防爆型电动履带式物料运输车的分析

孟 哲

（左云韩家洼煤业有限公司， 山西 大同 037100）

引言

目前大多数无轨胶轮车采用防爆柴油发动机作为动力。为实现防爆要求，通用做法是在柴油机的进、排气系统中加装防爆栅栏，这种方式增加了进气和排气的阻力，改造后的柴油机不可避免地出现了效率下降、油耗升高、排放升高、噪声升高，即“三高一低”的问题，其中以防爆内燃机为动力的传统井下机械的污染问题越来越严峻。目前大多数无轨胶轮车采用轮式行走机构，轮式车对地比压大，对行驶路面硬度要求高，一般需要提前对路面进行硬化，同时轮胎与地面接触面积小，在坡度大的巷道中无法提供足够的牵引力，这些问题限制了无轨胶轮车的应用。无轨胶轮车还有待进一步发展。

1 防爆型电动履带式物料运输车的设计要求

1）防爆性能要满足煤矿行业标准的相关要求。煤矿井下作业过程中存在瓦斯、煤尘等具有爆炸性的物质，为了确保安全生产，一方面需要控制瓦斯、煤尘在空气中的浓度，另一方面还需要杜绝点火源的存在。电气故障可能会形成火花成为点火源造成瓦斯煤尘爆炸。《煤矿安全规程》规定：防爆电器入井前必须进行防爆性能检查，签发合格证后方准入井。所以防爆型电动履带式物料运输车的设计必须具有满足煤矿行业标准要求的防爆功能。特别是电池组必须设计专门的防爆箱，应选用安全性能好的电池组[1]。

2）应具有一定的越障能力和连续爬坡能力。煤矿井下对主要巷道道路进行了硬化处理，能够适应轮式胶轮车的行驶需要。而本车主要的应用场所是工作面顺槽。顺槽巷道根据煤层赋存条件的变化，底板起伏，存在一定的坡度，有时会有连续的长坡，而且一般不进行专门的硬化，巷道不平整，所以要求具有一定的越障和连续爬坡能力。

3）应具有一定的续航能力和负载能力。随着煤矿开采技术的不断发展，刮板机、皮带机的输送能力在不断提高，工作面切眼及顺槽的长度也在不断增长。上千米顺槽的工作面已司空见惯。而且机械设备也向着大型化、重型化方向发展，井下机械设备重量大，所以要求具有一定的续航能力和负载能力。

4）车身尺寸应满足巷道内的作业要求。顺槽巷道相对狭窄，特别皮带顺槽，除安装皮带外，空间更是狭窄。所以要求各系统要设计紧凑，减小整车体积，增加灵活性。

2 整车结构及工作原理

整车由运动控制系统、辅助系统、行走系统、车架等组成。运动控制系统又由能量系统和驱动系统构成。能量系统为整车提供动力，同时为车上其他设备提供电能，主要由电池组、电池管理系统组成。驱动系统将能量系统提供的电能转化为推动整车运动的机械能，主要由驱动管理系统、功率转换器、电动机、减速器、传动装置等组成。辅助系统由照明系统和温度控制系统等组成。行走系统由行走机构组成，行走机构主要由驱动轮、履带板、支重轮、导向轮、行走架、托带轮等组成，见图1。行走系统通过行走架与车架固定。

图1 防爆型电动履带式物料运输车行走机构简图

当驱动管理系统得到行走信号后，由能量系统提供的电能输出到能量转换器，能量转换器根据给定的信号量控制电动机输出相应的转矩和转速，然后通过减速器、传动装置将动能传递给行走系统，驱动轮向前转动将力矩传递给履带，履带在履带架、导向轮、支重轮、托带轮的支撑下有向后滑动的趋势，在地面摩擦力的作用下推动整车向前滚动，实现车辆运行。

3 防爆型电动履带式物料运输车的优点

1）无污染、噪声小。传统胶轮车大都采用柴油发动机作为动力源。在井下相对封闭的环境中，传统胶轮车排放的尾气无法及时排走，对井下环境污染严重，而且柴油发动机工作时噪音太大，影响工人作业，存在安全隐患。而采用电能为动力，有着先天的经济效益与环境上的优势，该车没有尾气排放，不会产生环境污染，而且工作噪音低。

2）越障能力强。传统的胶轮车为轮式行走机构，轮胎与地面接触面积小，接地比压大，在潮湿松软的顺槽地面行驶，容易打滑或陷入。该车采用履带式行走机构，对地比压大，能够克服顺槽内恶劣的作业条件，越障能力强。同时省去了传统胶轮车作业需硬化地面的投入，经济效益明显。

4 结论

根据煤矿井下条件，对防爆型电动履带式物料运输车的设计提出了具体要求，并对整车各系统的组成及工作原理进行了阐述，相比传统胶轮车，该车具有无污染、噪声小、越障能力强等优点。该车的研发能够解决掘进及回采工作面传统胶轮车爬坡能力差及打滑问题，降低了安全风险，提高了物料运输效率，具有推广意义。