矿用气动履带式运输车的研发及应用

孙 娜，闫左峰，李嘉成，齐 鲁

（1.西山煤电股份有限公司，山西太原063000；2.山西阳煤集团碾沟煤业有限公司，山西太原030400；3.凌志达煤业有限公司，山西长治046600；4.青岛达邦钻机有限责任公司，山东青岛266590）

1 项目概况

目前，煤矿巷道运输大部分采用轨道运输，但很多地段有轨道没有动力拖车。特别是在一些高瓦斯矿，井下电力拖车拖动极为不安全，但是轨道又存在一定坡度，这时的物料运输就成为很难解决的问题，耗时又耗力，而这一问题在全国各矿普遍存在。

在山西西山煤电马兰矿第12井回风巷区，巷道宽度5 m，高度4 m，轨道宽度为600 mm，坡度12°。巷道内有10辆运输车，每辆的载重可达1 t。

2 设计思路

根据马兰矿现场存在的问题，气动履带运输车的设计主要包括了两个部分：①运输车单独在履带着地状态下的牵引行走，②运输车在支起道轨轮状态下的行走与拖曳。

图1 气动履带运输车结构示意

2.1 行走系统

行走机构主要由履带、风马达、变速箱、支撑缸和道轨轮等零部件组成。[1]

两边履带各接一个6 kW风马达及变速箱，变速箱速比为1：15，风马达耗风量8.5 m3/min。分别通过变速箱输出轴上联结的齿轮与履带驱动轮的输入轴齿轮啮合带动履带牵引，变速箱输出轴上联结的链轮则与道轨轮输入轴的链轮连接进行牵引（见图2）。

图2 行走系统

变速箱用高强度的螺栓与履带架连接。[2]使用履带牵引时，支撑缸将道轨轮回收，履带着地，静摩擦力大，可利用履带在坡道上进行牵引，如图3。

图3 履带行走

运输车在支起道轨轮状态下行走，当到达水平地段时，为提高速度，用支撑缸将道轨轮支起，履带离地，道轨轮高于履带，可以提高行走速度并拖曳运输车。如51页图4所示。

图4 支起道轨轮行走

行走马达可通过操作阀控制运输车前进后退及转弯。[3]如想增加履带上的摩擦力，也可以安装料箱放料、配重，增加摩擦力行走。运输车的车架采用钢板焊接，主要有车斗和座椅架两部分。车斗用螺栓固定在行走底盘上，座椅架用螺栓固定在车斗后部，操作人员在座椅上进行操控。

3 技术参数

运输车牵引性能计算。使用工况一般为：在使用重量状态下，与水平区段的茬地上，带牵引负荷（牵引线与地面平行）全油门等速行驶。

3.1 履带牵引力

式中：m-总质量，kg；v-牵引速度，km/h；η-行动系统的效率修正公式，η=0.95-0.017v；

则空载且平地状态下的牵引力：P=11.54 kW

空载且12°坡度角状态下的牵引力：P=7.29 kW

满载且平地状态下的牵引力：P=11.50 kW

满载且12°坡度角状态下的牵引力：P=8.73 kW

3.2 道轨轮状态下拖曳10辆运输小车的功率

式中：m-总质量，kg；v-牵引速度，km/h；f-滚动摩擦力系数；i-滑动摩擦力系数；η-传动效率。

则平地且满载状态下的功率：Pmax=11.43 kW

满载且8°坡度角状态下的功率：Pmax=11.32 kW

计算可知运输车车所需最大功率11.5 kW 小于风马达功率12 kW，且有一定功率储备，满足设计要求。

表1 履带牵引技术参数

4 应用效果

新研制的气动履带运输车在山西西山煤电马兰矿第12井回风巷区应用，取得了良好效果。

（1）该运输车研制设计参数，满足了矿井现场运输工作要求。

（2）该运输车，有无轨道都可运输。另外也可安装料箱放料、配重，增加摩擦力行走。

（3）该运输车可实现节约生产成本、提高井下运输安全、降低工人劳动强度等。

5 结语

本文中介绍的气动履带运输车以结构简单、操作方便、造价低等优势，不但可以在道轨上拖曳巷道运输车，也可进行单独运输任务。该运输车可提大大减轻工人的劳动强度，节约生产成本，减少工作安全隐患，提高了工作效率，也为井下便利运输提供了广阔的空间和思路。