對(duì)無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)中壓繩裝置的改進(jìn)

張 磊

(西山煤電集團(tuán)公司 馬蘭礦，山西 太原 030000)

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

對(duì)無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)中壓繩裝置的改進(jìn)

張 磊

(西山煤電集團(tuán)公司 馬蘭礦，山西 太原 030000)

針對(duì)無(wú)極繩絞車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中存在的彈繩現(xiàn)象和繩輪掉落問(wèn)題進(jìn)行了分析，通過(guò)增加壓繩輪的拉緊彈簧數(shù)量和優(yōu)化壓繩裝置在運(yùn)輸系統(tǒng)中的布置，解決了壓繩輪彈出的問(wèn)題；通過(guò)在繩輪結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)擋銷，阻止軸隨輪轉(zhuǎn)動(dòng)，有效解決了壓緊螺母松動(dòng)的問(wèn)題。改進(jìn)后，壓繩輪損壞幾率降低，安全運(yùn)行得到了保障，壓繩輪的壽命得到了提高。

無(wú)極繩絞車運(yùn)輸；壓繩裝置；彈簧；擋銷

在諸多井下輔助運(yùn)輸方式中，無(wú)極繩絞車運(yùn)輸是一種重要的運(yùn)輸方式，它適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛，節(jié)省運(yùn)輸能耗，特別適用于長(zhǎng)距離、大運(yùn)輸量的材料、設(shè)備等的輔助運(yùn)輸，在傾角大、變坡多的工況下依然適用。近年來(lái)，煤礦井下機(jī)電設(shè)備越來(lái)越多，越來(lái)越大，如大型液壓支架、刮板輸送機(jī)等，這些設(shè)備都需要進(jìn)行輔助運(yùn)輸。與過(guò)去常用的小絞車接力、對(duì)拉運(yùn)輸?shù)冗\(yùn)輸方式相比，無(wú)極繩牽引車運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)明顯，運(yùn)輸中不用轉(zhuǎn)載，非常方便，是井下輔助運(yùn)輸未來(lái)的發(fā)展方向。

1 壓繩裝置存在的問(wèn)題

無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)組成示意圖見(jiàn)圖1，該系統(tǒng)由絞車、鋼絲繩、主壓繩輪組、副壓繩輪組、平托輪組、 張緊裝置等部分組成。其中，副壓繩輪組的繩輪一旦安裝好，就基本處于一個(gè)固定的狀態(tài)，而主壓繩輪組則不同，它的繩輪是用拉緊彈簧壓緊的，當(dāng)受到外力作用時(shí)，彈簧松開(kāi)，主壓繩輪組的繩輪就會(huì)張開(kāi)。根據(jù)實(shí)踐觀察，發(fā)現(xiàn)壓繩裝置在運(yùn)行中存在兩個(gè)問(wèn)題：1) 彈繩現(xiàn)象，即該運(yùn)輸系統(tǒng)在使用過(guò)程中，當(dāng)遇到巷道拐彎或者巷道坡度突然發(fā)生較大變化時(shí)，常常會(huì)發(fā)生鋼絲繩從壓繩輪中彈出的現(xiàn)象。2) 運(yùn)行中繩輪下方的螺母經(jīng)常松脫，導(dǎo)致繩輪從固定架上掉落。這兩個(gè)問(wèn)題勢(shì)必會(huì)形成較大的安全隱患，影響整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究分析，尋求解決辦法。

1—尾輪 2—副壓繩輪組 3—彎道輪組裝置 4—鋼絲繩 5—平托輪組 6—主壓繩輪組 7—梭車 8—張緊裝置 9—絞車 10—道岔圖1 無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)組成示意圖

2 對(duì)壓繩裝置的受力分析

無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)中的壓繩裝置主要由繩輪、托架、轉(zhuǎn)軸和拉緊彈簧4部分組成。其作用有兩個(gè)：1) 對(duì)鋼絲繩起導(dǎo)向作用。2) 壓住鋼絲繩。

為了分析系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)壓繩裝置的受力情況，分兩種情況進(jìn)行討論：1) 假設(shè)壓繩裝置安裝的巷道沒(méi)有坡度變化。2) 安裝的巷道有坡度變化。

2.1 安裝壓繩裝置的巷道沒(méi)有坡度變化

當(dāng)壓繩裝置安裝在沒(méi)有坡度變化的巷道中時(shí)，壓繩裝置的受力分析圖見(jiàn)圖2. 圖中F表示鋼絲繩的彈力，L表示F的力臂，設(shè)兩個(gè)壓繩輪1、2 的拉緊彈簧產(chǎn)生的預(yù)緊力分別為F1、F2，其力臂分別為L(zhǎng)1、L2.由于壓繩輪自身重力較小，可以忽略不計(jì)，因此作用于壓繩輪的總力矩可以表示為：

M=FL-F1L1

(1)

或

M=FL-F2L2

(2)

分析式(1)、式(2)可知，當(dāng)壓繩輪的總力矩M≥0時(shí)，壓繩輪壓緊；當(dāng)壓繩輪的總力矩M<0時(shí)，壓繩輪被分開(kāi)，這時(shí)鋼絲繩會(huì)彈出。

1—壓繩輪1 2—鋼絲繩 3—壓繩輪2 4—壓繩輪2的拉緊彈簧 5—壓繩輪1的拉緊彈簧 6—壓繩輪1的轉(zhuǎn)軸7—壓繩輪2的轉(zhuǎn)軸 8—軌道用墊板圖2 壓繩裝置的受力分析圖

2.2 安裝壓繩裝置的巷道有坡度變化

用α表示巷道坡度角，用β表示壓繩角，那么鋼絲繩向上的彈力可以表示為：

式中，T表示鋼絲繩的預(yù)緊力(靜態(tài)時(shí))或牽引力(動(dòng)態(tài)時(shí))。壓繩角β與巷道坡度角α呈正相關(guān)，即α越大則β就越大，反之，α越小則β就越小。根據(jù)彈力計(jì)算式(3)可知，β越大，sinβ就越大，從而F越大；T增大時(shí)，F(xiàn)也相應(yīng)增大。當(dāng)鋼絲繩沒(méi)有被牽引(即靜態(tài))時(shí)，T較小，F(xiàn)也較小；而當(dāng)鋼絲繩被牽引(即動(dòng)態(tài))時(shí)，T增加，引起彈力F也成倍增大，從而會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩從壓繩輪中彈出。

3 解決彈繩現(xiàn)象的措施

從受力分析方面找到了鋼絲繩彈出的原因后，可通過(guò)增加壓繩輪的拉緊彈簧數(shù)量和優(yōu)化壓繩裝置在運(yùn)輸系統(tǒng)中的位置布置解決彈繩現(xiàn)象。

3.1 增加壓繩輪的拉緊彈簧數(shù)量

將壓繩輪的拉緊彈簧由原來(lái)的一個(gè)改成兩個(gè)，采用兩個(gè)相同的彈簧并聯(lián)，它們產(chǎn)生的總拉力等于每個(gè)彈簧的拉力之和，也就是每個(gè)彈簧產(chǎn)生拉力的2倍，根據(jù)胡克定律：

式中：

k—單個(gè)彈簧的彈性系數(shù)；

Δx—每個(gè)彈簧的伸長(zhǎng)量。

式(4)中的T就是式(1)、式(2)中的F1、F2.

在選擇彈簧時(shí)，要先測(cè)量出鋼絲繩運(yùn)行中(含啟動(dòng)時(shí)刻)，牽引力F的最大值，再根據(jù)需要預(yù)留的安全系數(shù)，確定彈簧的彈性系數(shù)范圍，然后在此基礎(chǔ)上選擇合適的彈簧。

3.2 優(yōu)化壓繩裝置在運(yùn)輸系統(tǒng)中的布置

無(wú)極繩絞車運(yùn)輸系統(tǒng)中壓繩裝置安裝位置不同，受力狀況就不同。因此需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定最佳的布置方式。在荷載較大的地方，適當(dāng)增加壓繩裝置的數(shù)量，縮短每組壓繩裝置之間的距離；反之，在荷載較小的地方，每組壓繩裝置的距離可以適當(dāng)增加。

4 防止繩輪脫落的措施

針對(duì)運(yùn)行中壓繩裝置中的繩輪下方的螺母時(shí)常會(huì)松脫，導(dǎo)致繩輪從固定架上掉落的問(wèn)題，通過(guò)研究繩輪的結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，增加一個(gè)可以防止軸隨輪轉(zhuǎn)動(dòng)的擋銷，見(jiàn)圖3. 增加擋銷后，有效地防止了壓緊螺母的松動(dòng)和脫落。

1—繩輪 2—帶密封蓋軸承 3—擋銷 4—鎖緊螺母圖3 改進(jìn)后的繩輪結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié) 論

針對(duì)無(wú)極繩絞車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中存在的彈繩現(xiàn)象和繩輪掉落問(wèn)題進(jìn)行了分析，通過(guò)增加壓繩輪的拉緊彈簧數(shù)量和優(yōu)化壓繩裝置在運(yùn)輸系統(tǒng)中的布置，解決了壓繩輪彈出的問(wèn)題；通過(guò)在繩輪結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)擋銷，阻止軸隨輪轉(zhuǎn)動(dòng)，有效解決了壓緊螺母松動(dòng)的問(wèn)題。改進(jìn)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，減小了無(wú)極繩絞車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行中壓繩輪損壞的幾率，保證了運(yùn)行安全，提高了壓繩輪的使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 秦 潔.無(wú)極繩絞車轉(zhuǎn)彎與壓繩技術(shù)研究[J].中國(guó)科技信息，2010(13)：43-44.

[2] 王成學(xué)，劉 軍.無(wú)極繩絞車存在問(wèn)題及具體解決辦法[J].煤，2013，22(7)：39-41.

TD52

：B

：1672-0652(2017)07-0050-02

2017-06-08

張 磊(1987—)，男，安徽六安人，2012年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，主要從事浮選工作，(E-mail)1434414382@qq.com