遆昱瑾

（霍州煤電集團(tuán)河津杜家溝煤業(yè)，山西 運(yùn)城 043300）

引言

調(diào)度絞車(chē)作為煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的主要運(yùn)輸設(shè)備，通過(guò)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)以及行星輪系實(shí)現(xiàn)絞車(chē)的傳動(dòng)和減速，通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和制動(dòng)閘的剎緊程度來(lái)對(duì)絞車(chē)卷筒的正向轉(zhuǎn)動(dòng)、反向轉(zhuǎn)動(dòng)和停止進(jìn)行控制，從而對(duì)重物進(jìn)行移動(dòng)、下放以及停止操作。霍州煤電集團(tuán)旗下煤礦開(kāi)采煤層大多數(shù)都不穩(wěn)定，煤礦巷道坡度大、斜巷多、轉(zhuǎn)彎多。由于調(diào)度絞車(chē)具有外形體積小、安裝操作方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在煤礦斜巷運(yùn)輸中被廣泛運(yùn)用。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，調(diào)度絞車(chē)還是存在很多問(wèn)題，例如沒(méi)有安全制動(dòng)系統(tǒng)、鋼絲繩長(zhǎng)度工作人員無(wú)法判斷、運(yùn)轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定以及鋼絲繩纏繞等。為了解決上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次調(diào)查研究，并借鑒其他安全設(shè)備的應(yīng)用情況，提出目前應(yīng)用的JD-4A、JD-2.5A以及JD-1.6A型調(diào)度絞車(chē)實(shí)行安全技術(shù)改造[1-2]。安全技術(shù)改造就是指在不改變絞車(chē)現(xiàn)有主體機(jī)構(gòu)情況下，對(duì)排繩裝置、深度指示器以及安全制動(dòng)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而使絞車(chē)安全可靠性得到有效提高。

1 改進(jìn)安全制動(dòng)裝置

絞車(chē)工作制動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 工作制動(dòng)結(jié)構(gòu)

作為絞車(chē)的重要組成部分，安全制動(dòng)裝置在絞車(chē)正常工作時(shí)會(huì)受到較大的載荷沖擊，因此安全制動(dòng)性能在很大程度上受到主要部件自身強(qiáng)度的影響。當(dāng)卷筒制動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)控制人工手柄讓卷筒被閘瓦抱緊，從而實(shí)現(xiàn)絞車(chē)的制動(dòng)。

當(dāng)絞車(chē)發(fā)生斷電時(shí)，該裝置很容易失效導(dǎo)致卷筒在重物作用下自行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起安全事故。

本次絞車(chē)安全技術(shù)改造的亮點(diǎn)就是增加了隔爆型電力液壓推動(dòng)器，其組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 改造后的安全制動(dòng)結(jié)構(gòu)

當(dāng)安全制動(dòng)裝置處于正常工作狀態(tài)時(shí)，主電機(jī)和電力液壓推動(dòng)器兩者需要同時(shí)接通電源，推動(dòng)器向上動(dòng)作，安全制動(dòng)臂保持向上運(yùn)動(dòng)，手剎裝置緩慢松開(kāi)，此時(shí)拉桿制動(dòng)行程得到釋放，絞車(chē)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；假如電機(jī)遇到過(guò)載、斷電等情況突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電力液壓推動(dòng)器和主電機(jī)兩者需要同時(shí)斷開(kāi)電源，推動(dòng)器在彈簧作用下快速向下動(dòng)作，安全制動(dòng)臂向下移動(dòng)，將銷(xiāo)軸壓死，在連桿作用下拉桿保持不動(dòng)，閘瓦將卷筒抱緊，卷筒會(huì)始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，最終實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。

隔爆型電力液壓推動(dòng)器工作技術(shù)參數(shù)如下頁(yè)表1所示。

表1 隔爆型電力液壓推動(dòng)器主要技術(shù)參數(shù)表

2 安裝深度指示器

作為絞車(chē)的重要組成部分，深度指示器主要作用就是對(duì)下方鋼絲繩的長(zhǎng)度進(jìn)行顯示，假如在重物提升時(shí)發(fā)生失靈，提升將會(huì)被中斷，設(shè)施設(shè)備都會(huì)受到損傷，甚至情況嚴(yán)重者出現(xiàn)人員傷亡，對(duì)井下安全作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

該深度指示器的組成可分為如下七部分：底座、內(nèi)齒圈、分軸齒輪、蝸輪蝸桿變速器、絲杠、螺母、指示牌。其組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 深度指示器結(jié)構(gòu)

當(dāng)在斜巷用絞車(chē)提升時(shí)，剎車(chē)卷筒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪蝸桿減速器傳動(dòng)輸入端和內(nèi)齒圈進(jìn)行嚙合傳動(dòng)，當(dāng)減速器傳動(dòng)輸出端將傳動(dòng)傳遞給絲杠，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而讓螺栓指針發(fā)生移動(dòng)進(jìn)型深度指示。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，深度指示器卷筒轉(zhuǎn)數(shù)和絲杠轉(zhuǎn)數(shù)呈正比關(guān)系，而鋼絲繩位置又和卷筒轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)應(yīng)，所以通過(guò)指針位置來(lái)對(duì)重物提升位子進(jìn)行判斷，從而使深度指示功能得到實(shí)現(xiàn)[3]。

當(dāng)需要對(duì)指針位置進(jìn)行校正時(shí)，首先把絲杠固定螺栓松開(kāi)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠對(duì)指針位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 安裝排繩裝置

當(dāng)絞車(chē)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)收、放滾筒上纏繞的鋼絲繩來(lái)對(duì)重進(jìn)行牽引。在滾筒上纏繞鋼絲繩，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絞車(chē)鋼絲繩會(huì)在滾筒移動(dòng)，當(dāng)絞車(chē)鋼絲繩到達(dá)滾筒邊緣位置時(shí)就開(kāi)始反向移動(dòng)。如果在鋼絲繩收、放過(guò)程中沒(méi)有輔助裝置很容易發(fā)生亂繩，給絞車(chē)的正常運(yùn)行帶來(lái)極大影響。與此同時(shí)還會(huì)讓鋼絲繩摩擦力加大，讓鋼絲繩使用壽命縮短。所以絞車(chē)裝置必須要配置排繩裝置，以便為絞車(chē)的正常運(yùn)行提供安全保障。

該排繩裝置主要由如下九部分組成：小鏈輪、大鏈輪、傳動(dòng)鏈、齒輪變速裝置、往返絲杠、繩輪架、光杠、左右支座以及、底座。其中銷(xiāo)軸齒輪是要和小鏈輪嚙合裝配，傳遞驅(qū)動(dòng)力，再通過(guò)輥?zhàn)渔湕l傳遞，帶動(dòng)其他部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。其組成結(jié)構(gòu)如下圖4、圖5所示。

圖4 排繩裝置

圖5 排繩裝置三維示意圖

在絲杠左右兩端車(chē)出螺旋槽，再用過(guò)度圓弧對(duì)兩端進(jìn)行封閉，讓左右兩端螺旋槽相連接。將繩輪架安裝在絲杠外圓，因?yàn)槔K輪架內(nèi)部裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)活銷(xiāo)，當(dāng)滾筒帶動(dòng)往返絲杠高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，繩輪架就在轉(zhuǎn)動(dòng)活銷(xiāo)的帶動(dòng)下做軸向運(yùn)動(dòng)。其外形結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 往返絲杠三維示意

繩輪架組成結(jié)構(gòu)如圖7所示。絞車(chē)鋼絲繩從壓繩輪與托繩輪中間穿過(guò)，鋼絲繩竄動(dòng)可以用立輥限制，壓繩輪位置可以用手輪調(diào)節(jié)，滑塊可以在絲杠上滑動(dòng)，因?yàn)榻z目?jī)?nèi)活銷(xiāo)的存在，所以可以帶動(dòng)繩輪架做軸向運(yùn)動(dòng)。

圖7 繩輪架

4 絞車(chē)技術(shù)改造及應(yīng)用效果

本次主要從如下三個(gè)方面對(duì)調(diào)度絞車(chē)進(jìn)行安全技術(shù)改造，其優(yōu)勢(shì)如下：

1）系統(tǒng)無(wú)動(dòng)力源也可以控制。此次技術(shù)改造并沒(méi)有為絞車(chē)新增動(dòng)力源，只是通過(guò)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)力輸出，從而確保排繩以及深度指示功能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)新增電力液壓推動(dòng)器的增加以及改造原有剎車(chē)連桿，讓安全制動(dòng)性能更加安全可靠。

2）采用全機(jī)械方式進(jìn)行壓繩。絞車(chē)鋼絲繩繩輪架上的壓繩輪與托繩輪中間穿過(guò)，壓繩輪位置可以通過(guò)手輪調(diào)節(jié)。

3）排繩裝置的導(dǎo)向技術(shù)。在出繩時(shí)，先讓鋼絲繩經(jīng)過(guò)兩個(gè)具有導(dǎo)向作用的立輥，這樣就可以讓鋼絲繩一直保持垂直卷筒位置，這樣鋼絲繩排繩更加規(guī)范有序。

本次改造調(diào)度絞車(chē)已經(jīng)由檢驗(yàn)中心部門(mén)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)都符合國(guó)家標(biāo)注，并且運(yùn)行效果非常理想。

5 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益情況

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

帶式礦用提升絞車(chē)已經(jīng)在相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)被禁用，在工作原理方面調(diào)度絞車(chē)和帶式礦用提升絞車(chē)存在很大相似之處。在技術(shù)改革完成后調(diào)度絞車(chē)價(jià)格大約1.5萬(wàn)元/臺(tái)，假如采購(gòu)新型運(yùn)輸絞車(chē)越算大約10萬(wàn)元/臺(tái)，這樣計(jì)算下來(lái)1臺(tái)運(yùn)輸絞車(chē)可節(jié)省8.5萬(wàn)費(fèi)用。除此以外，在進(jìn)行排繩裝置安裝后，可以讓鋼絲繩使用壽命至少延長(zhǎng)1倍，每臺(tái)絞車(chē)鋼絲繩長(zhǎng)度按照300 m，計(jì)算下來(lái)可以為煤礦集團(tuán)總共節(jié)省費(fèi)用大約144萬(wàn)。上述成本費(fèi)用表明該安全技術(shù)改革可以為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 安全效益

煤礦安全事故基本上都是由提升運(yùn)輸造成的，而提升運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵又是絞車(chē)，所以在現(xiàn)有調(diào)度絞車(chē)基礎(chǔ)上對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而讓煤礦運(yùn)輸變得更加安全可靠，完成從人防倒技防的技術(shù)轉(zhuǎn)變。該安全技術(shù)改革不僅為煤礦運(yùn)輸提供了安全保障，同時(shí)還為煤礦企業(yè)的快速發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)上述安全問(wèn)題，在不改變調(diào)度絞車(chē)現(xiàn)有主體結(jié)構(gòu)情況下，對(duì)排繩裝置、深度指示器以及安全制動(dòng)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而使絞車(chē)安全性得到有效提高。與此同時(shí)，調(diào)度絞車(chē)經(jīng)過(guò)改造后不僅結(jié)構(gòu)維修更加簡(jiǎn)單方便，而且制造成本更加低廉。