對無極繩絞車運輸系統中壓繩裝置的改進

張 磊

(西山煤電集團公司 馬蘭礦，山西 太原 030000)

·技術經驗·

對無極繩絞車運輸系統中壓繩裝置的改進

張 磊

(西山煤電集團公司 馬蘭礦，山西 太原 030000)

針對無極繩絞車輔助運輸系統中存在的彈繩現象和繩輪掉落問題進行了分析，通過增加壓繩輪的拉緊彈簧數量和優化壓繩裝置在運輸系統中的布置，解決了壓繩輪彈出的問題；通過在繩輪結構中增加一個擋銷，阻止軸隨輪轉動，有效解決了壓緊螺母松動的問題。改進后，壓繩輪損壞幾率降低，安全運行得到了保障，壓繩輪的壽命得到了提高。

無極繩絞車運輸；壓繩裝置；彈簧；擋銷

在諸多井下輔助運輸方式中，無極繩絞車運輸是一種重要的運輸方式，它適應性強、應用廣泛，節省運輸能耗，特別適用于長距離、大運輸量的材料、設備等的輔助運輸，在傾角大、變坡多的工況下依然適用。近年來，煤礦井下機電設備越來越多，越來越大，如大型液壓支架、刮板輸送機等，這些設備都需要進行輔助運輸。與過去常用的小絞車接力、對拉運輸等運輸方式相比，無極繩牽引車運輸優勢明顯，運輸中不用轉載，非常方便，是井下輔助運輸未來的發展方向。

1 壓繩裝置存在的問題

無極繩絞車運輸系統組成示意圖見圖1，該系統由絞車、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，就基本處于一個固定的狀態，而主壓繩輪組則不同，它的繩輪是用拉緊彈簧壓緊的，當受到外力作用時，彈簧松開，主壓繩輪組的繩輪就會張開。根據實踐觀察，發現壓繩裝置在運行中存在兩個問題：1) 彈繩現象，即該運輸系統在使用過程中，當遇到巷道拐彎或者巷道坡度突然發生較大變化時，常常會發生鋼絲繩從壓繩輪中彈出的現象。2) 運行中繩輪下方的螺母經常松脫，導致繩輪從固定架上掉落。這兩個問題勢必會形成較大的安全隱患，影響整個運輸系統的正常運行。本文對這兩個問題進行研究分析，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 無極繩絞車運輸系統組成示意圖

2 對壓繩裝置的受力分析

無極繩絞車運輸系統中的壓繩裝置主要由繩輪、托架、轉軸和拉緊彈簧4部分組成。其作用有兩個：1) 對鋼絲繩起導向作用。2) 壓住鋼絲繩。

為了分析系統運行時壓繩裝置的受力情況，分兩種情況進行討論：1) 假設壓繩裝置安裝的巷道沒有坡度變化。2) 安裝的巷道有坡度變化。

2.1 安裝壓繩裝置的巷道沒有坡度變化

當壓繩裝置安裝在沒有坡度變化的巷道中時，壓繩裝置的受力分析圖見圖2. 圖中F表示鋼絲繩的彈力，L表示F的力臂，設兩個壓繩輪1、2 的拉緊彈簧產生的預緊力分別為F1、F2，其力臂分別為L1、L2.由于壓繩輪自身重力較小，可以忽略不計，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，當壓繩輪的總力矩M≥0時，壓繩輪壓緊；當壓繩輪的總力矩M<0時，壓繩輪被分開，這時鋼絲繩會彈出。

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的轉軸7—壓繩輪2的轉軸 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表示鋼絲繩的預緊力(靜態時)或牽引力(動態時)。壓繩角β與巷道坡度角α呈正相關，即α越大則β就越大，反之，α越小則β就越小。根據彈力計算式(3)可知，β越大，sinβ就越大，從而F越大；T增大時，F也相應增大。當鋼絲繩沒有被牽引(即靜態)時，T較小，F也較小；而當鋼絲繩被牽引(即動態)時，T增加，引起彈力F也成倍增大，從而會導致鋼絲繩從壓繩輪中彈出。

3 解決彈繩現象的措施

從受力分析方面找到了鋼絲繩彈出的原因后，可通過增加壓繩輪的拉緊彈簧數量和優化壓繩裝置在運輸系統中的位置布置解決彈繩現象。

3.1 增加壓繩輪的拉緊彈簧數量

將壓繩輪的拉緊彈簧由原來的一個改成兩個，采用兩個相同的彈簧并聯，它們產生的總拉力等于每個彈簧的拉力之和，也就是每個彈簧產生拉力的2倍，根據胡克定律：

式中：

k—單個彈簧的彈性系數；

Δx—每個彈簧的伸長量。

式(4)中的T就是式(1)、式(2)中的F1、F2.

在選擇彈簧時，要先測量出鋼絲繩運行中(含啟動時刻)，牽引力F的最大值，再根據需要預留的安全系數，確定彈簧的彈性系數范圍，然后在此基礎上選擇合適的彈簧。

3.2 優化壓繩裝置在運輸系統中的布置

無極繩絞車運輸系統中壓繩裝置安裝位置不同，受力狀況就不同。因此需要根據現場實際情況確定最佳的布置方式。在荷載較大的地方，適當增加壓繩裝置的數量，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增加。

4 防止繩輪脫落的措施

針對運行中壓繩裝置中的繩輪下方的螺母時常會松脫，導致繩輪從固定架上掉落的問題，通過研究繩輪的結構，對其進行了改進，增加一個可以防止軸隨輪轉動的擋銷，見圖3. 增加擋銷后，有效地防止了壓緊螺母的松動和脫落。

1—繩輪 2—帶密封蓋軸承 3—擋銷 4—鎖緊螺母圖3 改進后的繩輪結構示意圖

5 結 論

針對無極繩絞車輔助運輸系統中存在的彈繩現象和繩輪掉落問題進行了分析，通過增加壓繩輪的拉緊彈簧數量和優化壓繩裝置在運輸系統中的布置，解決了壓繩輪彈出的問題；通過在繩輪結構中增加一個擋銷，阻止軸隨輪轉動，有效解決了壓緊螺母松動的問題。改進后，經過一段時間的運行，減小了無極繩絞車輔助運輸系統運行中壓繩輪損壞的幾率，保證了運行安全，提高了壓繩輪的使用壽命，具有明顯的經濟效益。

[1] 秦 潔.無極繩絞車轉彎與壓繩技術研究[J].中國科技信息，2010(13)：43-44.

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

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：1672-0652(2017)07-0050-02

2017-06-08

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