某型矿用防爆柴油机的设计研究

１ 柴 油 机 ；－ 机 架 ； － 气 栅 栏 ； 一 ２后 ３进
４ 散热器组 ；一 一 ５ 排气栅栏 ；一 ６ 废气处理箱
图 ３ 防爆柴油机布置图
由于薄 煤层 巷 道 的特 色 工 况 ， 意设 计 低矮 型 运 特 输车辆 ， 本型防爆柴油机 即为此设计。由于其特殊 的 使用环境 ， 致使其结构更加复杂 ， 设计 的难度加大。为 了保证运输车辆的高可靠性 ， 高通过性 ， 必须将防爆柴
图 １ 防 爆 柴 油 机 工 作 原 理
防爆 柴油 机 主要 由柴油 机本体 、 防爆 进 气系统 、 防
爆排气系统 、 冷却系统 、 辅助系统组成。防爆进气系统 包括 空气 滤清 器 、 压器 、 气关 断 阀 、 增 空 中冷 器 、 气栅 进 栏及其管路组成等 ； 防爆排气系统包括水冷式排气歧 管、 软连接水冷式排气管、 排气防爆栅栏 、 废气处理箱 、 尾气管等 ； 冷却系统包括风扇 、 散热器组 、 热交换器及 其 控制 阀 与管路 组成 ， 图 ２ 示 。 如 所 辅 助 系统 中 自动保 护 装置保 证 防爆柴 油机 在各参 数 出现超过最高限值 的情况时 ， 防爆柴油机能及时 自 动停机。 自动保护装置 由燃油切断装置 、 进气切断装 置、 直感式传感器 、 气压气动和液压压力 阀组成； 补水 系统保证 防爆柴油机在运行过程中 ， 对废气处理箱进 行实时补水保证尾气 的净化冷却处理ｒ － 。补水形式主 要有 两种 ， 重力 加水 和加 压补 水 。
步 入 ２ 世 纪 ， 国的 煤 炭 产业 取 得 了长 足 的 发 １ 我 展， 在煤 炭 开采 过程 中 ， 械化程 度越 来越 高 。某型 防 机 爆 柴 油铲 运 机 作 为一 种 特殊 的矿 山机 械 ， 些年 来 在 近 煤矿 井 下无 轨辅 助运 输 中得到 了广 泛 的使 用 。该种 机
布 置 １ 防爆 柴油机 一 般工作 原理 及组 成 防爆柴 油机 工作 原理 主要是 让 空气通 过 防爆进 气
ｌ柴油机本体 ；一 一 ２ 防爆排气系统 ；－ ３ 防爆进气 系统 ； ４ 冷却系统 ；一 一 ５ 支撑组 ；一 ６ 管路
图 ２ 防爆 柴 油 机 组 成 图
２ 某 型柴油 铲运 机 防爆柴油 机布 置
２ １ 年 ８月 ０２
油机各部件布置在更有 限的空间内， 这就为防爆柴油 机 从 空 间 布 置 到性 能 设 计 都 提 出了更 高 的要 求 ， ３ 图 为 某 型运 输 车辆 后 机架 与 防爆柴 油 机 布置 图 ， 中虚 图 线表 示机 架 ， 实线 表示 防爆 柴油 机 。 防爆柴 油 机 由柴油 机 、 气 栅栏 为主 的 防爆 进 气 进 系统 、 气栅 栏与废 气 处理箱 为 主 的防爆 排气 系统 、 排 散 热 器 组 为 主的 冷却 系 统 和辅 助 系统 组 成 ， 系 统 在后 各 机 架 上 固定连 接 ， 组成 防爆柴 油机 动 力装 置 ， 图 ３ 如 所 示 。 图 ３中 ， 了保 证 整 车 的通 过 性 以及 驾驶 员 的视 为 野等整车设计参数 ， 机架在宽度 、 高度 、 长度都有严格 的要求 ， 防爆柴油机各 系统部件都必须布置在有 限的 空间安装 ， 为此 ， 防爆柴油机在设计过程中充分考虑 该 整车总体要求与 自 身设计需要 ， 保证防爆柴油机性能 ， 对 各 部 件进 行 紧 凑性 设 计 。 防爆 进气 系统 中 ， 气栅 进 栏 安 装 在进 气 歧 管 的连 接 法 兰上 ， 气关 断 阀安装 在 空 进 气栅 栏之 前 的管路 上 ， 且进 气栅 栏采 用 圆形结 构 ， 并 尽 量 增 大通 气 面 积 而缩 Ｊ ￣形 几何 尺 寸 ， 气 关 断 阀 Ｊ＇ ，ｔ － 空 保 证 在 防爆 柴 油机开 关 阀切 断 隋况 下 ， 可靠切 断进 气 ； 防爆排气系统中， 采用水冷式排气歧管 、 软连接水冷式 排气管 以便 于安装布置 ； 废气处理箱采用方形箱体结 构充 分利 用机 架空 间 ， 置 于柴油 机一侧 ， 侧 排气栅 栏 位 于废 气 处 理箱 后 方便 于排 气方 向控 制 ； 却 系统 不 同 冷 与传统 的布置形式——布置在柴油机正前方 ， 采用侧 置 于 柴 油 机 一 侧 的方 式 ， 以单 马 达 或 多 马 达 为 驱 动 源 。这 种 方式 布 置灵 活 ， 短 了整个 防爆 柴油 机 在 轴 缩 向的总体 尺寸 ， 使铲 运机 的视 野 大大提 高 。 ３ 防爆柴 油机 性能 分析 防爆 柴 油 机 作 为 特 种 柴 油 机 ， 在 普 通 型 柴 油 是 机上 局部 改造 而成 。在 对原 机局 部结 构进 行改 造及 进 排气系统 的重新设计后 ， 然对原机性能造成一定程 必 度 的破 坏— — 功 率 、 矩 、 放 ， 扭 排 因此 在 改 造本 机 局 部 结构 与进 排气 系统 过程 中必 须考 虑到性 能 损失 与整 机 防爆要求的平衡。
系 统对 空气 进行 除尘 阻火 后进入 符合 防爆 要求 的柴 油 机本体中与柴油混合燃烧 ， 燃烧后 的废气通过防爆排
气系统实现降温 、 除尘 、 消声 、 阻火等过程 ， 最后排到空 气 中， 图 １ 如 所示 。
空气Ｅ 爆进 Байду номын сангаас 气系统 柴油机本体 防 排气 匕】空气 匕） 匕） 爆 系统
使 用 ， 证 了该 防 爆 柴 油 机 设 计 的 可 行性 。 验
关键词 ：防爆 柴油机 ； 系统布置 ； 设计 中图分类号 ： Ｄ ８ Ｔ ６４ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ ３ ７ ３ ２ １ ）４ ０ ２ — ３ １０ — ７Ｘ（０ ２ ０ — ０ ８ ０
Ｏ 引 言
械的使用 ， 减轻 了工人 的劳动强度 ， 增强了煤炭开采 的 安全性 ， 提高 了煤炭生产效率 ， 发挥着不可替代 的作 用 。防爆柴油机作为防爆柴 油铲运机 的原动力部件 ， 不仅 需 要 比普 通 柴油 机 具有 更 高 的可 靠 性 ， 且还 需 而 要更高的安全性能等， 因此 ， 这就为防爆柴油机的设计 提出更高的要求 ， 同时也增加 了设计的难度 。 本文 在 阐述 了防爆 柴油 机 的一般工 作原 理 的基础 上 ， 重研 究 某 型 防爆 柴 油铲 运 机 防爆 柴 油机 的设 计 着
收稿 日期 ： ０ ２ ０ — ２ ２ １— ５ ０ 作者简介 ： 思恭 （９ ３ ） 男， 段 １８ 一 ， 山西祁县人 ， 助工 ， ， 本科 主要从 事煤矿 井下无轨辅助运输的设计研 究工作。
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第４ ￣（ 第 １８ Ｊ１总 ／ ２ 期）
段 思恭 ： 某型矿 用防爆柴油机的设计研 究
段 思恭
（ 中国煤炭科工集 团太原研究 院， 煤炭采掘机械装备国家工程试验室 ， 山西 太原 ０００ ） ３ ０ ６
摘
要： 在概述 防爆 柴油机特 殊性 的基础上 ， 针对 某型 防爆 柴油铲运机 用防爆 柴油机 的具体要 求， 分析提 出了防爆
柴油机各 系统在设计过程应考虑 的因素， 解决 了防爆 柴油机在 铲运机上的安装布置 问题 。通过在该机 型上的成功
第 ４ （ 第 １８ ） 期 总 ２期
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机 械 管 理 开 发
ＭＥＣ ＨＡＮＩ ＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥ Ｏ ＶＥ ＰＭＥＮＴ
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某型矿 用防爆柴油机的设计研究