蔣鑫

摘 要：在當前的煤礦開采運輸過程中，利用礦用的絞車是比較廣泛的一種設備，絞車的安全性也就會對整個煤礦的開采起到重要的作用。但是在當前的礦用絞車的使用過程中，都是利用電機來進行驅動的，也會存在許多隱患。比如調速的能力比較弱，在操作方面比較復雜，還存在著一定的安全問題等。針對這些問題，對現行的絞車進行了簡單的分析，對限載礦用雙速絞車的設計進行了簡單的研究，希望能夠給以后的絞車設計提供幫助。

關鍵詞：限載礦用；雙速絞車；設計

1 礦用絞車的發(fā)展情況

1.1 標準化發(fā)展

當前，許多國家都已經對礦用絞車制定了一系列的標準。比如日本、美國、英國、德國等，而且在這些國家中的制造公司都對自身生產的產品有著系列的型譜，對使用中的絞車在性能以及參數等方面都進行了明確的規(guī)定，而且進行了強力的推行，這也在進行設計、制造以及使用的過程中都提供了很大的便利。

1.2 結構緊湊化發(fā)展

在煤礦的井下施工中，環(huán)境比較狹窄，這也就要求使用的絞車體積要比較小，重量也要比較輕。目前，各個國家都已經開始對絞車的發(fā)動機、傳動裝置、滾筒以及底座等各個零部件都進行了系統(tǒng)上的要求，確保在能夠達到使用目的的同時還應該要提高結構的緊湊度，保證外形的封閉。因此也出現了多種不同的改進方式，有的是把傳動的位置放置在滾筒的內部，有的是在滾筒的頂端，有的是把電動機放在滾筒的里面，還有的是把減速器和底座放在一起的。多種不同的方式都是為了讓絞車的結構變得緊湊。

1.3 高效節(jié)能化

在世界上的一些比如日本、俄羅斯等發(fā)達國家，對絞車的設置參數都進行了一定的設計優(yōu)化，盡可能的選用最佳的參數以此來提高產品的性能。在設計傳動結構方面，可以利用先進的傳動形式，并且利用更合理的制造精度來提高生產效率。而在對產品的節(jié)能方面，各國也都非常的重視，比如俄羅斯，在進行絞車的節(jié)能方面中，在對絞車的實際工作情況進行了分析之后，來進行電動機功率的確定，讓電動機在保證完成絞車的功能，又能夠讓電動機的功率得到更好的利用。

2 絞車運行中存在的隱患

在進行煤炭開采的過程中，絞車的使用情況非常的多，也是不可或缺的一個設備。所以其使用性能將會直接的影響到煤礦資源的開采效率，其安全性以及可靠性更是對整個開采情況有一定的影響。針對當前的絞車使用狀態(tài)來看，存在著一定的安全隱患。

2.1 調速性能比較差

在傳統(tǒng)的絞車使用過程中，調速的情況實現的并不是很好，而當進行負載啟動的時候，更是不能夠實現軟啟動。絞車在提升起重物的時候，不能夠更快的來降低絞車的速度，這對絞車的制動來說也非常不利。當前，一般是利用提前來進行制動閥的操作來進行，能夠強迫性的降低絞車的運行速度。但是這種解決方式對制動閥皮會造成嚴重的磨損，而這種控制制動的手段還是存在一定的安全隱患，易造成安全事故。

2.2 斷繩傷人情況

出現斷繩傷人的情況主要有兩種，一是在絞車提起或者放下重物的時候，一旦絞車的速度比較快，操作人員進行制動的時候，會因為慣性而發(fā)生斷繩的情況。而另一種則是在絞車的運行中，負載過大的時候，也會讓鋼絲出現斷裂的情況。這些都是容易傷及到施工人員，發(fā)生安全事故。

3 絞車的結構設計與分析

在進行機械設備的設計過程中，有的問題會有許多種不同的解決方式，在進行常規(guī)的設計過程中，設計者在進行設計的時候不能夠得到許多的方案，也不能夠對多種方案進行分析，也就不能夠得到最適合的方案。當前的現代機械設計中，主要的作用就是從許多的備選方案中得到更加優(yōu)化的設計方案。而對設計進行優(yōu)化的主要內容就是數學，利用對計算手段的簡化，利用計算機等來進行計算。首先就是要將設計方面的問題來進行數學語言的描述，組成表達式之后進行數學建模，這些數學表達式就是模型。然后再從中選擇出最合適的計算方案，利用計算機來進行計算進而得到數學參數。在進行絞車的卷筒設計的時候，首先就應該要能夠達到相關的存儲空間以及負載能力，對與其他的進行配合的設備之間也要進行綜合考慮，確定卷筒的相關參數。

限載礦用雙速絞車采用兩級內嚙合齒輪傳動和一級行星輪傳動。Z1/Z2和Z3/Z4為兩級內嚙合齒輪傳動，Z5、Z6、Z7組成行星傳動機構（如圖1）。在電動機軸頭上安裝著齒輪Z1，通過內齒圈Z2、齒輪Z3和內齒圈Z4，把運動傳遞到齒輪Z5上，齒輪Z5是行星輪系的或稱太陽輪，接著帶動兩個行星齒輪Z6，再傳遞到大內齒輪Z7。兩個行星齒輪自由地安裝在2根與帶動固定連接的軸上，大內齒輪Z7齒圈外部安裝有工作閘，用于控制絞車滾筒轉動。如將大內齒輪Z7上的工作閘（右）閘住，將滾筒上的制動閘（左）松開，此時電動機的轉動由兩級內嚙合輪傳遞到齒輪Z5、Z6和Z7。但因Z7被閘住，不能發(fā)生轉動，故齒輪Z6只能一方面繞自己的軸線轉動，另一方面還要繞齒輪Z5的軸線公轉，從而帶動與其相連接的帶動轉動，此時Z6的運行方式類似于太陽系中的行星，所以齒輪Z6稱行星齒輪，其傳動方式為行星傳動。相反，如將大內齒輪Z7上的工作閘（右）松開，將滾筒上的制動閘（左）閘住，因為Z6與滾筒直接連接，只自轉，無公轉，由Z1至Z7的傳動系統(tǒng)變成定軸輪系，大內齒輪Z7做空轉。交替松開、閘住工作閘或制動閘，便可實現絞車在不停電動機的情況下運行和停車。當需作反向提升時，須重新按動啟動按鈕，使電機反轉。同時，調節(jié)絞車起升和下放速度或停止，兩個剎車裝置可交替剎緊或松開。

為了達到較好的均載效果，在設計中的均載機構采用無多余約束的浮動，也即在行星輪之中安裝一個球面調心軸承，高速級行星架無支承并與低速級太陽輪固定聯接。此方法的優(yōu)點是機構中沒有多余約束，結構簡單，浮動效果良好，齒長方向的載荷均勻分布。由于行星輪內只安裝一個軸承，當傳動比較小時，軸承尺寸較小，壽命更長。設計中同時采用了適當的變位齒輪。在漸開線行星齒輪傳動中，可以獲得以下效果：獲得較準確的傳動比；提高嚙合傳動質量和承載能力；在保證傳動比的前提下得到理想的中心距，在保證裝配和同心等的條件下，使齒數的選擇有比較大的靈活性。

4 結束語

在進行煤炭資源的開采過程中，礦產資源開發(fā)中使用的絞車是對煤炭資源進行運輸以及牽引的重要手段之一，絞車在使用方式上主要有調度使用、運輸適用、回柱使用等。對當前的礦產使用中的絞車進行分析，發(fā)現其有著許多不確定的問題，包括啟動的沖擊比較大、操作比較困難、負載能力不確定等。根據當前絞車在使用的過程中存在的傳動的形式，設計出更適合當前煤炭開采的雙速絞車是非常有必要的。

參考文獻

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