航里程。 1整車系統(tǒng)參數(shù) 煤礦用的防爆鏗離子蓄電池無軌膠輪車一般用在礦井內外的人員運輸，設計最多載人包括司機在內19人，防爆鏗電池為整車提供動力，這就讓運行過程實現(xiàn)無污染，無噪聲的目的，采用防爆式電機提供動力，應用非承載式車身結構，橫臂采用前懸獨立、后懸不獨立的方式，轉向驅動設置在前橋，駕駛室與外界隔離，設計低地板結構，座椅之間采用智能監(jiān)控，車體前部分放置一些液壓部件和動力系統(tǒng)，方便出現(xiàn)故障時維修。車身、懸控系統(tǒng)在設計整車時重點關注，對電機、電池等的工作情況進行實時監(jiān)控?？v向設置乘客座位，每一個人員的寬度為45cm

4、左右，安全帶要達到一人一條的標準；為了上下車更加安全快速，設置合適的安全通道；電池組安裝在車架、座椅之間，車身、懸掛等車輛具體結構大概5個方面都是設計時要嚴格注意的[2]，如圖1所示。車輛的具體的使用參數(shù)如表1所示。 2設計液壓系統(tǒng)的想法 在用于煤礦業(yè)的電池無軌膠輪運人車需要另外滿足一些其他的需求，按照功能滿足需求設置出4個系統(tǒng)：助力轉向、制動、雨刮、散熱，主要是幫助轉向、制動、雨刮等必須能做到的操作。為了提高續(xù)航里程，設計一體化液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的構成更簡單，效率得到提升，質量降低，更加節(jié)約能源，更加有利于提高續(xù)航里程。4個液壓子系統(tǒng)工作均需要動力源[3]。散

5、熱系統(tǒng)就是給電機、控制器、制動電阻進行散熱，保證整車溫度的穩(wěn)定。水、油一般都可以作為散熱介質。而現(xiàn)實中油時液壓系統(tǒng)的唯一介質，而且根據(jù)前文理念也提出應該選擇油作為散熱介質，這樣可以減少油箱的使用數(shù)量，會有許多好處：減少水箱等必要的元器件，減輕質量、系統(tǒng)結構簡單；同時，液壓系統(tǒng)工作時產生的熱量通過油流入散熱系統(tǒng)，保持系統(tǒng)溫度不變。電壓與電流正常時液壓系統(tǒng)常用的兩種控制方式，正常電壓系統(tǒng)的一個代表方式就是柱塞泵，正常電流系統(tǒng)的一個代表是齒輪泵。因為散熱系統(tǒng)是由發(fā)熱元件構成，需要進行循環(huán)散熱，應該使用正常電流控制。加上一體化系統(tǒng)，正常電流控制方式的助力、制動系統(tǒng)，然后為了安全需將散熱功能串聯(lián)在助力、

6、制動的回油路上，泵的數(shù)量可以得到控制，使得系統(tǒng)質量更輕、結構簡單。雨刮系統(tǒng)工作時間不固定且段、耗能低，對制動系統(tǒng)無任何影響，所以雨刮系統(tǒng)放置在制動系統(tǒng)后面[4]。制動系統(tǒng)以及助力轉向系統(tǒng)有可能同時處于工作狀態(tài)，所以如果將這兩個系統(tǒng)串聯(lián)設計的話，兩系統(tǒng)流量會產生互相影響，兩個系統(tǒng)都會不穩(wěn)定工作。所以為了同時保證兩系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并聯(lián)設計制動子系統(tǒng)與轉向子系統(tǒng)。一體化設計液壓系統(tǒng)，得出最終設計液壓系統(tǒng)的示意如圖2所示。采用常流系統(tǒng)，系統(tǒng)介質采用液壓油，并聯(lián)設計制動和助力轉向系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)串聯(lián)設計在轉向和制動系統(tǒng)的回油路上。液壓系統(tǒng)子系統(tǒng)之間設計通過串聯(lián)和并聯(lián)混合配合，大大地使系統(tǒng)結構簡單、減少泵的數(shù)

7、量、減輕質量，變相提高了系統(tǒng)效率，達到節(jié)約能源的效果[5]。 3液壓分系統(tǒng)設計 配合系統(tǒng)設計的總體的想法，設計每一個系統(tǒng)的結構功能。在完成功能設計后，得到并聯(lián)設計制動、雨刮功能，而同時制動、轉向也是并聯(lián)的結構設計，散熱系統(tǒng)通過串聯(lián)融合在轉向和制動系統(tǒng)回油路上，在設計每個相互匹配的參數(shù)時，要把全部影響因素都考慮到[6]。 3.1幫助轉向系統(tǒng) 在礦井中運行的蓄電池無軌膠輪運人車是在外力的幫助下完成拐彎的操作的。液壓式助力轉向系統(tǒng)需要采用動力轉向器完成，主要原理是齒輪齒條傳動機構的原理，這相當于額外設計了一個液壓系統(tǒng)，但是僅僅包括了儲液

8、罐、助力泵的設計，目的是達到助力轉向[7]。助力轉向子系統(tǒng)原理圖如圖3所示。助力轉向系統(tǒng)的動力大部分都是由液壓系統(tǒng)來提供的，壓力油通過齒輪泵流出，然后經過轉向器，轉向器就是液壓助力轉向器，當在中間位置時，P與T口是互通的，回去一部分油，安全閥類型為溢流閥。 3.2剎車系統(tǒng) 剎車能否一直合格直接影響著礦井運人車的安全可靠性，再考慮到礦井的環(huán)境問題，所以運人車的制動器采用濕式的。剎車系統(tǒng)的結構主要包括：兩邊制動閥、解除停車閥、濕式剎車器、停車蓄能裝置等。停車系統(tǒng)的結構圖如圖4所示。在車運行的時候一般采用雙路停車方式，一旦進行停車操作，壓力油就會流動然后達到減壓作用，

9、將壓力分擔給油缸一部分，產生一些力矩足以讓車停止，其中壓力表可以檢測兩邊壓力。這個時候油源變?yōu)閼蹦Ｊ?，儲能裝置將一部分油作為備用的存起來，以至于可以多次正常的停車操作。在車開始運行之后，油會在儲能裝置過一圈，通過停車電磁閥、截止閥給駐車制動器油缸一定的壓力，導致駐車彈簧得到釋放。在可能要意外停車時，有必要隨時按停車按鈕，停車、運行車相關閥會一同工作，停車的壓力沒有了，停車剎車器里的油會經過停車相關閥，停車的彈簧會壓縮產生力作用，催動停車剎車器進行工作；或者運行車相關閥可能工作，快速剎車儲能裝置內油通過運行相關的閥流入剎車器，在以上操作之后運行車和停車可以同時達到。 3.3刮雨

10、水系統(tǒng) 我國當前車輛上對雨水進行清理的裝置存在手動、氣動以及電動的。其中手動的結構較簡單，就是簡單用人來清理玻璃上的臟東西與水，提高運行的安全性。而且在我國的運人車上還沒有安裝氣動結構系統(tǒng)，雖然氣動方式僅僅需要氣源等簡單配件，但是還是不能使用。電動的結構清雨水需要大的外殼，相應的重量也會增加，在煤礦這種小空間沒有條件應用，質量也較大，一定程度上浪費能源。通過對環(huán)境等多方面的因素的考慮得出了現(xiàn)在使用的刮雨水的方案。結構如圖5所示。使用馬達刮雨水的結構：馬達、各種功能閥等閥門、附屬管路。從刮雨水結構進油，制動系統(tǒng)出油。雨刮不工作、電磁閥不通電，油從閥門的進口流入，經出口出去。馬達只

11、有在油的作用下才能正常工作，才能達到刮雨水的目的。按下刮雨水按鍵，相關閥門導通，油從該閥門的進口進入，另外一個口出去，再流入馬達、從另外的閥門進口進入，另外的口流出。下面操作可以進行刮雨水快慢的控制：調整控制流量的閥門、接著控制壓力的閥門，往降低馬達速度的方向調整，就可以慢慢刮雨水；如果往另外的方向進行調整閥門的控制，可以使馬達加快，刮雨水加快[8]。 3.4控制熱量結構 控制熱量的系統(tǒng)其實就是對車上元件進行散熱，維持車輛溫度穩(wěn)定。車上的元件中電機與控制器是主要的發(fā)熱源，在考慮之后，剎車器采用自我散熱的方法；轉彎、停車結構產生的熱量與電機等的熱量幾乎相等，產生熱

12、量比較慢，可以使用自然方法慢慢散熱。散熱系統(tǒng)如圖6所示。 4結束語 通過對樣車的工業(yè)性實驗，分析計算得，車輛的續(xù)航里程可以完成80km的目標，所有車輛參數(shù)正確，液壓相關參數(shù)都滿足設計要求，而且效率高，節(jié)約能源，最重要的是安全可靠。 參考文獻： ［1］于英，陳利東.WC8E型防爆柴油機無軌膠輪車液壓系統(tǒng)的設計［J］.礦山機械，2011，39（05）：34-37. ［2］李占鋒，張鳳龍.WC5J防爆柴油機無軌膠輪車液壓制動系統(tǒng)改進［J］機床與液壓，2018（16）：88-90. ［3］張俠.新型液壓支架

13、推移板裝置在老石旦煤礦的實踐與應用［J］.煤炭技術，2018（01）：41-43. ［4］白璐.液壓支架推移控制優(yōu)化方案研究［J］.山西煤炭，2017（04）：50-52. ［5］寧波，楊紹雷.中部槽推移耳與液壓支架連接方式的結構分析與改進［J］.礦山機械，2016（08）：67-69. ［6］蘇娟.雙向駕駛防爆膠輪車的液壓系統(tǒng)設計［J］.機械工程師，2014（04）：55-58. ［7］張林慧.防爆膠輪車全液壓制動系統(tǒng)設計［J］.煤礦機械，2012（11）：80-82. ［8］張紅軍，馮書亮.DCY40膠輪牽引車液壓系統(tǒng)設計［J］.礦山機械，2016（02）：33-35.