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1、尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 1 / 31 *焦煤（集团）有限责任公司*煤矿 DC160Y防爆柴油机单轨吊运输系统 设计方案 尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 2014年8月6日尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 2 / 31 1.矿方井下辅助运输的基本情况及要求 *焦煤集团*煤矿运载货物巷道长度8700米，最大坡度13，最大运载 物重量为25.3吨，长度8.9米，宽度1.6米，高度2.2米。一次运载人员数量 30人。井下温度15-17。 2. DC160Y防爆柴油机单轨吊机车概述柴油机单轨吊机车是一种挂在巷道顶板单轨上，以防爆柴油机为动力源， 液压驱动运行的机车，它是专门
2、为甲烷浓度1%以下的爆炸危险采矿区域的煤矿 辅助运输而设计的,是一种多功能、高效率、多用途的煤矿井下辅助运输 设备，能 够完成井下设备和人员的运输工作。由于该机车行驶于悬吊单轨系 统，不受底板起伏条件限制，因此机车具有良好的通过能力；通过调节轨道悬 吊链可调整道轨高度，因此轨道维护方便。由于柴油机单轨吊机车采用柔性结构单元，模块化的结构使其能够恰如 其分地适应多种不同的应用条件，因此达到了最适宜的空间灵活性。煤矿辅助运输系统是矿井安全生产的主要组成部分。传统无极绳绞车和 卡轨车等运输方式受井下采掘地质条件响，辅助运输环节多，安全隐患多。辅 助运输事故在我国煤矿安全事故中排第三位，每年由于运输产
3、生的安全事故多 达数百起，死亡人数达数百人。单轨吊天轨运输作为一种先进的运输方式，不 受巷道底板地质条件影响，可实现多巷道贯通运输，提高了辅助运输的效率和 安全性。尤洛卡矿业安全工程股份有限公司研发的煤矿安全运输柴油机单轨机吊 车系统，借鉴了国外同类产品的先进技术，结合我国煤矿井下运输特点，通过 自主创新，实现了电液比例控制技术、计算机控制技术、通讯技术与传动设计 有机结合，形成了全电传和电液控制的新一代煤矿辅助运输单轨吊机车系统。 计算机动态牵引控制技术的应用，优化了发动机功率输出，降低了发动机的废 气排放，提高了柴油机动力系统的做功效率。动力部分采用了康明斯防爆发动 机和德国力士乐闭式变量
4、泵控定量马达行走和辅助液压控制系统，具有安全可 靠、牵引力大、操控简单灵活等特点，该机车具有完全自主知识产权，总体技 术水平达到了国际领先水平。 3.系统组成及技术说明尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 3 / 31 3.1主机部分 DC160Y柴油机单轨吊机车由主机部、驱动部、驾驶室、机械连接元件、用 于电信号传输的线路和电缆等各部分组成。其中主机部包括：防爆柴油机、变 量液压主泵和补油泵、辅助泵、液压控制单元、风冷却器、燃料和液压箱、起 动装置、灭火设备等。 DC160Y柴油机单轨吊机车由六缸直喷式KC6102ZYFB(A)防爆柴油机驱动，该 防爆柴油机是在康明斯发动机的基础上，对发动
5、机尾气的排放进行了优化。该 发动机的标称输出为80kW，使用排气涡轮增压器，按照直接喷射原理，防爆柴 油机单轨吊机车排出的废气，在废气冷却箱的水浴中被冷却。矿物油的使用符 合国家相关标准，驱动轮夹紧在道轨上，制动装置采用弹簧蓄能制动方式。 照明和电子控制系统由一个防爆发电机（KBYF24）供电，驾驶室与主机部 分之间的数据交换通过CAN总线来实现，该控制系统的主要任务是控制和显示机 车运行状态。尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 4 / 31 3.1.1柴油机单轨吊组成如图1所示。1 2 3 4 图1 柴油机单轨吊组成结构图 1- 驾驶室；2-驱动制动部；3-连杆；4-主机；尤洛卡矿业安全
6、工程股份有限公司*办事处 5 / 31DC160Y柴油机单轨吊机车组成示意图尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 6 / 31 3.1.2 DC160Y单轨吊机车主要性能参数如下表所示 序号 项目名称 参数 1 最大牵引力：kN 160 空载 2.5 2 最大牵引速度：m/s 额定负载 0.5 3 限定速度：m/s 2.5 4 最大坡道 30 5 轨型 I140E或国产轨型 6 制动装置最大制动力：kN 320 水平 4 7 最小转弯半径：m 垂直 8 型号 KC6102ZYFB(B) 功率/转速：kW/r 105/2200 8 防爆柴油机 油箱容积：L 130 9 外形尺寸：mm 9601
7、49221500 10 重量：kg 10400 型号 A4VG250 11 变量柱塞泵 额定压力: MPa 32 型号 MCR5F470F180 12 液压驱动马达 额定压力: MPa 32 13 驱动部数量 10 14 制动闸数量 18对 5 52t 15 32t 15 爬坡能力 25 20t尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 7 / 31 3.1.3驱动图表图 2 驱动对照图表尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 8 / 31 驱动图表说明：左侧图表为牵引功率曲线，给出了不同牵引力下的最大允许运行速度。右侧 图表给出了不同角度下，运载重量与牵引力的关系。在DC160Y机车行车电脑中
8、已将该载荷驱动图表写入到计算机控制程序中，计算机根据实际载荷质量和爬 坡角度自动计算出所需牵引功率和最大允许行车速度。 3.2起吊梁 起吊梁主体构件采用优质合金钢焊接而成，液压执行元件采用进口元器件。起吊 梁具有可靠性高、承载强度大、安全、操作简单、易于维护等优点。为保证起 吊安全，起吊梁具有起吊重量自动检测与显示功能，并能将数据传输到主控制 系统的控制面板上。 起吊梁主要参数 型号 QY40 最大载重(t) 40 外形尺寸（m） 13.5X1.8X0.7 额定工作压力(MPa) 12 起升速度(m/s) 2.6 重量（t） 4.5 3.3气动道岔道岔采用气动控制原理，司机可手动或在驾驶室上通
9、过遥控器，控制气动电 磁阀得电或断电，使气缸控制活动道轨的摆动与锁定，具有结构简单，安装与 维护方便，操控简单等优点。 3.4轨道及悬挂悬挂轨道采用I140E轨道，为增加安全可靠性，轨道腹板增大至8mm，承载 强度大幅提高。悬挂吊耳采用优质合金钢锻造而成。每根轨道焊后全部经过承 载强度测试，确保安全可靠。 3.5跟踪定位监测系统机车定位系统是采用基站与机车无线射频通信来获取机车位置、行车速度、 牵引力等机车信息，并以CAN总线及以太网组成的通讯网络传送到地面调度管 理中心，实现对机车的实时跟踪、监控、调度。 3.6悬挂轨道随车监控系统悬挂轨道随车监控系统采用射频通讯和锚杆应力智能传感技术、实时
10、获取运尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 9 / 31 行前方悬挂轨道锚杆的预紧力信息，实现机车对前方轨道的安全预警功能，遇 到锚杆失效安全预警时，提醒驾驶员实施紧急制动。 4. DC160Y防爆柴油机单轨吊机车主要功能特点及先进性 1）机车驱动控制系统采用电传、电液控技术，由CAN总线控制，实现了 指令控制运行和多重制动保护。 2）基于无线通讯网络的随车定位测控系统，兼容3G、WiFi、Mesh433无 线通讯等接口协议。井上调度中心可实现车辆定位、跟踪监控、信息调度功能。3）锚杆预紧力安全监测系统，能自动实时监测机车前方30米范围内锚杆 预紧力状况，当锚杆预紧力异常时，能及时预警及自动
11、停车，确保行车安全。 4）电控及保护系统采用冗余设计，机车运行更可靠和更安全。 5）控制计算机辅助驾驶系统设计，为上坡提供辅助动力和防溜车，驾驶操 作更安全、便捷。 6）行进倾角动态自动检测功能，控制计算机实现了动态牵引力控制。 7）具有动态载荷监测功能，起吊物重量可自动检测显示。 8）根据行进载荷大小和路面倾角的变化，计算机自动改变驱动轮夹紧力的 大小，降低了发动机能耗、减少了驱动轮的磨损。 9）机车采用分散驱动、制动和可变驱动自动控制，具有强劲的牵引力，载 荷可达 40t，坡角可达30度以上。 10）智能化仪表、LCD彩色图形化界面，动态显示机车运行工况。 11）随车司控气动道岔系统，方便
12、驾驶员在驾驶室内对行进轨道选择操作。尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 10 / 31 5. 单轨吊机车与无极绳运输、绞车运输方式的对比 煤矿辅助运输是指井下的材料、设备和人员的运输，有时也包括矸石的运 输。 多年来，我国煤矿辅助运输作业变化不大，基本上还是小绞车、回柱绞车、 小蓄电池机车在普通轨道上牵引卡车、运料或平板车，装载则是利用手动葫芦 或撬棍，甚至人推肩扛，占用大量人力物力，严重阻碍着矿井产量和劳动效率 的提高，与国外相比差距很大。例如大屯公司日产原煤800吨，辅助运输用工 月1000人，折合1万吨煤用工 1200人；而德国威斯特发伦矿日产1.5万吨煤， 辅助运输系统用工不到10
13、0人，折合1万吨煤用工不到70人，只相当于我国矿 井辅助运输系统用工量的1/17。自从发展综采机械化采煤以来，采煤机、运输机和液压支架等设备的单体 重量均很大，每个综采工作面设备总重量达10001200吨。一套重型综采设备， 我国用传统的运输设备和方法，从地面运至井下再安装到工作面，一般需要 800010000工班。某个工作面采完，全套设备搬至同一采区的新工作面，一般 需要40006000工班；而德国采用单轨吊辅助运输设备加上科学的劳动组织， 一般只需400500工班了。从综采设备搬家用工量上对比，我国目前比德国先 进矿井要多用1050倍工班。从矿井安全生产的角度看，辅助运输环节的薄弱往往是造
14、成伤亡事故的重 要因素之一，今年来我国调配煤矿伤亡事故中，辅助运输系统占2030%，仅次 于顶板事故而居第2位。煤矿辅助运输的落后，已成为制约建设现代化矿井和提高矿井全员效率的 最大障碍之一。发展单轨吊机车辅助运输机械化，不仅可以大量节省人员，减 员增效，增加工作面产量，大量减少设备搬家停运时间而提高设备利用率，从 而节约设备折旧或租赁费用，还能改善采掘工人和辅助作业的劳动安全条件， 所以煤矿辅助运输机械化是当前我国煤矿技术发展的关键和当务之急。 5.1 无极绳连续牵引车 无极绳运输属于钢丝绳牵引轨道运输的范畴。它是我国煤矿使用较早的一种 运输方式，在小煤矿，它作为主要运输机械；在大中型煤矿，
15、它作为辅助运输 机械。主要用于井下大巷实现材料、设备运输，特别适用于大型综采设备的运 输牵引，可适应于有一定坡度且起伏变化的轨道运输。尽管近年来出现了许多尤洛卡矿业安全工程股份有限公司*办事处 11 / 31 先进的诸如单轨吊车、卡轨车等辅助运输机械，但从总的使用数量上看，无极 绳辅助运输仍占主导地位。 无极绳运输的原理是将钢丝绳接成一个封闭圈，两端分别套在两个绳轮上， 其中一个绳轮为主动轮，另一个为张紧导向轮，当主动轮旋转时，靠其与钢丝 绳之间的摩擦力，牵引钢丝绳连续运输。系统配置有绞车驱动装置、张紧装置、 梭车、尾轮、压绳轮、弹簧压绳轮、托绳轮和转向装置等；系统直接利用井下 巷道底板有一定
16、坡度（ ）的直巷道或弯曲巷道系统，可实现材料、设备以 o 20 及液压支架整体运输。表1是SQ-90/90WY型无极绳连续牵引车技术参数一览表。 表1 SQ-90/90WY型无极绳连续牵引车技术参数一览表 由上面介绍可以看出无极绳优点是：适应性强、维护简单、价格便宜、能 够运输大型设备、能转弯、能适应10度以上倾角变化；其缺点是：运输线路固 定，运输距离一般小于两千米，对底板和轨道要求较高，断绳会导致重大运输 事故，运行需配备相应信号通信系统,自身能量损耗大。 5. 2 矿用调度绞车 矿用绞车是在矿井生产中不可缺少的重要生产设备之一，根据煤矿生产特 点，常用的绞车有：在倾斜井巷用来提升煤炭、矸石等物料的提升绞车；在平 巷保证车辆周转用来调度车辆之用的调度绞车；在采煤工作面用于各类机电设 备的搬迁、拆除和回收等；在平巷和缓倾斜井巷用来运送物料的无极绳绞车等。 矿用绞车又按不同的方式进行分类： （1）按照滚筒直径大小可分
