WC30型防爆低污染支架搬运车的设计

杨小军 白雪

摘要：详细介绍了WC30型支架搬运车的主要性能参数及产品特点，并与同类设备对比分析，说明其技术优点。

关键词：支架搬运车;防爆柴油机;技术优点

中图分类号：U653.923                                    文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）16-0005-02

0  引言

当前，我国煤矿采掘机械化比例日益上升，煤炭综采设备化率日益升高和掩护液压支架等大型设备重量越来越高，原来的进口支架车难以满足需求。煤矿采掘机械化、辅运多样化、人性化，使原有进口支架车难以满足需求煤机市场需求。搬运车是综采工作面液压支架的回撤、摆放及远距离运输的主要设备;搬运皮带、移变物料、适应井下重型设备的搬运日益增多，做到一车多运已成为各矿迫切需求。该项目针对上述问题，研制全新中吨位支架搬运车。

为严格贯彻落实《国家煤矿安全监察局关于发布禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录（第四批）的通知》（煤安监技装【2018】39号）中禁止使用排气标准在国Ⅱ及以下防爆柴油机的要求。因为矿井下为封闭空间，通风条件差，所以解决井下柴油机尾气的污染尤为重要。目前井下使用的国内外的铲板式搬运车均为国Ⅱ以下排放标准，不能满足国家对井工矿的使用要求。为满足国家煤监局的最新政策要求，也为达到井工矿对通风的达标指标。该支架搬运车重新匹配选用为排气标准为国Ⅲ的防爆柴油机。本文主要介绍WC30型防爆低污染支架搬运车的设计。

1  总体设计

1.1 机构设计

目前我国引进和国产的支架搬运车有三类。平板拖车式支架搬运车，机身长，安全型和方便性较差。“U”型框架式支架搬运车，具有成本高、转弯半径大、磨轮胎等特点，铲板式搬运车以ED25为代表，自重轻，动力性好，一机多用等有点。从使用特性与经济角度分析，WC30型支架搬运车采用铲板式结构。

1.2 传动型式

液力传动在地面装载机等工程机械上广泛使用，安装调试简单，故障率低，技术比较成熟，故该车采用液力传动。传动系统包括1台220kW发动机，速比1：1的抬高箱、速比30.75的前驱动桥、变矩器及3挡动力换挡变速器、传动轴、速比30.75的后驱动桥等。传动系统结构如图1所示。

发动机的动力经过抬高箱、传动轴将动力传至变矩器。变矩器通过液压油将能量从发动机传输到变速箱。再经过传动轴传递到前后驱动桥，最终传动到防爆实心轮胎。

1.3 基本组成及工作原理

WC30型支架搬运车主要由前机构、后车架、传动总成、防爆柴油机系统、液压系统、气压系统、电气系统及附件等八部分组成。参见图2所示。

机架承受着来自路面、行走和装载的各种载荷。机器中的各部件均用螺栓或销轴与机架联接，机架为组焊件。

防爆柴油机不但可以提供车辆行驶的动力，而且能够保证排气温度、机体表面温度、冷却水温度、有害气体的排放量等符合《MT 990-2006 矿用防爆柴油机通用技术条件》的技术要求和GB20891-2014《非道路移动机械用柴油机排放污染物排放限值及测量方法（中国第三阶段）》的标准。

变速箱和前后车桥固定在前后机架上，通过传动轴提供动力。轮胎固定在前后车桥上。变速箱后边配置有液压主泵和辅助泵。液压主泵主要为铲板举升、转向、制动、液压绞车提供动力，辅助泵主要保证制动冷却油的循环流动。

1.4 主要参数（表1）

2  防爆柴油机总成和满足国三排放的电控系统

WC30型支架搬运车防爆柴油机总成为了保证消除回火，进气系统采用进气防爆栅栏和起安全机构的阻风门机构。排气系统采用水冷双层排气管、水洗箱组成的湿式废气处理系统。废气从气门排出就及时冷却，经过排气栅栏，最后排入到水介质中，消除火花和进行净化处理，以达到防爆的要求。（见图3）

本机还采用了安全保护系统，当排气温度等参数超标后，安全保护系统动作，直接控制发动机电控单元熄火，实现自动停车与安全保护。

采用高压共轨原型机进行电控系统防爆开发，采用进行标定，通过进气压力传感器、曲轴转速、凸轮轴转速、油门位置传感器，机油压力传感器采集信号进行对不同工况的喷油时间和喷油量进行控制，增加隔离板，保证电控ECU电流为本安电流。并对电控箱、传感器分别进行本安防爆处理。最终保证排放指标符合非道路国三要求。（表2）

3  与同类产品比较

与引进的EIMCO公司ED25，DBT的FBL15车型，布特朗耶LWC40T车型主要性能参数对比情况，见表3。

可以看出，WC30支架搬运车的动力性能，满载速度，發动机排放水平等重要参数处于领先水平。其主要创新点是：

①配套设计了符合国家防爆规程和非道路国三排放规程的大功率防爆柴油机。

②采用抬高箱、一体式液压变矩器变速箱的传动方式，较分体式变矩器、变速箱，有效的减少传动轴偏转角度，延长传动轴使用寿命。

③采用可拆卸的铲板、连接部结构，便于竖井拆解运输。连接部拆卸后可以当做拖车主车使用。

4  结语

防爆柴油机支架搬运车主要用于综采工作面液压支架的回撤、摆放及远距离运输。WC30型支架搬运车具有装卸便捷、承载能力大、工作效率高、故障率低以及尾气排放低污染等特点。我国近年在新疆地区又要新建和扩建十几个现代化的高产高效矿井，对支架搬运车需求越来越大。WC30型支架搬运车的推广使用对提高煤矿的经济效益、推动矿井高产高效、替代进口，降本增效将发挥重要作用。

参考文献：

[1]王明普.WC40型支架搬运车的设计[J].煤矿机电，2005-08-30.

[2]丁守坤.一种铲板式支架搬运车的设计[J].机电产品开发与创新，2019-01-28.

[3]李杰，张运康，王伟杰.WC25E型铲板式搬运车[J].工程机械，2020-08-10.