一种新型迈步自移式设备列车研制

郭振寅

(山西焦煤汾西矿业集团 设备修造厂，山西 晋中 032000)

0 引言

煤矿采煤工艺向综合机械化方向发展，在综采工作面轨道巷中，有移动变压器、组合开关、乳化液泵站、清水泵站、液箱、综保、工具箱、备件箱及存放高、低压电缆等多种设备随工作面回采而移动。井下传统的运输方式为平板车与电动绞车牵引的移动方式，该方式存在着安装复杂、工人劳动强度大等问题。为解决此类设备的移动问题，研发了MZL-25-245型迈步自移式设备列车，该列车以乳化液泵站为动力源，利用支撑油缸和推移油缸的推力，实现设备列车自移。液控系统中，所有列车通过液压管路集中控制，完成整套设备的牵移。

1 设备列车结构特点及其技术参数

新型MZL-25-245型迈步自移式设备列车由3 m戗顶车(1辆)、3 m平板列车(5辆)、3.6 m平板列车(1辆)、4.5 m平板列车(10辆)、3 m工具车(1辆)、电缆车(1辆)组成配套相应液控系统等，设备列车间由轨道连接段与连接板组合连接成为一体，如图1所示。系统压力为31.5 MPa，最大装载量为30 t，具体参数如表1所示。

表1 设备主要技术参数

图1 成套MZL-25-245型迈步自移式设备列车组示意图

1.1 戗顶车结构

戗顶车作为整套列车组的头车，主要由戗顶装置、调向装置和平板列车组成。戗顶装置中，由两个角度油缸控制戗顶立柱方向，两侧各三个推移油缸控制一级二级立柱伸出。综采工作面处于工作状态时，戗顶装置内的推移油缸伸出，两侧一级二级立柱伸出后与巷道顶板全面接触，自锁后，成套列车组处于制动状态，当巷道坡度大时，可有效防止溜车现象。调向装置中，由两个小支撑油缸、一个双伸缩油缸控制调整列车左右方向，发现列车在巷道内处于跑偏状态时，通过调向装置使列车回正。

1.2 平板列车结构

平板列车由车体、支撑机构、行走轨道以及列车辅助配件等组成。设备列车轨距为600 mm，与煤矿井下轨道轨距一致，便于井下运输。车体由Q345钢板组焊而成，是整台平板车的主体。支撑机构由支撑油缸和推移油缸组成，支撑油缸主要用于支撑车体，并在推移油缸的作用下行走，推移油缸一端固定在行走轨道上，另外一端固定在车体前端底部，用于推进车体前进及将行走轨道拉移。车体底部连接耳设计成可拆卸式的，便于井下运输安装。自移轨道由43 kg/m钢轨与Q345钢板组焊而成，用于固定推移油缸及支撑车体。

2 液控系统以及油缸选型

2.1 液控系统

新型迈步自移式设备列车的液控操作系统安装在戗顶车上，所有列车的推移与抬底油缸管路全部并联在主回路上，同时抬起同时推移，完成成套列车的行进，列车前进一次步距为810 mm(推移油缸行程)。液控系统原理图如图2所示。

图2 液控系统原理图

操作台安装在戗顶车上，采用电液控制，利用控制器可以完成成套列车组的动作。MZL-25-245型迈步自移式设备列车的工作过程分为两部分：向前推进列车与拉移自移轨道。

向前推进列车：摁下开关〔抬底油缸收〕，抬底油缸缩回，联动支撑机构上升脱离地面；摁下开关[推移油缸伸]，推移油缸伸出，推动列车沿自移轨道前进。

拉移自移轨道：摁下开关[抬底油缸伸]，抬底油缸伸出，联动支撑机构下降支撑车体脱离地面，自移轨道随即脱离地面；摁下开关[推移油缸收]，推移油缸缩回，带动自移轨道向前。完成一个工作循环。

2.2 油缸的选型

2.2.1 推移油缸的选型

已知列车最大装载量为30 t，本身自重2 t，轨道与车轮的摩擦因数取0.15，计算推移油缸的最大推力F：

F=μN.

其中：μ为摩擦因数，取0.15；N为总重量，取32×104N。

推移油缸的半径R由下式计算：

其中：P为系统压力，取31.5 MPa。经计算得R=21.8 mm。

推移油缸直径D为43.6 mm，根据设计手册查表选取缸径为100 mm、杆径为70 mm油缸。选取液压油缸推力247 kN，拉力125.7 kN，工作压力31.5 MPa，行程810 mm；设备列车要进行前进和后退的操作，推移油缸反复使用推力以及拉力。推移油缸在31.5 MPa压力下工作，经计算安全系数为2.67，满足要求。

2.2.2 戗顶油缸的选型

戗顶分为一级支柱、二级支柱。一级支柱4个油缸，一侧两个；二级支柱与顶板接触，两个油缸，一侧一个，经计算选择与推移油缸相同型号油缸。

2.2.3 支撑油缸的选型

经计算选取缸径为100 mm、杆径为70 mm的液压油缸，推力247 kN，拉力125.7 kN，工作压力31.5 MPa，行程150 mm。

3 存在问题以及后续改进

新型MZL-25-245型迈步自移式设备列车可提高矿井生产安全性、减轻采煤工人的劳动强度，具有广阔的应用前景。在设备列车试验的过程中发现，由于采用液压系统管路集中控制，所有列车的推移与抬底油缸管路全部并联在主回路上，同时抬起同时推移，完成成套列车的行进；由于中间有时间差，造成每个设备列车以及列车与列车之间存在动作同步性差的问题，后续可在液压系统动作的同步性上开展进一步研究。

4 结语

实现智慧矿山，打造智能化工作面。新型迈步自移式设备列车操作系统已采用电液控来实现一键操控，后续将与自动化厂家配合增加配套监测监控，实现煤矿井下设备集中控制，实现自移式设备列车智能化。