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防爆电动无轨胶轮车液压系统设计研究

2019/08/25 阅读:

摘要:由于矿用防爆电动无轨胶轮车具有机动灵活,易操作易维护等特点,因此近年来其在各个矿井中的应用越来越广泛,为使矿用防爆电动无轨胶轮人员运输车液压系统更高效,更节能,对其液压系统进行了设计,具体介绍了整车设计简图与具体参数要求,提出了液压系统设计思路,并具体设计了帮助转向系统、刹车系统、刮雨水系统以及控制热量系统等,经过实际验证,新设计的液压系统,能很好地满足无轨胶轮车实际生产需求,具有很好的推广应用价值。

关键词:电动无轨胶轮车;液压系统;结构;设计

引言

防爆柴油机无轨胶轮车现在在我国煤矿井下应用广泛,从实际场地的应用来说,国产防爆柴油机无轨胶轮车不仅对环境造成严重污染,声音较大,而且使用寿命也不长。为了解决当下存在的问题,本文主要讲述了一种矿用铿离子蓄电池无轨胶轮车的原理与应用,可以用在材料车等多种车型[1]。对于我国现阶段的技术水平,电池的相关技术是限制我国无轨胶轮车进一步发展的关键方面。我国现有技术不能提高电池能量,这样每充一次电防爆无轨胶轮车行驶的路程不能很远,为了提高续航里程,设计一体化液压系统,液压系统的构成更简单,效率得到提升,更加有利于提高续航里程。

1整车系统参数

煤矿用的防爆铿离子蓄电池无轨胶轮车一般用在矿井内外的人员运输,设计最多载人包括司机在内19人,防爆铿电池为整车提供动力,这就让运行过程实现无污染,无噪声的目的,采用防爆式电机提供动力,应用非承载式车身结构,横臂采用前悬独立、后悬不独立的方式,转向驱动设置在前桥,驾驶室与外界隔离,设计低地板结构,座椅之间采用智能监控,车体前部分放置一些液压部件和动力系统,方便出现故障时维修。车身、悬控系统在设计整车时重点关注,对电机、电池等的工作情况进行实时监控。纵向设置乘客座位,每一个人员的宽度为45cm左右,安全带要达到一人一条的标准;为了上下车更加安全快速,设置合适的安全通道;电池组安装在车架、座椅之间,车身、悬挂等车辆具体结构大概5个方面都是设计时要严格注意的[2],如图1所示。车辆的具体的使用参数如表1所示。

2设计液压系统的想法

在用于煤矿业的电池无轨胶轮运人车需要另外满足一些其他的需求,按照功能满足需求设置出4个系统:助力转向、制动、雨刮、散热,主要是帮助转向、制动、雨刮等必须能做到的操作。为了提高续航里程,设计一体化液压系统,液压系统的构成更简单,效率得到提升,质量降低,更加节约能源,更加有利于提高续航里程。4个液压子系统工作均需要动力源[3]。散热系统就是给电机、控制器、制动电阻进行散热,保证整车温度的稳定。水、油一般都可以作为散热介质。而现实中油时液压系统的唯一介质,而且根据前文理念也提出应该选择油作为散热介质,这样可以减少油箱的使用数量,会有许多好处:减少水箱等必要的元器件,减轻质量、系统结构简单;同时,液压系统工作时产生的热量通过油流入散热系统,保持系统温度不变。电压与电流正常时液压系统常用的两种控制方式,正常电压系统的一个代表方式就是柱塞泵,正常电流系统的一个代表是齿轮泵。因为散热系统是由发热元件构成,需要进行循环散热,应该使用正常电流控制。加上一体化系统,正常电流控制方式的助力、制动系统,然后为了安全需将散热功能串联在助力、制动的回油路上,泵的数量可以得到控制,使得系统质量更轻、结构简单。雨刮系统工作时间不固定且段、耗能低,对制动系统无任何影响,所以雨刮系统放置在制动系统后面[4]。制动系统以及助力转向系统有可能同时处于工作状态,所以如果将这两个系统串联设计的话,两系统流量会产生互相影响,两个系统都会不稳定工作。所以为了同时保证两系统的稳定性,并联设计制动子系统与转向子系统。一体化设计液压系统,得出最终设计液压系统的示意如图2所示。采用常流系统,系统介质采用液压油,并联设计制动和助力转向系统,散热系统串联设计在转向和制动系统的回油路上。液压系统子系统之间设计通过串联和并联混合配合,大大地使系统结构简单、减少泵的数量、减轻质量,变相提高了系统效率,达到节约能源的效果[5]。

3液压分系统设计

配合系统设计的总体的想法,设计每一个系统的结构功能。在完成功能设计后,得到并联设计制动、雨刮功能,而同时制动、转向也是并联的结构设计,散热系统通过串联融合在转向和制动系统回油路上,在设计每个相互匹配的参数时,要把全部影响因素都考虑到[6]。

3.1帮助转向系统

在矿井中运行的蓄电池无轨胶轮运人车是在外力的帮助下完成拐弯的操作的。液压式助力转向系统需要采用动力转向器完成,主要原理是齿轮齿条传动机构的原理,这相当于额外设计了一个液压系统,但是仅仅包括了储液罐、助力泵的设计,目的是达到助力转向[7]。助力转向子系统原理图如图3所示。助力转向系统的动力大部分都是由液压系统来提供的,压力油通过齿轮泵流出,然后经过转向器,转向器就是液压助力转向器,当在中间位置时,P与T口是互通的,回去一部分油,安全阀类型为溢流阀。

3.2刹车系统

刹车能否一直合格直接影响着矿井运人车的安全可靠性,再考虑到矿井的环境问题,所以运人车的制动器采用湿式的。刹车系统的结构主要包括:两边制动阀、解除停车阀、湿式刹车器、停车蓄能装置等。停车系统的结构图如图4所示。在车运行的时候一般采用双路停车方式,一旦进行停车操作,压力油就会流动然后达到减压作用,将压力分担给油缸一部分,产生一些力矩足以让车停止,其中压力表可以检测两边压力。这个时候油源变为应急模式,储能装置将一部分油作为备用的存起来,以至于可以多次正常的停车操作。在车开始运行之后,油会在储能装置过一圈,通过停车电磁阀、截止阀给驻车制动器油缸一定的压力,导致驻车弹簧得到释放。在可能要意外停车时,有必要随时按停车按钮,停车、运行车相关阀会一同工作,停车的压力没有了,停车刹车器里的油会经过停车相关阀,停车的弹簧会压缩产生力作用,催动停车刹车器进行工作;或者运行车相关阀可能工作,快速刹车储能装置内油通过运行相关的阀流入刹车器,在以上操作之后运行车和停车可以同时达到。

3.3刮雨水系统

我国当前车辆上对雨水进行清理的装置存在手动、气动以及电动的。其中手动的结构较简单,就是简单用人来清理玻璃上的脏东西与水,提高运行的安全性。而且在我国的运人车上还没有安装气动结构系统,虽然气动方式仅仅需要气源等简单配件,但是还是不能使用。电动的结构清雨水需要大的外壳,相应的重量也会增加,在煤矿这种小空间没有条件应用,质量也较大,一定程度上浪费能源。通过对环境等多方面的因素的考虑得出了现在使用的刮雨水的方案。结构如图5所示。使用马达刮雨水的结构:马达、各种功能阀等阀门、附属管路。从刮雨水结构进油,制动系统出油。雨刮不工作、电磁阀不通电,油从阀门的进口流入,经出口出去。马达只有在油的作用下才能正常工作,才能达到刮雨水的目的。按下刮雨水按键,相关阀门导通,油从该阀门的进口进入,另外一个口出去,再流入马达、从另外的阀门进口进入,另外的口流出。下面操作可以进行刮雨水快慢的控制:调整控制流量的阀门、接着控制压力的阀门,往降低马达速度的方向调整,就可以慢慢刮雨水;如果往另外的方向进行调整阀门的控制,可以使马达加快,刮雨水加快[8]。

3.4控制热量结构

控制热量的系统其实就是对车上元件进行散热,维持车辆温度稳定。车上的元件中电机与控制器是主要的发热源,在考虑之后,刹车器采用自我散热的方法;转弯、停车结构产生的热量与电机等的热量几乎相等,产生热量比较慢,可以使用自然方法慢慢散热。散热系统如图6所示。

4结束语

通过对样车的工业性实验,分析计算得,车辆的续航里程可以完成80km的目标,所有车辆参数正确,液压相关参数都满足设计要求,而且效率高,节约能源,最重要的是安全可靠。

参考文献:

[1]于英,陈利东.WC8E型防爆柴油机无轨胶轮车液压系统的设计[J].矿山机械,2011,39(05):34-37.

[2]李占锋,张凤龙.WC5J防爆柴油机无轨胶轮车液压制动系统改进[J]机床与液压,2018(16):88-90.

[3]张侠.新型液压支架推移板装置在老石旦煤矿的实践与应用[J].煤炭技术,2018(01):41-43.

[4]白璐.液压支架推移控制优化方案研究[J].山西煤炭,2017(04):50-52.

[5]宁波,杨绍雷.中部槽推移耳与液压支架连接方式的结构分析与改进[J].矿山机械,2016(08):67-69.

[6]苏娟.双向驾驶防爆胶轮车的液压系统设计[J].机械工程师,2014(04):55-58.

[7]张林慧.防爆胶轮车全液压制动系统设计[J].煤矿机械,2012(11):80-82.

[8]张红军,冯书亮.DCY40胶轮牵引车液压系统设计[J].矿山机械,2016(02):33-35.

作者:苏玺 单位:潞安集团李村煤矿

防爆电动无轨胶轮车液压系统设计研究

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