撬毛车动力装置及行走驱动装置研究

刘福康，姜全新，姜海翔，刘东平，刘绍发

(1.荆楚理工学院，湖北 荆门448000；2.湖北荆襄设计研究公司，湖北 武汉430000)

撬毛车动力装置和行走驱动方式随着技术进步和时代的前进而变化。由于国外无轨采矿起步早，无轨胶轮车辆围绕着无轨采矿迅速发展。在上世纪60年代初期，形成了以柴油机为驱动装置的系列通用底盘车。撬毛车按其整机质量大小而选用不同的通用底盘车。撬毛车整机质量小的选用行走驱动为静液压机械传动的底盘车；整机质量大的选用行走驱动为液力机械传动的底盘车。从而形成了以柴油机为动力装置、行走分别为静液压机械传动的撬毛车和液力机械传动的撬毛车。上世纪末，出现了以柴油机、三相异步电动机、行走为静液压传动的双动力撬毛车[1]。

国内撬毛车研制较晚。直到本世纪初，我国第一台撬毛车投入矿山使用后，先后出现多家撬毛车制造商。由于种种原因，国外有什么国内就研发什么形式的撬毛车，因而形成了上述三种形式的撬毛车。本文试图分析这些失误，消除这些失误，为部分国产撬毛车制造商走出误区提供依据。

1 撬毛车动力装置

撬毛车动力装置有三种形式：柴油机、柴油机和三相交流异步电动机（下称双动力）和纯电力。目前纯电力装置价高而难以推广。因而，撬毛车动力装置只有柴油机动力装置和双动力装置两种。

1.1 柴油机动力装置

柴油机驱动是撬毛车最早采用的动力装置。撬毛车的行走和撬毛作业均由柴油机提供动力。

撬毛车配用柴油机的功率是由撬毛车的整机质量、最大爬坡能力、最大行走速度和加速度决定的。撬毛车撬毛作业时需要的功率是由液压破碎锤消耗的功率决定的，比撬毛车配用柴油机的功率小得多。以某国产撬毛车为例，撬毛车配用柴油机功率约100 kW，配用液压破碎锤最大功率消耗为10 kW，撬毛作业时配用液压泵排量为40 mL/r。如果满足液压破碎达到最大冲击能的要求，柴油机必须以转速1400 r/min 驱动工作泵。查柴油机特性曲线，此时柴油机输出功率是70 kW。在此工况下，柴油机将60 kW的输出功率以发热形式损耗掉，更严重的是60 kW 功率所消耗的柴油产生的废气排放于工作面，这样大的废气排放量是工作面的供风量难以短时稀释的，因而危害到撬毛车司机。这个实例充分说明照搬柴油机驱动撬毛车行走和撬毛作业两个工况是一个失误。从节能环保角度看，以柴油机为动力装置驱动的撬毛车应予淘汰。

1.2 柴油机、三相交流异步电动机的双动力装置

用柴油机驱动撬毛车的弊端，主要在于撬毛作业时对工作面的空气污染和能源的浪费。为解决这个问题，利用撬毛车在工作面的三相低压电源，在撬毛车上安装一套和柴油机有同样功能的三相交流异步电动机驱动系统，即柴、电两套相互独立的系统。撬毛车长距离行走时以柴油机为动力装置，撬毛车在工作面短距离移动和实施撬毛作业时以三相交流异步电动机为动力装置。电动机运行时没有废气排放，运转噪声小，能量利用率高。正因如此，上世纪末国外撬毛车采用双动力装置，井下凿岩钻车、井下装药车、锚杆车也都采用双动力装置。我国有的撬毛车制造商从研制撬毛车时就采用了双动力装置。显然，在推广使用双动力井下车辆的大潮下，撬毛车仍坚持仅将柴油机作为动力装置是一个失误。

2 撬毛车行走驱动的形式

车辆行走驱动是车辆传动系统的主要组成部分。现代车辆多采用机械、液压、电力等几种驱动形式。作为井下车辆的撬毛车，曾采用过静液压机械传动和液力机械传动两种行走驱动形式。随着技术进步，静液压机械传动技术已在车辆和行走机械装备上广泛应用。国外矿山使用的井下铲运机，铲装能力在10吨及以下的也广泛应用静液压机械传动。静液压机械传动的优势体现在以下几方面：

（1）静液压机械传动主要是发动机的机械能经液压泵转换为液压油的压力能，压力油经管道和控制阀传输到液压马达，液压马达重新将压力能转换为机械能，从而实现整车的全液压传动。这样，发动机和行走机构之间不存在机械联系，便于车辆的整体布置。而液力机械传动的发动机和行走机构之间存在着液力变矩器、动变速箱、万向节传动轴等机械联系，占有空间大，布置不灵活；

（2）当行走负荷小于预定值时，静液压机械传动系统压力只随行走负荷变化，与发动机转速无关。车辆起动和加速性能好。特别在发动机低转速下具有出色的牵引特性和爬坡能力，无论在平地和坡度上，均可以平稳起步；

（3）液压传动系统结构简单，液压元件总成的体积、重量相对于液力传动要小；

（4）液压传动效率高，特别在发动机低转速状态下尤为突出。

在液压传动明显优于液力传动的今天，仍然坚持液力传动技术的撬毛车应退出历史舞台。况且，采用液力传动的撬毛车无法实现真正意义上的双动力传动，而行走采用液力传动的撬毛车只能采用柴油机为动力装置。单独以柴油机为动力装置的撬毛车属淘汰范围。

3 结束语

为规范我国撬毛车的制造，应推广柴油机、三相交流异步电动机为动力装置的撬毛车，淘汰柴油机为动力装置的撬毛车，推广静液压传动的撬毛车，淘汰液力传动的撬毛车。根据历史经验，为防止“理已明，路难行”的教训再次发生，建议将“撬毛车应采用柴油机、三相交流异步电动机为动力装置”、“撬毛车行走驱动应采用静液压传动”列入撬毛车产品标准中。