摘要：针对煤矿井下支架搬运车司机在停机时经常忘记关闭电源开关造成蓄电池溃电的问题，基于支架搬运车电气系统与气动系统设计原理，研究开发了一种适合煤矿井下支架搬运车工况特点和工作环境的电源开关自动控制装置。改进设计后结果表明：增加了电源开关自动控制装置减少了驾驶员起车、停车的操作；延长了蓄电池使用寿命；为后续支架搬运车设计提供借鉴。
关键词：支架搬运车；电源开关；自动控制；蓄电池溃电；气动控制
传统支架搬运车上电源开关都是机械控制开关，起车时需要驾驶员专门打开电源开关，停车时必须手动关掉电源。在实际使用中，驾驶员在使用完车辆之后，柴油机熄火后经常会忘记关闭电源开关，造成蓄电池馈电，甚至造成蓄电池电压严重不足影响车辆下次正常使用。为确保车辆正常使用，需要对支架搬运车电源开关控制方式进行技术改进。
１支架搬运车电气系统介绍
支架搬运车电气系统由矿用隔爆电磁阀、煤矿用柴油机车保护装置、电源开关、矿用隔爆型备用电源箱、隔爆型发电机调节器、隔爆型永磁发电机、前远光灯、后信号灯、照明开关、前近光灯、后远光灯和前信号灯组成，其中矿用隔爆型备用电源箱由两块２４Ｖ蓄电池组成，在车辆启动状态下，蓄电池由交流发电机充电，保证车辆正常供电。柴油机车保护装置适用于含有甲烷和煤尘的煤矿井下场所，但周围环境中不得含有破坏金属或绝缘的活动性化学物质。主要用来对柴油机车的排温、转速等行车参数进行监测，当相关参数超过允许范围时，提供声光报警功能，而且可以将装置的开关量输出接至柴油机车进气路上的电磁阀，以此来控制电磁阀的开合。柴油机保护装置主要由主机、显示器、温度元件、压力元件、液位元件、转速原件瓦斯传感器、断气电磁阀和润滑电磁阀组成，另外两个电磁阀供电是由电源箱直接供电，保护主机仅提供动作信号。电源开关负责电气系统通断，传统支架搬运车上一般安装机械控制开关，电源开关旋钮通常在关闭状态，车辆启动后将旋钮向逆时针方向旋转，电源打开，保证电气系统正常供电，车辆停止工作后，将旋钮顺时针旋转，关闭电源，以免造成蓄电池溃电，影响下次车辆正常使用。
２电源开关控制分析及改进设计
２．１传统电源开关存在问题
电源开关控制方式大致分为机械控制和自动控制两种，常用机械控制开关在通常情况下驾驶员在起车前，需要转动旋钮打开电源，整个电气系统通电；车辆使用完之后需要再次转动电源开关旋钮，关掉电源。有时候驾驶员在关掉柴油机之后很容易忘记关闭电源开关，造成了蓄电池溃电，影响了电池使用寿命。因此要解决蓄电池溃电的问题，需要改进电源开关控制方式，采用自动控制方式。在现有条件下，大部分自动控制开关都是通过电气控制器来实现的，而煤矿井下支架搬运车柴油机启动系统是气启动系统，利用传统的电气自动控制开关是不能实现的，需要设计气控电源开关。
２．２支架搬运车气动系统及控制电源开关原理
２．２.１支架搬运车气动系统原理
储气罐为气动系统储存高压气体，用作气动系统动力源，罐体上安装有安全阀、放水球阀、充气球阀和单向阀，安全阀控制气动系统最高压力，放水球阀用于将储气罐内积水排出，充气球阀用于储气罐与外界高压气源的通断，单向阀安装于储气罐和空压机之间，防止储气罐内高压气体通过空压机泄气，空压机一般为柴油机自带，在发动机启动情况下经过单向阀给储气罐充气，保证了储气罐内有足够的气压。总截门为储气罐与气动系统总开关，控制气动系统气源通断。储气罐内的气体经过总截门分为两路，一路通过空气单元，起到过滤、去除水分的作用，另一路通过Ｙ型过滤器到延时阀，最后到达启动马达。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆气压表检测显示气动系统压力。开关阀１７控制去启动阀气源，柴油灭火缸与风门灭火缸分别控制风门与油门的接通和关闭。支架搬运车保护系统主要采用的是电保护系统，电保护主要通过电磁阀、风门灭火缸和柴油灭火缸，车辆启动后，电磁阀得电，风门灭火缸和柴油灭火缸推出，将风门与油门打开，车辆可以正常启动，如果柴油机某一项指标不正常，保护主机接受到这一信号，电磁阀失电，进而去灭火缸的气体通过电磁阀泄气，柴油灭火缸和风门灭火缸分别在弹簧力作用下复位，将风门和油门关闭，柴油机熄火，进而保护了柴油机。摁下启动阀，从开关阀的高压气体将延时阀打开，高压气体经过过滤器进入启动马达，推动马达旋转，启动马达与发动机飞轮连接粘合，发动机正常启动；关闭开关阀，风门灭火缸与柴油灭火缸内的气体泄气，风门灭火缸与柴油灭火缸通过气缸内部的弹簧自动还原，气门与油门关闭，柴油机熄火。
２.２.２气动控制电源开关原理
结合煤矿井下支架搬运车的使用特征以及柴油机启动系统，在气动系统中引入了摆动气马达，将柴油机启动系统与电源开关相互关联起来，驾驶员每次在启动车辆时首先将总截门打开，然后打开开关阀，摆动气马达接在开关阀后面，摆动气马达随着开关阀的通断反复转动，将电源开关与摆动气马达连接，开关阀打开，摆动气马达旋转，电源开关打开，电磁阀得电，摁下启动阀，车辆就可以正常启动；开关阀关闭，摆动气马达在弹簧力作用下复位旋转，电源开关关闭，电磁阀失电，柴油灭火缸和风门灭火缸复位，气门和油门关闭，柴油机熄火。在起车时，驾驶员首先打开开关阀，高压气体作用于摆动气马达，摆动气马达带动电源开关一起转动，电源打开，支架搬运车电气系统启动；停车时，关掉开关阀，切断气源，摆动气马达自动复位，电源开关跟随摆动气马达一起动作，电源切断，电气系统停止工作。因而，驾驶员在工作中只需关心发动机的启动和停机，节省了起车时间，解决了停车时忘记关掉电源开关造成蓄电池溃电的问题。
２.３气动电源开关控制装置设计
气动电源开关控制装置主要包括了摆动气马达和电源开关，通过起车时开关阀通断来控制摆动气马达的动作，摆动气马达带动电源开关一起动作，进而控制电源开关的通断。利用摆动气马达连接了发动机启动装置与电源开关，驾驶员在起车（停车）时只需关心发动机的启动（停机），而不需关心电气系统的启停。
气动电源开关控制装置主要包括摆动气马达、安装板、连接轴和电源开关。摆动气马达固定在安装板上，摆动气马达通过连接轴与电源开关连接，电源开关固定在安装板另一侧，安装板固定在车辆机架上，中间通过一连接轴过渡连接，一端连接电源开关，一端连接摆动气马达，起车后，摆动气马达旋转带动连接轴转动，连接轴带动电源开关动作，电气系统开始工作。
结语
通过分析支架搬运车电气与气动系统，本文根据支架搬运车启动特性，设计了电源开关自动控制装置，改进后电源开关已经在支架搬运车上成功应用，这一应用有效解决煤矿井下支架搬运车在停机时忘记关电源开关造成蓄电池溃电的问题，可以延长蓄电池使用寿命，提高整机工作效率，为目前煤矿井下支架搬运车的正常使用提供保证，对支架搬运车的节能环保具有很重要的意义，此外，该电源开关自动控制装置对车辆上蓄电池的使用寿命提供了强有力的保障，并随着在煤矿井下车辆的广泛普及应用，对煤矿井下正常生产具有积极意义，这一改进设计也得到了使用者的认可，为支架搬运车生产企业单位赢得了市场与认可。
参考文献：
[1]张彦禄．我国防爆无轨胶轮车辅助运输的应用与启示［Ｊ］．煤炭工程，２００６，３８（６）：３９－４３．
[2]雷煌．综采工作面快速搬家成套装备与技术的应用［Ｊ］．煤炭科学技术，２００８，３６（４）：１－３．
[3]王明先．一种新型机动车用电子开关研制成功［Ｊ］．汽车电器，２０１３（２）：３１－３３．
论文作者:马八生
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/13
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