井下簡易卡軌車的應(yīng)用設(shè)計(jì)

朱睿卿

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046600）

1 概況

根據(jù)山西霍爾辛赫煤礦綜采工作面安裝時(shí)運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)輸量大的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)，利用1臺SDJ-20絞車作為動力源，參照液壓卡軌車的方式，設(shè)計(jì)了一套簡易卡軌車，實(shí)現(xiàn)了僅用1臺小絞車的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，提高了工作效率，減少了設(shè)備投入，運(yùn)輸?shù)陌踩缘玫搅藦?qiáng)有力的保障，為霍爾辛赫煤礦節(jié)約了資金投入，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

（1）驅(qū)動部分。驅(qū)動部分選用該礦現(xiàn)有的SDJ-20絞車，進(jìn)行了2項(xiàng)改造。

① 絞車的改造。絞車作為無極繩的驅(qū)動部分，其滾筒必須進(jìn)行改造，制作了2個(gè)半圓形鑄鋼滾筒套，夾在滾筒外面作為驅(qū)動直接執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)圖及示意圖如圖1所示。

圖1 改造后的滾筒結(jié)構(gòu)及示意圖

制作的滾筒套與原滾筒固定方式有2種：一是用4條直徑為30ram螺栓將兩半圓夾緊在滾筒上；二是在原滾筒內(nèi)側(cè)焊矩形擋塊，在滾筒套側(cè)面開矩形槽，這樣做確保了滾筒套與滾筒在受外力的情況下也不至于相對運(yùn)動。其安裝結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 滾筒安裝結(jié)構(gòu)示意圖

② 絞車地腳的改造。由于改用無極強(qiáng)牽引后，相對要求絞車的固定要牢靠，與底板之間不能有相對運(yùn)動，故在地角兩側(cè)用200mm厚鋼板各焊10個(gè)固定座，加上三角筋與絞車底盤焊牢，這樣絞車固定時(shí)可打20根地錨，確保了絞車的穩(wěn)固。

（2）張緊部分的設(shè)計(jì)。張緊部分由張緊器和牽引車絞車張緊兩部分構(gòu)成。①張緊器：在主繩道上安裝一三輪張緊器，該張緊器選用東寵礦廢棄不用的三輪張緊器，經(jīng)過改造、加裝配重、導(dǎo)繩輪后，重新可以用在簡易卡軌車上；②牽引車絞車張緊：在牽引車上安裝一臺7.5kW絞車，作為張緊和繩道儲繩用，在滾筒一側(cè)安裝一牙輪自行將7.5kW絞車張緊到一定程度后，停電，滾筒一側(cè)的牙輪自行將7.5kW絞車反方向運(yùn)轉(zhuǎn)鎖定，使電機(jī)不受力，確保繩不會自動松開。

（3）牽引車的設(shè)計(jì)。牽引車是卡軌車的關(guān)鍵部件，是能否實(shí)現(xiàn)順利運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。在吸取原卡軌車的牽引車較長、容易掉道的教訓(xùn)后，用一鐵平車，把兩側(cè)各去掉一點(diǎn)進(jìn)行改造，平車上安有張緊用7.5kW絞車和配重，在鐵平車下面前后端安裝分繩器，把鐵平車的兩個(gè)碰頭改造成圓弧形，這樣遇到變坡點(diǎn)不會發(fā)生碰頭與碰頭擠壓而發(fā)生掉道事故。改造好的牽引車，整體小，重量大（可達(dá)2.5t），故適應(yīng)變坡和轉(zhuǎn)彎的性能好，不易掉道。

（4）回繩站的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)采用了原液壓卡軌車的回繩站，固定方式為打地錨固定。

（5）繩道限位裝置。在變坡、轉(zhuǎn)彎處安裝卡繩輪，托繩輪和導(dǎo)繩輪，平巷一般每100m安一組托繩輪和導(dǎo)繩輪，盡量減少輪系的使用量。

（6）繩的選擇。在第一次使用時(shí)，選擇直徑為24.5mm繩，在驅(qū)動滾筒上纏繞3圈，以保證有足夠的摩擦力。

（7）信號的選擇。為確保運(yùn)輸?shù)陌踩x用兩路信號：① 原液壓卡軌車所用的RX-2型斜井人車信號；② 沿上巷每100m安一個(gè)電鈴，變坡及轉(zhuǎn)彎處加裝電鈴。

3 設(shè)計(jì)方案的計(jì)算

主要校驗(yàn)繩的安全系數(shù)如滾筒摩擦力及功率。假設(shè)：運(yùn)輸距離1000m，傾角5°，一次運(yùn)一架共4車，如圖3所示。則牽引總重量G=G1+G2+G3=25t。其中單架支架重量G1為20t，牽引車自重G2為4t，4個(gè)鐵平車自重G3為0.75t。

圖3 受力分析示意圖

主繩牽引重車總摩擦力：

式中：

α-傾角，5°；

u-鐵與鐵摩擦系數(shù)，0.02。

而下滑力F1下滑力=G×sinα=2.2t，繩下滑分力F1繩下滑分力=2000×1.65×0.1=330kg，故總拉力F1=0.05+2.2+0.33+0.75=3.33t，其中0.75為配重作用在牽引繩上的分力。

（1）驗(yàn)算圍包角

α=16.9=5.38π＜6π，纏繞三周圍包角實(shí)際為6π，故合適。

（2）驗(yàn)算安全系數(shù)

n=F1破斷力/F=36/3.33=10.8＞6.5，合格。

（3）功率驗(yàn)算

N實(shí)=F1V=3.33 ×1=3.33kW＜22kW。

故以上3個(gè)驗(yàn)算完全符合要求。

4 簡易卡軌車投入及優(yōu)點(diǎn)分析

4.1 制作與投入

（1）投入設(shè)備：STD-20絞車1臺，JH-5絞車1臺，鐵平車1輛，三輪張緊器1個(gè)，回繩站1套，開始軌1套，制作滾筒1套。

（2）資金投入。該系統(tǒng)除礦現(xiàn)有設(shè)備以外，只需投入1.5萬元即可完成，故為礦節(jié)約了大量資金。如果購買一臺液壓卡軌車，大約花費(fèi)幾十萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.2 優(yōu)點(diǎn)分析

（1）運(yùn)輸效率高。比用絞車運(yùn)輸效率提高10倍，減少了設(shè)備的投入和操作人員的使用。（2）安全系數(shù)高。由于該系統(tǒng)為無極繩牽引，故安全系數(shù)大大提高，確保了運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

（3）安裝容易。該系統(tǒng)由就位到打地錨，如果由3個(gè)人工作，用2個(gè)班即可完成任務(wù)，不用澆注基礎(chǔ)，故安裝較方便。

（4）設(shè)備投入少。1000m運(yùn)輸，僅用1臺絞車，大大減少了設(shè)備投入。

5 結(jié)語

本文對于新型簡易卡軌車的設(shè)計(jì)通過理論計(jì)算表明是合理的、切實(shí)可行的。同時(shí)還可以進(jìn)行相應(yīng)的二次改造：（1）驅(qū)動系統(tǒng)的二次改造。由單滾筒改為雙滾筒，這樣就克服了單滾筒驅(qū)動的繩磨損嚴(yán)重的難題；增大了圍包角，使驅(qū)動力更加充沛，克服滾筒打滑現(xiàn)象。（2）張緊器的改造。根據(jù)運(yùn)輸距離和坡度的不同要求，在副繩道上再加一個(gè)三輪張緊器，即使用2個(gè)三輪張緊器。（3）控制系統(tǒng)的改進(jìn)。現(xiàn)在用2個(gè)80N開關(guān)控制正、反方向運(yùn)動，啟動時(shí)由于是硬啟動，故開始運(yùn)動時(shí)不穩(wěn)，改造后，將硬啟動改為軟啟動，在80N開關(guān)后串聯(lián)東龐礦現(xiàn)有的GRB-1140/300隔爆型軟啟動控制器。二次改造后的簡易卡軌車運(yùn)行和運(yùn)輸效率更加穩(wěn)定。