地轨式自移电气列车的研制与应用

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摘　要:  介绍了地轨式自移电气列车的主要技术参数及结构设计特点,并分析了该项目的创新点和性能特点,认为它解决了小绞车拖移电气列车所存在的安全隐患。

关键词:  地轨式;自移电气列车;液压装置;制动抱闸　　   随着矿井采掘装备水平的不断提高,综采工作面大量使用功率更大、自动化程度更高、操作维护更方便的新型设备。同时各类控制装置尺寸、重量也不断加大,特别是负荷中心,单台重量可达16 ,t综采工作面整个电气列车的总重可达80 ,t使其随工作面推进在顺槽不断前移产生了困难。 1　电气列车的移动方式　　 目前国内外对于综采工作面电气列车的移动主要有以下几种方式: 1)　使用绞车拖拉来移动电气列车。该方式为目前各矿普遍采用的一种方式,具有投资小,操作直观等优点,但是每次移动电气列车,都需要投入大量的人力提前进行电缆整理、打设阻车器、人力拖动绞车钢丝绳等工作。在移动电气列车过程中,由于使用绞车拖动,其速度不能得到很好的控制。操作人员距离电气列车较远,不能很好的监测到电气列车的状况,只能依靠其它配合人员站在列车附近监看,发现车辆偏道或挤电缆现象时,发出信号停机。如果配合不好,极易出现车辆掉道或挤破电缆等现象,甚至会撞坏胶带架。钢丝绳运行过程中存在甩绳、断绳等安全隐患,甚至可能导致电气列车跑车,造成损坏设备、拽断电缆、人员伤亡等严重后果。 2)　使用柴油机车拖动。这种方式可靠、灵活,但投资较大,如果仅用于工作面电气列车移动,性价比较差,仅适用于工作面广泛使用柴油机车的新建矿井。 3)　采用单轨吊移动电气列车。这种方式较为可靠,安全性能好。但工作面顺槽及运输巷道必须提前布置轨道,适用于采用单轨吊为辅助运输的矿井,而国内多数矿井均采用地轨式辅助运输,所以,此种方法有一定的局限性。 总之,研发一种地轨式自移电气列车,安全、可靠地实现综采工作面电气列车的移动,对进一步提高综采工作面自动化程度,促进安全生产,具有非常重要的意义。地轨式自移电气列车的研制,为综采工作面电气列车提供了一种控制可靠、操作方便的移动方式,同时很好的消除了使用小绞车移动电气列车带来的安全隐患。 2　地轨式自移电气列车原理及操作方法　　 地轨式自移电气列车将整列电气列车分为前、中、后三段,三段之间用行走油缸(千斤顶)连接起来,每辆单车均设有制动闸。前段为七辆电缆花车;中段为三辆负荷中心车、一辆集控室车、三辆乳化泵车、一辆乳化液箱、一辆控制车;后段为二辆喷雾泵车(4 m)、一辆喷雾泵水箱(5 m)。前、后段各车辆的制动闸油缸通过油管连为一组,该组车辆各制动闸同时打开和关闭,中间各车辆制动闸为另一组。列电行走时,两组制动闸交替工作,一组打开,另一组须制动。在动力泵站停止工作或列车不移动时,两组制动闸均制动。行走油缸分为前、后两条行走缸,两个行走缸串联同步工作。每对制动闸的制动力为3 t。 2. 1　工作过程 制动油缸和行走油缸的动力均来自液压站。工作前,先通知采区变电所切断该工作面的总电源,关闭电气列电上的所有电源。液压站电源由胶带巷另一路660 V专用电缆供电,整个列电车不能带电移动。列电自移装置需要移动前,先检查液压站油位是否在油标范围内。启动油泵后,检查液压系统压力是否正常(正常范围在12~15MPa)。 2. 2　移动步骤 先移前、后两段,再同步移动中间段,如此循环往复。直至整个列电装置向前移动到预定位置。 操作阀组包括制动油缸操作阀、行走油缸操作阀,补液阀,工作时,先操作制动闸液压阀手柄,打开前、后段的制动闸组,再操作行走缸液压阀手柄,以制动的中间段为支点使前行走缸的活塞杆推出,后行走缸的缸体前移,带动列电的前、后段各自移动一个步距(1. 5 m)。制动闸和行走缸液压阀同时回中位,前、后段制动,行走缸自锁。然后,再反向操作制动闸液压阀手柄,打开中间段制动闸组,以制动的前、后段为支点,反向操作行走缸液压阀手柄,使中间段前移。如果出现液压系统泄露导致移动步距减小的现象时,可保持制动闸液压阀不动,释放行走缸液压阀,操作补液阀手柄,使前行走缸的活塞缸杆完全推出。 2. 3　整体布置 液压站固定在自移式胶带尾架上,跟随其一起移动。操作阀组布置在前行走缸跟前,操作人员站位要求能看到前行走缸活塞杆的伸缩,从而操作整个电气列车移动。整个电气列车行走在地轨上依靠液压站的动力松闸、步进自移,其后的电缆小车悬挂在单轨下,依靠乳化液的动力步进自移。对于前、后行走油缸之间的电缆及液管,用固定在平板车上的电缆架,架起一定高度悬吊曲张。 3　自移电气列车轨道受力分析　　 1)　垂直力。轨道受力是轨道上列车受力的反作用力,因此,通过分析列车受力就可得到轨道受力。 由于自移列车有刹车,刹车力F1与牵引力合力F2大小相等,方向相反,但不在一条直线上,形成扭矩M1。扭矩M1会不会对轨道道钉产生向上拔力,取决于它与重力G产生的扭矩M2的比较。如果扭矩M1小于扭矩M2就不会产生向上拔力,如图1。   刹车力F1=30 kN,力臂h1=0. 5m;花车重力G=35 kN,力臂h2=0. 55 m;   以重力最小的花车在12°坡道为例计算:   所以可得出轨道道钉不会受到向上拔力的结论。 2)　横向水平力Fs。由于列车运行速度很小,离心力可忽略不计,横向水平力主要为列车蛇形运动产生的。列车最大牵引力Q为200 kN,蛇形运动时最大偏转角度为2. 6°,Fs=Q×sin2 6°=9 kN。 3)　纵向水平力。列车最大牵引力为200 kN。 4)　速度为0. 014 m/s。 4　结　语　　 地轨式自移电气列车目前已在王庄矿井下综采工作面使用,对减轻工人劳动强度、提高移列电安全性等方面起到的积极的促进作用。