氣控絞車排繩器在礦井絞車排繩中的研究與設計

吳新選 侯中敏 毛玉鵬 楊 文 陳寶衛

（1.陜煤集團澄合礦業有限公司王村煤礦，陜西省渭南市，710089；2.陜西斯克達環保動力機械有限公司，陜西省西安市，710005）

氣控絞車排繩器在礦井絞車排繩中的研究與設計

吳新選1侯中敏1毛玉鵬2楊 文2陳寶衛2

（1.陜煤集團澄合礦業有限公司王村煤礦，陜西省渭南市，710089；2.陜西斯克達環保動力機械有限公司，陜西省西安市，710005）

針對礦井絞車在運輸過程中存在的排繩亂、鋼絲繩壽命低以及容易造成安全事故的問題，本文根據井下自身環境設計了一種氣控絞車排繩器。介紹了該種氣控絞車排繩器結構、功能及工作原理，分析了其技術狀況和社會效益。

氣控 礦井絞車 排繩器 輔助運輸

在礦井采區斜巷及采煤工作面巷道中，礦井絞車是礦井物料、設備、矸石等提升運輸的主要工具。礦井絞車安裝位置不正和礦井絞車安裝在軌道一側容易使絞車在工作時出現鋼絲繩排繩不整齊，進而造成壓繩、亂繩和鋼絲繩相互擠壓的現象，不僅降低了鋼絲繩的使用壽命，而且在斜巷運輸中極易出現剁繩現象造成嚴重的安全隱患。目前，市場上出現的排繩器種類較多且各有優缺點，本文設計的氣控絞車排繩器有效地解決了上述問題，確保了井下的運輸安全。

1 已有排繩器性能分析對比

目前，解決礦用絞車排繩亂的主要技術方法有整體式排繩器和分離式排繩器兩大類。

1.1 整體式排繩器

整體式排繩器是指排繩器與絞車同為整體，不可分離，排繩器所需動力一般來自絞車自身動力。整體式排繩器出現的結構形式主要為以下3種。

（1）絞車＋減速器＋齒條推動。這種結構形式的排繩器是在絞車輥筒上安裝齒圈或鏈輪，通過齒輪或鏈條將動力傳輸到減速器中，經過適當的變速后將旋轉運動變為齒條的直線移動來推動鋼絲繩強制排繩。這種控制方式具有結構復雜、尺寸大、制造成本高以及維護性能差等特點，并且在減速器確定之后只適用于同一種型號的絞車。

（2）絞車＋減速器＋絲杠螺母推動。這種結構形式的排繩器控制方式與絞車＋減速器＋齒條推動類似，也是最終將輥筒的旋轉運動轉變為螺母的特定直線運動，從而推動鋼絲繩強制排繩。

（3）絞車前加擋輥。絞車前加擋輥是用于調整鋼絲繩中心線與絞車輥筒中心線的垂直度，但由于擋輥是固定不動的，不能隨著鋼絲繩的左右移動而移動，因此不能從根本上解決排繩亂的問題。

1.2 分離式排繩器

分離式排繩器是指排繩器與絞車各為一體，相互分離，排繩器所需的動力是由其它動力裝置提供。分離式排繩器的結構形式主要為絞車＋液壓缸推動＋液壓元件控制。它是通過液壓缸桿的特定移動來推動相應裝置，從而推動鋼絲繩達到強制排繩的作用。此種控制方式結構較為簡單，易于控制，但由于需要一套油站系統，這使得排繩器的整體成本增高，不利于普遍推廣。

綜上所述，結合現有整體式排繩器和分離式排繩器的結構形式及其優缺點，根據礦井下的實際環境，設計了一種結構形式為絞車＋氣缸推動＋氣動元件為控制方式的氣控絞車排繩器。這種控制方式也是通過氣缸桿的特定移動來推動相應裝置，從而推動鋼絲繩達到強制排繩的作用。這種控制方式結構簡單且易于控制，可以直接利用壓縮空氣作為動力源，減少了一套專門用于氣缸運動的氣站系統，相比液壓推動控制方式其成本大大降低，有利于普遍推廣。

2 氣控絞車排繩器結構、結構功能及工作原理

2.1 氣控絞車排繩器結構

氣控絞車排繩器主要包括氣缸、立輥支撐座、橫輥支撐座、底座以及氣動控制設備組成。氣缸由氣缸支座連接支撐，氣缸桿通過鉸鏈連接在立輥支撐座上。立輥支撐座上裝有支撐軸，并通過裝在支撐軸上的滾動軸承支撐在導軌板、導向板和壓板之間，立輥支撐座在其間由氣缸桿推動往復移動。橫輥兩端安裝有回轉軸承，回轉軸承安裝在兩個橫輥支撐座上，兩個橫輥支撐座又通過螺釘安裝在支撐槽鋼側面，橫輥可繞其軸線旋轉。氣控絞車排繩器結構圖如圖1所示。

2.2 氣控絞車排繩器結構功能

（1）氣缸。氣缸主要用于動力輸出，主要功能是將壓縮空氣轉換為氣缸活塞桿移動的動能，拉動或推動立輥支撐座實現強制排繩。

（2）立輥支撐座。立輥支撐座主要由兩個立輥（立輥可繞自身軸線旋轉）、支架以及支撐軸承組成，主要功能是將氣缸傳遞的動能作用在立輥支撐座上使其往復移動，起到引導和確定鋼絲繩排繩位置的作用。

（3）橫輥支撐座。橫輥支撐座主要由橫輥（橫輥可繞自身軸線旋轉）、支架以及支撐軸承組成，主要功能是將鋼絲繩支撐起來，防止鋼絲繩與軌道或其它部位接觸摩擦。

圖1 氣控絞車排繩器結構圖

（4）底座。底座主要由導軌板、導向板、壓板、下底板以及支撐槽鋼組成，主要功能是將立輥支撐座通過裝在支撐軸上的滾動軸承支撐在導軌板、導向板和壓板之間并可在其間往復移動。

（5）氣動控制設備。氣動控制設備主要由氣動控制元件組成，主要功能是調節控制氣路使氣缸按照規定的動作工作。

2.3 氣控絞車排繩器工作原理

氣控絞車排繩器工作原理為：打開進氣閥開關1后檢查壓力表3的壓力值是否正常，根據現場鋼絲繩所需的拉力大小調節進氣處的減壓閥2，保證氣缸桿能夠推動或拉動鋼絲繩；調節兩個單向節流閥5和7，使氣缸桿能夠按照所需的速度移動（由于絞車輥筒速度一般是不變的，故氣動元件在第一次調定好后就不需要在做調定）；將推拉式換向閥4的手柄推到中間位置，調節減壓閥9使得氣缸桿能夠保持靜止不動；在氣動元件都調定好后，將手柄推拉式換向閥4的手柄從中間位置推拉到左右某個位置即可實現氣缸桿的左移或右移，當手柄位于中間位置時，氣缸桿靜止不動從而推動或拉動立輥支撐座，進而完成排繩器的強制排繩或保證立輥支撐座靜止不動。氣控絞車排繩器氣動原理圖如圖2所示。

圖2 氣控絞車排繩器氣動原理圖

3 技術和效益分析

3.1 技術分析

（1）可行性分析。氣控絞車排繩器采用的動力源是壓縮空氣，在壓縮空氣較為充足的煤礦井下能夠持續不斷地提供氣控絞車所需要的動力，保證其正常工作，氣缸的推拉力能夠將鋼絲繩推拉到滿足鋼絲繩正常纏繩的位置。

（2）可靠性分析。氣控絞車排繩器無需使用電源，沒有防爆要求，便于快速安裝、拆卸、更換和維修，并且氣動元件屬于市場常規產品，可靠性高。

3.2 效益分析

氣控絞車排繩器的成功設計進一步確保了井下絞車輔助運輸的安全性能，有效防止了因絞車在運輸過程中鋼絲繩排繩亂所造成的斷繩、跑車事故和人工排繩的傷害事故。同時，本設計已應用于陜煤集團澄合礦業有限公司王村煤礦井下，經過半年的試驗使用，該設計的有效性和安全性已得到了充分的驗證。由于該設計結構簡單、可靠以及制造、安裝和維護方便，因此可以在礦井絞車排繩中普遍推廣，具有顯著的社會效益。

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Research and design of pneumatic controlled hoist rope arranger for winches in coal mine

Wu Xinxuan1，Hou Zhongmin1，Mao Yupeng2，Yang Wen2，Chen Baowei2
（1.Wangcun Coal Mine，Shaanxi Chenghe Mining Co.，Ltd.，Weinan，Shaanxi 710089，China；2.Shaanxi SKD Environmental Protection Machine Co.，Ltd.，Xi＇an，Shaanxi 710005，China）

Aimed at such problems as the disorder and short service life of hoist rope，which are easy to cause the safety accidents during the transport by using the winches，apneumatic controlled hoist rope arranger was designed for the winches according to the underground environment.This paper introduces the structure，functions and principle of this pneumatic controlled hoist rope arranger.The technology and social benefits have been analyzed.

pneumatic control，mine winch，hoist rope arranger，auxiliary transportation

TD532

A

吳新選（1966－），男，陜西臨潼人，1990年畢業于西安礦業學院采礦系，學士，高級工程師，現任陜煤澄合礦業有限公司王村煤礦礦總工程師，主要從事礦井技術管理工作。

（責任編輯 路 強）