WJDY-2无线遥控电动铲运机设计与应用

傅 挺，郭 兵，马润江，王晓华，郝宁波，张乐元

（山东金岭矿业股份有限公司，山东淄博 255000）

0 引言

目前，井下采区顶岩板不稳固，矿石采掘非常困难，要么放弃残矿，要么冒险作业，为解决进退两难的局面，山东金岭矿业股份有限公司成功研制出了地下遥控电动铲运机。

1 WJD-2 电动铲运机组成

WJD-2 电动铲运机生产标准采用的是《JB/T 5500—2015地下铲运机》，根据此标准的要求进行设计和制造，是中小型矿山采掘的主要设备。WJD-2 电动铲运机的系统包含：变矩器、变速箱、驱动桥、车架、工作机构、卷缆机构、液压系统等组成，采用四轮驱动的方案，整车各个系统布局合理。采用的先导液压控制的方案，具有转向灵活，操作轻便，稳定可靠的特点。

WJD-2 电动铲运机主要用于矿石的采掘和运输，作业环境为无爆炸介质的矿山，严禁用于有瓦斯等危险气体的矿山，适用于截面尺寸为2.5 m（宽度）×3 m（高度）、坡度小于12°、转弯半径大于6.5 m 的巷道。

WJD－2 电动铲运机最佳经济运距为150 m，能够满足于阶段崩落法、空场法、溜矿法、分层充填法等矿山的采掘和运输任务。

WJD－2 电动铲运机主要分为前机架和后机架两部分，前后机架的连接采用销轴铰接的方式。前机架包含铲斗工作机构、驱动桥、工作转向系统的先导控制、调速控制、刹车控制、驾驶室等部分。后机架包含驱动电机、变矩器、变速箱驱动桥、卷缆机构、散热系统等。

2 遥控铲运机的组成

WJDY-2 遥控铲运机的变矩器和变速箱采用美国德纳（DANA）公司生产产品，装备的变矩器型号为C272，变速箱为30000 系列，具备4 个挡位。挡位的增加，车辆能更好的适应各种工况，提高经济性。

工作装置液压系统由举升和倾翻两部分组成，包括齿轮泵、多路换向阀、倾翻油缸和举升油缸等组成。多路阀为先导式换向阀，工作装置的举升和转斗的倾翻是通过连杆来实现的。

转向液压系统主要由齿轮泵、转向阀、转向油缸等组成，转向阀的安全阀调定压力为14 MPa。此阀为全液压转向阀。转向油缸的伸缩是通过操纵全液压转向阀来实现的，转向油缸的伸缩可使铲运机的最大转向角达到±42°。

制动液压系统采用SAFIM 的脚制动阀，属国际先进产品。为了保证制动液压系统的稳定性，安装有3 个蓄能器，通过充液阀的控制，保证车辆正常行驶时的压力为13～15 MPa。驱动桥安装的制动器采用液压松闸，弹簧制动。行车时，制动器中液压油将制动器的动片和静片分离，将制动器松开。制动时踩下脚制动阀踏板，制动器中的液压油流入油箱，将制动器的动片和静片在弹簧力的作用下压紧，整机处于制动状态，从而实现工作制动；停车时，按下手制动阀，使驱动桥制动。为了确保行车时，停车制动的释放，设置了压力继电器，当压力低于释放压力时，控制面板上的指示灯将起到报警作用。

变速补油液压系统由变速补油泵、压力调节阀、方向选择阀、档位选择阀、滤油器和冷却器等组成。

先导阀控制液压系统主要有多路阀先导阀、转向阀先导阀、蓄能器、单向阀等组成，先导阀具有操作灵活的特点，使整机更加易于操控。

在WJD-2 型地下电动铲运机基础上进行改造，一是液压控制系统增加比例电磁阀，不仅手动控制，也可满足遥控控制；二是HBC 无线遥控系统；三是电气控制系统。

地下遥控铲运机的遥控技术采用模拟量与开关量的共存，工作机构，转向机构，行驶系统采用模拟量控制，实现了整车的操控的稳定性。

（1）遥控控制。比例电磁阀可以进行流量、压力等多种控制方式。通过比例电磁阀控制液压油流量，进行控制举升、下降、放斗、收斗、前进、后退、左转和右转的运行和速度，从而达到控制电动铲运机的目的。其原理如图1 所示。

（2）开关控制。前进/后退、前灯/后灯、驻车刹车、紧急停车、引擎启动、钥匙开关、电源开关、延迟关机、紧急刹车释放等。在多路换向阀上并联工作遥控阀，实现对铲装工作装置的本地和远程控制。在原有转向系统基础上，并联一个转向遥控阀，实现本地和远程控制。

（3）HBC 无线遥控系统。铲运机遥控系统采用德国HBC 公司原装技术，该系统执行国际公认无线遥控系统最高标准“欧盟EN954-1，category4”，采用全数字式微功率无线接收发射，控制机器及数据传输。其基本性能为：在无障碍区域无线通信有效距离100～150 m；工作温度范围：-25～+70 ℃；无线通信频率范围：418～419 MHz；

图1 遥控控制原理

（4）启动发射系统。①首先将满电的电池放入遥控器的电池仓内；②点击释放遥控器侧面的急停开关；③将驻车制动开关搬动至“制动”位，电机启动开关搬动至“停止”位，发动机控制搬动至“停机”位，油门控制搬动至“怠速”位；④短按“遥控启动”按键，然后释放，如果“遥控启动”按键被按压的时间>0.5 s，发射系统会自动关闭；⑤再次按住“遥控启动”按键，观察状态指示LED 灯呈绿色闪烁状，然后松开按钮，操作系统自动进入操作待命状态。

（5）遥控器上操作开车。①先将前、后灯开关搬动至“前灯开、后灯开”位，观察照明正常；②然后按动几下“喇叭”按钮，提示准备开车；③再将电机启动开关搬动至“电机启动”位，观察电机启动正常；④最后将驻车制动开关搬动至“驻车释放”位，停顿10 s 以上待制动器松开后再进行各项操作。

（6）遥控器上操作停车及遥控器的关闭。①工作、行走/转向手把归置中位；②按动“喇叭”按钮，提示准备停车；③将驻车制动开关搬动至“制动”位，停顿10 s 以上待制动器制动后再进行各项操作；④将电机启动开关搬动至“停止”位，观察电机停车正常；⑤将前、后灯开关搬动至“关闭”位，观察照明熄灭；⑥按下急停开关，观察遥控器指示灯熄灭，遥控器关闭。

（7）当机器需要人工控制时。①铲运机上仪表盘控制方式旋钮旋转到手动方式；②铲运机上驻车制动按钮在制动状态（按下状态）；③短按启动按钮点动开车，观察能否启动，再按下启动按钮开车，观察补油压力在2 MPa 左右；④旋开制动按钮释放停车制动器（弹开状态），观察制动压力至1 MPa 以上方可进行各项操作。

3 电气控制系统

为实现手动和遥控分别控制，对电气系统进行技术改造，设计控制回路，增加联锁等设计，实现无线电动铲运机手动时和遥控时的举升、下降、放斗、收斗、前进、后退、左转和右转的运行控制和联锁及限位保护，确保无线遥控铲运机安全可靠运行。

4 结束语

截至目前已经生产6 台交付用户使用，通过用户反应无线遥控电动铲运机效果非常明显。遥控和手动控一样工作，没有任何影响。同时它可以进入安全得不到保障，人无法进入的矿区进行作业，大大增加安全系数，保障了人身安全。同时提高矿石开采率，为企业创造经济效益。因此，无线遥控电动铲运机具有有非常大的社会经济效益，值得进一步推广使用。