防爆電動(dòng)無(wú)軌膠輪車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究防爆電動(dòng)無(wú)軌膠輪車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 2019/08/25 摘要：由于礦用防爆電動(dòng)無(wú)軌膠輪車具有機(jī)動(dòng)靈活，易操作易維護(hù)等特點(diǎn)，因此近年來(lái)其在各個(gè)礦井中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為使礦用防爆電動(dòng)無(wú)軌膠輪人員運(yùn)輸車液壓系統(tǒng)更高效，更節(jié)能，對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體介紹了整車設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖與具體參數(shù)要求，提出了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，并具體設(shè)計(jì)了幫助轉(zhuǎn)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(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，新設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，能很好地滿足無(wú)軌膠輪車實(shí)際生產(chǎn)需求，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：電動(dòng)無(wú)軌膠輪車；液壓系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)引言防爆柴油機(jī)無(wú)軌膠輪車現(xiàn)在在我國(guó)煤礦井下應(yīng)用廣泛，從實(shí)際場(chǎng)地的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)防爆柴油機(jī)無(wú)軌膠輪車不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，聲音較大，而且使用壽命也不長(zhǎng)。為了解決當(dāng)下存在的問(wèn)題，本文主要講述了一種礦用鏗離子蓄電池?zé)o軌膠輪車的原理與應(yīng)用，可以用在材料車等多種車型1。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的技術(shù)水平，電池的相關(guān)技術(shù)是限制我國(guó)無(wú)軌膠輪車進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵方面。我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)不能提高電池能量，這樣每充一次電防爆無(wú)軌膠輪車行駛的路程不能很遠(yuǎn)，為了提高續(xù)航里程，設(shè)計(jì)一體化液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的構(gòu)成更簡(jiǎn)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?zé)o軌膠輪車一般用在礦井內(nèi)外的人員運(yùn)輸，設(shè)計(jì)最多載人包括司機(jī)在內(nèi)19人，防爆鏗電池為整車提供動(dòng)力，這就讓運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)污染，無(wú)噪聲的目的，采用防爆式電機(jī)提供動(dòng)力，應(yīng)用非承載式車身結(jié)構(gòu)，橫臂采用前懸獨(dú)立、后懸不獨(dú)立的方式，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)設(shè)置在前橋，駕駛室與外界隔離，設(shè)計(jì)低地板結(jié)構(gòu)，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(dòng)力系統(tǒng)，方便出現(xiàn)故障時(shí)維修。車身、懸控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)整車時(shí)重點(diǎn)關(guān)注，對(duì)電機(jī)、電池等的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控?？v向設(shè)置乘客座位，每一個(gè)人員的寬度為45cm左右，安全帶要達(dá)到一人一條的標(biāo)準(zhǔn)；為了上下車更加安全快速，設(shè)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(jié)構(gòu)大概5個(gè)方面都是設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)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(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的想法在用于煤礦業(yè)的電池?zé)o軌膠輪運(yùn)人車需要另外滿足一些其他的需求，按照功能滿足需求設(shè)置出4個(gè)系統(tǒng)：助力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、雨刮、散熱，主要是幫助轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、雨刮等必須能做到的操作。為了提高續(xù)航里程，設(shè)計(jì)一體化液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的構(gòu)成更簡(jiǎn)單，效率得到提升，質(zhì)量降低，更加節(jié)約能源，更加有利于提高續(xù)航里程。4個(gè)液壓子系統(tǒng)工作均需要?jiǎng)恿υ?。散熱系統(tǒng)就是給電機(jī)、控制器、制動(dòng)電阻進(jìn)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(zhì)。而現(xiàn)實(shí)中油時(shí)液壓系統(tǒng)的唯一介質(zhì)，而且根據(jù)前文理念也提出應(yīng)該選擇油作為散熱介質(zhì)，這樣可以減少油箱的使用數(shù)量，會(huì)有許多好處：減少水箱等必要的元器件，減輕質(zhì)量、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；同時(shí)，液壓系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量通過(guò)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(shí)液壓系統(tǒng)常用的兩種控制方式，正常電壓系統(tǒng)的一個(gè)代表方式就是柱塞泵，正常電流系統(tǒng)的一個(gè)代表是齒輪泵。因?yàn)樯嵯到y(tǒng)是由發(fā)熱元件構(gòu)成，需要進(jìn)行循環(huán)散熱，應(yīng)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(dòng)系統(tǒng)，然后為了安全需將散熱功能串聯(lián)在助力、制動(dòng)的回油路上，泵的數(shù)量可以得到控制，使得系統(tǒng)質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。雨刮系統(tǒng)工作時(shí)間不固定且段、耗能低，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)任何影響，所以雨刮系統(tǒng)放置在制動(dòng)系統(tǒng)后面4。制動(dòng)系統(tǒng)以及助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有可能同時(shí)處于工作狀態(tài)，所以如果將這兩個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)計(jì)的話，兩系統(tǒng)流量會(huì)產(chǎn)生互相影響，兩個(gè)系統(tǒng)都會(huì)不穩(wěn)定工作。所以為了同時(shí)保證兩系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并聯(lián)設(shè)計(jì)制動(dòng)子系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)。一體化設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，得出最終設(shè)計(jì)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(zhì)采用液壓油，并聯(lián)設(shè)計(jì)制動(dòng)和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)串聯(lián)設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)的回油路上。液壓系統(tǒng)子系統(tǒng)之間設(shè)計(jì)通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)混合配合，大大地使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、減少泵的數(shù)量、減輕質(zhì)量，變相提高了系統(tǒng)效率，達(dá)到節(jié)約能源的效果5。3液壓分系統(tǒng)設(shè)計(jì)配合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體的想法，設(shè)計(jì)每一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能。在完成功能設(shè)計(jì)后，得到并聯(lián)設(shè)計(jì)制動(dòng)、雨刮功能，而同時(shí)制動(dòng)、轉(zhuǎn)向也是并聯(lián)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，散熱系統(tǒng)通過(guò)串聯(lián)融合在轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)回油路上，在設(shè)計(jì)每個(gè)相互匹配的參數(shù)時(shí)，要把全部影響因素都考慮到6。3.1幫助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在礦井中運(yùn)行的蓄電池?zé)o軌膠輪運(yùn)人車是在外力的幫助下完成拐彎的操作的。液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向器完成，主要原理是齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理，這相當(dāng)于額外設(shè)計(jì)了一個(gè)液壓系統(tǒng)，但是僅僅包括了儲(chǔ)液罐、助力泵的設(shè)計(jì)，目的是達(dá)到助力轉(zhuǎn)向7。助力轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)原理圖如圖3所示。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力大部分都是由液壓系統(tǒng)來(lái)提供的，壓力油通過(guò)齒輪泵流出，然后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器就是液壓助力轉(zhuǎn)向器，當(dāng)在中間位置時(shí)，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(yùn)人車的安全可靠性，再考慮到礦井的環(huán)境問(wèn)題，所以運(yùn)人車的制動(dòng)器采用濕式的。剎車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括：兩邊制動(dòng)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(jié)構(gòu)圖如圖4所示。在車運(yùn)行的時(shí)候一般采用雙路停車方式，一旦進(jìn)行停車操作，壓力油就會(huì)流動(dòng)然后達(dá)到減壓作用，將壓力分擔(dān)給油缸一部分，產(chǎn)生一些力矩足以讓車停止，其中壓力表可以檢測(cè)兩邊壓力。這個(gè)時(shí)候油源變?yōu)閼?yīng)急模式，儲(chǔ)能裝置將一部分油作為備用的存起來(lái)，以至于可以多次正常的停車操作。在車開始運(yùn)行之后，油會(huì)在儲(chǔ)能裝置過(guò)一圈，通過(guò)停車電磁閥、截止閥給駐車制動(dòng)器油缸一定的壓力，導(dǎo)致駐車彈簧得到釋放。在可能要意外停車時(shí)，有必要隨時(shí)按停車按鈕，停車、運(yùn)行車相關(guān)閥會(huì)一同工作，停車的壓力沒(méi)有了，停車剎車器里的油會(huì)經(jīng)過(guò)停車相關(guān)閥，停車的彈簧會(huì)壓縮產(chǎn)生力作用，催動(dòng)停車剎車器進(jìn)行工作；或者運(yùn)行車相關(guān)閥可能工作，快速剎車儲(chǔ)能裝置內(nèi)油通過(guò)運(yùn)行相關(guān)的閥流入剎車器，在以上操作之后運(yùn)行車和停車可以同時(shí)達(dá)到。3.3刮雨水系統(tǒng)我國(guó)當(dāng)前車輛上對(duì)雨水進(jìn)行清理的裝置存在手動(dòng)、氣動(dòng)以及電動(dòng)的。其中手動(dòng)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，就是簡(jiǎn)單用人來(lái)清理玻璃上的臟東西與水，提高運(yùn)行的安全性。而且在我國(guó)的運(yùn)人車上還沒(méi)有安裝氣動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，雖然氣動(dòng)方式僅僅需要?dú)庠吹群?jiǎn)單配件，但是還是不能使用。電動(dòng)的結(jié)構(gòu)清雨水需要大的外殼，相應(yīng)的重量也會(huì)增加，在煤礦這種小空間沒(méi)有條件應(yīng)用，質(zhì)量也較大，一定程度上浪費(fèi)能源。通過(guò)對(duì)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(jié)構(gòu)如圖5所示。使用馬達(dá)刮雨水的結(jié)構(gòu)：馬達(dá)、各種功能閥等閥門、附屬管路。從刮雨水結(jié)構(gòu)進(jìn)油，制動(dòng)系統(tǒng)出油。雨刮不工作、電磁閥不通電，油從閥門的進(jìn)口流入，經(jīng)出口出去。馬達(dá)只有在油的作用下才能正常工作，才能達(dá)到刮雨水的目的。按下刮雨水按鍵，相關(guān)閥門導(dǎo)通，油從該閥門的進(jìn)口進(jìn)入，另外一個(gè)口出去，再流入馬達(dá)、從另外的閥門進(jìn)口進(jìn)入，另外的口流出。下面操作可以進(jìn)行刮雨水快慢的控制：調(diào)整控制流量的閥門、接著控制壓力的閥門，往降低馬達(dá)速度的方向調(diào)整，就可以慢慢刮雨水；如果往另外的方向進(jìn)行調(diào)整閥門的控制，可以使馬達(dá)加快，刮雨水加快8。3.4控制熱量結(jié)構(gòu)控制熱量的系統(tǒng)其實(shí)就是對(duì)車上元件進(jìn)行散熱，維持車輛溫度穩(wěn)定。車上的元件中電機(jī)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(zhuǎn)彎、停車結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱量與電機(jī)等的熱量幾乎相等，產(chǎn)生熱量比較慢，可以使用自然方法慢慢散熱。散熱系統(tǒng)如圖6所示。4結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)樣車的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，分析計(jì)算得，車輛的續(xù)航里程可以完成80km的目標(biāo)，所有車輛參數(shù)正確，液壓相關(guān)參數(shù)都滿足設(shè)計(jì)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(xiàn)：1于英，陳利東.WC8E型防爆柴油機(jī)無(wú)軌膠輪車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.礦山機(jī)械，2011，39（05）：34-37.2李占鋒，張鳳龍.WC5J防爆柴油機(jī)無(wú)軌膠輪車液壓制動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)J機(jī)床與液壓，2018（16）：88-90.3張俠.新型液壓支架推移板裝置在老石旦煤礦的實(shí)踐與應(yīng)用J.煤炭技術(shù)，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(jié)構(gòu)分析與改進(jìn)J.礦山機(jī)械，2016（08）：67-69.6蘇娟.雙向駕駛防爆膠輪車的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.機(jī)械工程師，2014（04）：55-58.7張林慧.防爆膠輪車全液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.煤礦機(jī)械，2012（11）：80-82.8張紅軍，馮書亮.DCY40膠輪牽引車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.礦山機(jī)械，2016（02）：33-35.