矿用隔爆型蓄电池电瓶车的缺陷分析及改进

赵利文

（阳煤集团新景公司， 山西 阳泉 045000）

引言

矿井的地压会随着煤矿开采深度的增大而增大，矿压越大矿井的危险性就会越大，过大的矿压会带来巨大的安全隐患[1]。实现矿井安全生产的要求有很多，其中矿井运输机的安全性不可忽视。经过长期现场实践，发现CDXT-5型隔爆型蓄电池电瓶车因结构上的缺陷，使其存在一定的安全隐患，基于上述原因，对CDXT-5型隔爆型蓄电池电瓶车存在的问题进行研究，提出了实用性强的改造设计方案。

1 现状调查

某煤矿主要使用CDXT-5隔爆型蓄电池电瓶车以及DKTB-5隔爆型蓄电池电瓶车。CDXT-5隔爆型蓄电池电瓶车的重心低、性能优越、向后瞭望的效果较好且安全性高，能够满足掘进工作的运输要求[2]。CDXT-5隔爆型蓄电池电瓶车包括防爆电源装置、电气系统以及机械系统，其中电气系统包括司机控制器、照明灯、蓄电池电容电压容量显示器、主令开关、电源装置以及牵引电动机等，机械系统包括司机室、制动装置、走行部件、车体框架以及撒砂装置等。

经过长期的现场应用发现由于其设计上存在缺陷，导致CDXT-5隔爆型蓄电池电瓶车存在很大的安全隐患，直接影响掘进工作面的工作效率，也大大增加了检查维修的频率。针对DXT-5型蓄电池电瓶车长期以来存在的问题，提出有效地解决办法。

2 电瓶车设计缺陷解析

1）CDXT-5隔爆型蓄电池电瓶车的刹车系统反应时间较长且刹车距离长，从而造成了很大的行车安全隐患。

2）蓄电池的座插固定不牢固，由于固定座插的钢板相对较薄，并且长期使用极易被酸性液体所腐蚀，导致蓄电池和插座分离。

3）CDXT-5隔爆型蓄电池电瓶车的制动装置和气缸连杆之间的高度差不在同一平面上，造成气缸在使用过程中会和连杆存在一定的位移差，长此以往会导致连杆变形，造成对轮和闸瓦之间出现偏离，这样会缩短电瓶车的使用年限；司机驾驶舱内脚踩的气阀没有有效保护，从而加速其损坏。

4）撒砂装置有4个砂箱，这4个砂箱分为2组，分别位于轮对的外侧，控制撒砂的扳手位于司机的驾驶室内，电瓶车在前进和后退的过程都能沿运行方向进行撒砂，其中撒砂装置是通过摇摆振落进行的[3]。但是当撒砂装置长时间不用，装置上的砂就会因潮湿发生固结，这样会堵塞撒砂的管道，影响撒砂的进度，同时撒砂管道的位置比较特殊，安装在蓄电池箱下面，当撒砂管道堵塞后维修比较麻烦，需要花费大量的时间，大大降低工作效率。

5）电瓶车的调速装置存在如下缺陷：在进行电瓶车调速时，电路中的电阻会升高导致大量的电能转化为热能，降低了电能的使用效率，浪费电能；调节电瓶车速度的接头比较多，长时间使用极易发生故障，大大增加了维修的工作量；利用分段形式进行调整电机两端的电压会导致速度不能均匀改变而成台阶式改变[4]。

3 电瓶车技术改进

3.1 机械刹车装置结构的改进

传动螺杆和制动长连接轴之间的连接方式改为方向十字轴连接；在手动轮支承部位用滚动轴承替代原来的滑动轴承，这会缩短刹车系统反应时间与刹车距离，提高刹车的性能，增加其安全性。

3.2 固定蓄电池的组件的改进

改进蓄电池配套的组件来防止蓄电池和座插脱落。改进后蓄电池的组件由固定座插、活动插孔板和防脱插销组成，其中固定座插和防脱插销的尺寸和以前的尺寸相同，去掉位于蓄电池组箱上的防脱座插，用活动插孔板替代防脱座插，改进后的活动插孔板是用钢板制成的，有良好的强度，能够有效固定蓄电池，这样会减少脱落过程对蓄电池造成的损害，提高了蓄电池的稳定性。

3.3 脚踏阀的改进

给司机室的脚踏阀安装防护罩，防火罩能有效防止脚踏阀被掉落的煤岩块砸坏，降低了脚踏阀的损坏概率，延长其工作年限。

3.4 撒砂装置的改进

CDXT-5型隔爆型蓄电池电瓶车的撒砂原理如下：通过连杆的来回摆动带动砂箱和执行元件运动，从而保证砂箱在摆动过程中砂子能够依靠自身的重力向下流入撒砂管道，砂子通过撒砂管道流到撒砂装置前轮的正前方。但是上述撒砂原理没有有效解决因砂子固结而导致堵塞撒砂管道的问题，针对此问题，改进撒砂装置，采用提拉式撒砂来代替以前摇摆振落式撒砂。

3.5 调速装置箱的改进

先将电阻箱内的调速端子拆掉，然后拆除整个电阻箱，用IGBT调速装置箱替代原来的电阻调速装置箱。将励磁线、电机电枢线和蓄电池电源插头线接到相应的地方，完成接线工作后打开电源，检查各条线路是否连接正确，确定接线正确后，在进行使用。

4 效果评价

1）改进后的机械刹车系统的制动时间大大降低，制动距离也大大缩短，从而提高了刹车系统的可靠性与电瓶车的安全性。

2）改进蓄电池的组件，用活动插孔板替代防脱座插，提高了其强度，有效防止了蓄电池的脱落，提高了蓄电池的安全性，增强了其使用年限。

3）改变刹车气缸的位置，安装防护罩保护脚踏气阀，防止脚踏气阀被破坏。保证刹车连杆和气缸的推杆在同一水平面，从而保证刹车连杆和气缸的推杆之间没有位移变形，两者之间只存在推力。这样会增强电瓶车的刹车性能，防止闸瓦偏离对轮。

4）对电瓶车的撒砂装置进行改进，在撒砂装置上安装滤网，过滤掉沙子中的大颗粒以及杂物，同时将单位时间漏砂的速度以及漏砂量控制在合理的区间内，并利用动作阀搅拌沙子防止沙子固结，保证沙子能够顺利通过撒砂管道。

5）改进后的电瓶车调速非常均匀，速度不会出现台阶式改变，同时电瓶车中的力矩脉动以及电流脉动波动较小，波动幅度可以忽略不计，近似认为是直流电源，这样能够保证启动时设备比较平稳，同样能够提高电池的使用年限。改进后的调速装置，在调速时产生的压降比较小，产生的热量也会相应减少，大大提高了电能的使用效率。在电瓶车运行过程中，电阻调速装置内的电流较大，容易烧坏其中的连接调速触头的胶木座以及调速触头，这会降低电瓶车的工作效率，改进后的调速装置没有调速触电，降低了其发生故障的概率。

5 结论

通过用滚动轴承替代原来的滑动轴承、用活动插孔板替代防脱座插、给脚踏阀安装防护罩、在撒砂装置上安装滤网、用IGBT调速装置箱替代原来的电阻调速装置箱等措施对CDXT-5型隔爆型蓄电池电瓶车进行改进，使其安全性能大大提高，启动力矩增大，启动过程平稳高效，并且提高了其使用效率，延长了其使用年限。