紧凑型防爆柴油铲运机防爆柴油机设计

中装入 一定量 的水 ，当废 气排 出后流经 ３个部 件处理
后 ，其 排气温 度可 降低 到许 可 值 ７ Ｏ℃ ，同时 排气 中 的颗粒 物在废 气处理 箱 中沉淀达 到除尘 的作用 。 废 气处理 箱尾部 装有 排气 防爆 栅栏并 装有水 ，因
此 当废 气经过该 部件 后会 产生较 大 的排气 背压 （ 排气 管 中的压力损 失可 以忽略 ） ：
滑油 的失效 。
其 中 ：Ｐ为气 缸内压力 ；Ｔ为气 体 温度 ；Ｖ 为单 气 缸
排量 ；Ｒ为气体 常数 。 假 设在 原进气 系统加 装进气 栅栏 后 ，进 入气缸 内 的空气 温度 不变 ，则 ：
ｍｏ ｐ 。 … … … … … … … … … … … … … … … （ ） ｃ ２
中 图分 类号 ：Ｔ ４ ２ ４ Ｄ ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
，
０ 引 言
辅助 系统 中 自动保护装 置 的作用 是在各 参数 出现 超过最 高 限值 的情 况 时 ，使 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 压和液 压压 力阀组 成 。
１ 防爆 柴油机 的工 作原理及 组成
是为适应薄煤 层及 窄巷 道而 开发设 计 的。 由于其 特殊 的使用环境 ，致使其结 构更 加复杂 ，设 计 的难 度更 大。 为 了保证铲运 机高 的可靠 性 和高 的通 过性 ，必须 将 防
爆柴油机各部 件布 置在 更有 限 的源自文库 间 中 ，这 就为 防爆
的燃烧 ，降低了柴油机的性能 。因此在设计 防爆进气 系
统时应重视进气栅栏对进气压力损失的影响 。
３ ２ 防爆排 气 系统性 能分析 ．
１ 一水 散 热器 ｝２ 油散 热 器 ；３ 一 一风 扇 ；４ 导风 罩 一
防爆柴油机表 面温 度要 求低 于 １０℃ ，排气 温度 ５
要求小 于 ７ Ｏ℃ ，原柴 油机 排气 口温度高于 ３ ０℃，远 ０
大于 １ Ｐ ，排气 背压 的大小通 常用 实验测得 。 ０ｋ ａ
图 ３ 进 气 栅 栏 结 构 示 慝 图
进入气缸中的空气质量 ｍ可按气体状态方程估算 ：
一Ｐ （ ＲＴ） 。 … … … … … … … … … … … （ ） １
３ ３ 冷 却 系统 性 能 分 析 ．
冷 却 系统 是保 障防爆 柴油机 正常稳定 运行 的重要 辅助 系统 ，它 通过冷 却水 的循环 带走 防爆 柴油机 运转 过程 中散发 出来没有 转化 为机械 能 的多余 的热量 ，从 而避免 因大量 热量 的累积 而造成 的金属疲 劳脆化 和润
２ ０４ ０ ．
［］ 张 春林． 械创 新 设 计 ［ ． 京 ： 械 工 业 出版 社 ， ２ 机 Ｍ］ 北 机
１ ９ ９９ ．
压管 的散热问题 ，设 计时定 制 了两个铝合金部件 ，大功 率器件通过和铝合金部件和外壳相连达到散热的效果 。
６ 结 论
［ ］ 沈其文 ， ３ 徐鸿本． 机械制造 工艺禁忌［ ． Ｍ］ 北京 ： 机械工 业
需要 比普通 柴油 机具有 更高 的可靠 性 ，而 且 还需要 更 高 的安全性 。这 就 为防爆 柴油机 的设计 提 出 了更 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 ，着 重研 究 了紧凑 型
防爆柴油 铲运机防爆柴油机的设计布置 。
２
１ 一后 机 架 ；２ 散 热器 组 ；３ 进气 栅 栏 ；４ 废 气 处 理 箱 ； 一 一 一
５ ～排 气 栅 栏 ；６ 柴油 机 一
图 ２ 防爆 柴 油 机 布 置 图
如图 ２所示 ，该 防爆 柴油机 由柴 油机 、 以进气 栅 栏 为主 的防爆进气 系统 、以排气 栅栏 与废气 处理 箱为
［ ］ 孙 晓林 ． 料 模 具 设 计 教 程 ［ ． Ｅ ： 京 交 通 大 学 出 ５ 塑 Ｍ］ ｊ 京 北
版社 ， ０８ ２０．
［ ］ 沙 占友 ． 型 开 关 电源 设 计 与 应 用 技 术 ［ ． 京 ： 子 ６ 新 Ｍ］ 北 电
工 业 出版 社 ，２ ０ ． ０４
样 机 。该 电源结 构紧凑 ，外形 美观 ，性能 可靠 ，使用 携 带方便 。该设计 正在 申请 国家发 明专利 （ 专利 申请
圆形 结构 ，以尽量增 大通气 面积而 缩小外形 几何 尺寸 ，
为某 紧凑 型防爆 柴油铲 运机用 防爆 柴油机 的防爆排 气
系统示 意图。
空气关断 阀保证在 防爆柴油机开关 阀切 断的情况下 ，可
靠地切 断进气 ；防爆排气系统 中，采用水冷式 排气歧 管
和软连接水冷式排气管以便于安装布置 ；废气 处理箱 采
紧凑 型 防爆 柴油铲运机 防爆 柴油机设计
孙 好 功
（ 宝钢 集 团 南京 梅 山矿 业 分 公 司 ， 江 苏 南京 ２ ０ ４ ） １ ０ １ 摘 要 ：在 概 述 了 防爆 柴 油 机特 殊 性 的基 础 上 ，针 对 紧 凑 型 防爆 柴油 铲 运 机 用 防爆 柴 油机 的具 体 要 求 ，分 析 了 防爆 柴 油 机 各 系统 在 设 计 过 程 中应 考 虑 的 因 素 ，解 决 了 防爆 柴 油机 在 紧凑 型 防爆 柴 油 铲 运 机 上 的 安装 布 置 问 题 。 通 过 在 实 际 车辆 的成 功使 用 ，验 证 了该 防爆 柴 油 机设 计 的 可行 性 。 关键 词 ： 紧凑 型 ；铲 运 机 ； 防爆 柴 油机 ；设 计
ｐ － Ｐ ￣＋ 水。 压－ ｍ ……… ……… ……… …… （） ４
气 道产 生 回火现象 ，因此 防爆柴 油机 的进气 系统必 须
安 装进 气栅栏 ，其结 构示 意 图如 图 ３ 示 。 所
进 口
其 中 ：Ｐ 为 工 作 时 水 产 生 的 压力 ；Ｐ 栏为排 气 防爆 水 栅
栅栏产 生 的压 力 。排 气背 压越大对 柴油机 性能影 响越 大 ，不 同柴油 机对排 气背 压的要 求各不 相 同，通 常不
出 版社 ， ０ ５ ２０ ．
［ ］ 卢颂峰 ， ４ 王大康． 机械设计课 程设计［ ． Ｍ］ 北京 ： 北京工 业
大 学 出版 社 ，２０ ． ０１
本 自动 收线式 充 电器 能利用 一只 卷弹簧 将输 入线
和输 出线分 别 自动 卷绕在 各 自的绕线 盘上 ，结构 紧凑
合理 ，可有 效缩小 笔记本 电源 及其 电源线 的整体 收纳 体积 ，外形 美观 ，便于 收存及 携带 。经过 近两年 的努 力 ， 自动 收线式笔 记本 电源 已研 究设 计完成 并制造 出
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孙好 功 ：紧凑 型 防爆 柴 油铲 运 机 防爆 柴 油机 设 计
・ ５ ８ ・
中 ，进 气栅 栏安装 在进 气歧 管的连 接法 兰上 ，空气关
远 高于防爆要 求 ，因此 必 须 进行 隔 温 降温 处理 。图 ４
断 阀安 装在进气栅栏之前 的管路上 ，并且进气栅栏采用
图 ５为某 紧凑 型防爆 柴油铲 运机用 防爆柴 油机 的 散热器 组示意 图 ，该 散 热器 由水散 热 器 、油 散热 器 、 风扇 和导风罩 组成 ，采用 液压双 马达驱 动 。
气缸 压力 Ｐ可 以表 示为 ：
ｐ— Ｐ 一 坍 损 ０ 栏 失一 原。 … … … … … … … … … （ ） ３
主 的防爆排 气系统 、以散 热器组 为 主的冷却 系统 和辅
卜一 油 机本 体 ；２ 防爆 排 气 系 统 ；３ 柴 ～ 一防 爆 进 气 系统 ；
助 系统 组成 ，各 系统在后机 架上 固定 连接 ，组成 防爆 柴油机 动力装 置 。防爆柴油 机在设 计 过程 中充分考 虑 整 车的总 体 要 求 与 自身设 计 的需 要 。防 爆 进 气 系 统
用方形箱体结构 以充分利用机架空 间，侧置 于柴油机 一 侧 ，排气栅栏位于废 气处理 箱后方便 于排气 方 向控 制 ；
冷却 系统布置在柴油机正前方 ，采用侧置于柴 油机一侧
的方式 ，以双 马达或 多 马达 为 驱 动 源，该 方 式布 置灵
活 ，缩短 了整个 防爆柴油机在轴 向的总体尺寸 。
号 ２ １ １ ０ ８ ０ ． ） ０ ０ ０ １７ ３ ９ 。
参考文献 ：
好 。高压 、大功率器 件 与低 压 、小 功率 器 件分 别布 在
印制板的两 面 。由于 此开 关 电源采 用 全 密封 结 构 ，功 率 较大 ，所以在设计时必须考虑大功率器件开关管和稳
［］ 范 顺成． 械设 计基 础 ［ ． 京 ： 械 工 业 出版 社 ． １ 机 Ｍ］ 北 机
图 ５ 防 爆 柴 油 机 的散 热 器 组 示 意 图
（ 下转 第 ８ ８页 ）
・
８ ・ ８
机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ０ １年 第 ６期
形 ，因此 Ｐ Ｂ板设计 时采用 双面 都放 置元器 件 ，把 每 Ｃ 个功能 组的元器 件放 置在 一起做 到 布线最 短 ，性能 最
４ 一冷 却 系 统 ；５ 一支 撑 组 ；６ 管 路 一
图 １ 防爆 柴 油 机 组成 示 意 图
收 稿 日期 ：２ １— ９ １ ；修 回 日期 ：２ １— ０ １ ０ １０— １ ０ １１ — １
作者简介 ：孙 好功 （９ ８）男 ， １ ７ 一， 河南商丘人 ， 工程师， 硕士 ， 主要从事机械设备的检修和管理工作 。
第 ６期 （ 第 １ ９期 ） 总 ６
２１ ０ １年 ｌ 月 ２
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ Ｅ ＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ ．６ Ｄｅ ． ｃ
文章 编号 ：６ ２ ６ １ （ ０ １ ０ — ０ ４ ０ １ ７－ ４ ３ ２ １ ）６０ ８ — ２
其 中 ：Ｐ 为 当地大 气压 力 ；Ｐ 。 原为 原进 气 系统 压 力 损 失 ； 栅 损 为进气 栅栏 压力损 失 。 栏失
由式 （） ２ 、式（ ） 以看 出 ，加装进气栅栏后 的防爆 ３可
进气 系统 比原进气系统产生了新的压力损失 栅 损 ，在 栏失
相同情况下进入气缸 中的空气质量减少 ，影 响了柴油机
四冲程往 复式 柴油机 是依靠 吸人 纯净 空气 ，在 气 缸 内和柴油 油雾形 成混合 气 ，采 用压 燃 的点火方 式点
火燃烧 。在 ４个 冲程 中存 在气 门叠角 即进气 门、排 气 门 同时处 于开启状态 ，燃 烧 的燃 气有 可能逆 行经过 进
（ 内层过 气外 层过水 ） ；废气 处理 箱采用 箱体结 构 ，其
２ 紧凑型 柴油铲 运机 防爆柴 油机布 置 紧凑 型柴 油铲 运 机 作 为井 下 无轨 辅 助 运 输设 备 ，
紧凑 型防爆柴油铲运机作 为一种 特殊 的矿 山机械 ，
近年来在煤矿井 下无轨 辅助运 输 中得 到了广泛 的使用 。
防爆柴油机作 为 防爆柴 油铲运 机 的原动 力部 件 ，不仅
３ 紧凑型柴 油铲运 机 防爆柴油 机性 能分析
３ １ 防爆进 气系统性 能分析 ．
１ 一进 排 气 岐 霄 ；２ 水 冷 排气 暂 ；３ 一 一废 气 处理 箱
图 ４ 防爆 柴 油 机 的 防爆 排 气 系统 示 意 图
该 系统 主要 由进 排气 岐管 、水冷排 气管 、废气处 理箱组 成 ，进 排 气 岐 管 、水 冷 排 气 管采 用 双 层 结 构
防爆 柴油机主要组成示意图如图 １ 所示 。空气通过 防爆进气 系统进行除尘阻火后进入符合防爆要求 的柴油
柴油机从 空 间布 置 到性 能设 计 都 提 出了更 高 的要求 。
图 ２为某 紧凑型铲运机 后机架 与防爆柴油机布 置图 。
】 ２ ３ ４ ５ ６
机本体中与柴油混合燃烧 ，燃烧后的废气通过 防爆排气 系统进行降温 、除尘 、消声 、阻火 ，最后排到空气 中。