鄭曉彬

（山西大同永定莊煤業(yè)公司， 山西 大同 037000）

0 引言

結(jié)合煤礦井下復(fù)雜環(huán)境的影響，調(diào)度絞車在應(yīng)用中會受到多種因素的干擾，出現(xiàn)一些卡繩、亂纏等問題，不僅會降低井下的開采效率，也會在設(shè)備頻繁故障中提高了煤礦企業(yè)的人工維護成本，且有著一定的安全隱患，需要做好針對性的方案研究。結(jié)合目前出現(xiàn)的斷面齒輪結(jié)構(gòu)、鏈條鏈輪結(jié)構(gòu)和液壓缸推動結(jié)構(gòu)方案，在實際應(yīng)用中排繩效果較好，不過也存在著一定的缺點，制約了排繩裝置整體的效果發(fā)揮，結(jié)合調(diào)度絞車存在的現(xiàn)場問題和以上方案的設(shè)計經(jīng)驗，下面將對曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的新排繩裝置進行設(shè)計討論和應(yīng)用分析。

1 調(diào)度絞車設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 調(diào)度絞車結(jié)構(gòu)分析

以煤礦井下常用的JD-25 型礦用調(diào)度絞車為例，結(jié)構(gòu)由操作閘、軸承底座、制動閘裝備、軸承、滾筒裝置和電機組成，其中滾筒一般由鑄鐵制作，負責鋼絲繩纏繞并牽引負荷，且內(nèi)部大內(nèi)齒輪還配備有減速齒輪；通常續(xù)車上裝備有工作閘和制動閘兩種形式閘；電機的一側(cè)會通過制定閘控制滾筒，且大內(nèi)齒輪的工作閘也能實現(xiàn)對滾筒的控制；電機使用防爆三項鼠籠電動機；機座上固定閘帶定位相與電機軸承支架，具體的設(shè)備參數(shù)可以參考表1。

1.2 調(diào)度絞車使用現(xiàn)狀

目前在井下調(diào)度絞車使用中，鋼絲繩容易出現(xiàn)死折和咬繩的現(xiàn)象，在不及時處理下容易出現(xiàn)短繩跑車問題和松繩沖擊問題，同時也會在鋼絲繩產(chǎn)生余繩現(xiàn)象下，容易在滾筒纏繞中存在繩繞出滾筒傷人的風險。因此很多煤礦企業(yè)在生產(chǎn)中，會借助人工操縱鐵棍逼繩的方式、加大鋼絲繩繩徑的方式和裝配逼繩器的方式，避免鋼絲繩出現(xiàn)以上問題，經(jīng)過實踐雖然可以緩解以上死折、咬繩的問題，不過出現(xiàn)問題的根本因素未得到解決，因此需要針對排繩問題，設(shè)計排繩方案[1]。

2 排繩裝置方案研究

當前針對煤礦井下絞車排繩裝置的研究，有以下三種方案，分別是斷面齒輪結(jié)構(gòu)、鏈條鏈輪結(jié)構(gòu)和液壓缸推動結(jié)構(gòu)，下面進行三種方案原理的分析：第一，在端面齒輪結(jié)構(gòu)裝置中，主要利用凸輪結(jié)構(gòu)進行排繩工作，雖然有著較高的排繩效果，不過在設(shè)備安裝成本上較高，且加工難度較大；第二，在鏈條鏈輪結(jié)構(gòu)裝置中，通過鏈條的應(yīng)用可以適用于井下不同環(huán)境的運輸工作中，有著較為廣泛的應(yīng)用面，結(jié)合鏈條易磨損的特點，容易在鏈條和鏈輪中出現(xiàn)間隙，影響排繩效果；第三，在液壓缸推動結(jié)構(gòu)裝置中，在借助液壓缸推動下可以提高排繩的效果，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但不能完成與調(diào)度絞車滾筒纏繩的同步工作。

結(jié)合以上三種常見的排繩裝置設(shè)計方案，在實際應(yīng)用中各有利弊，在參考以上設(shè)計方案后，提出一種曲柄滑塊的結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)調(diào)度絞車鋼絲繩均勻纏繞在滾筒上，同時可以避免亂纏、卡繩和咬繩等問題，既可以提高鋼絲繩的使用壽命，也可以降低調(diào)度絞車的人力、維護成本，在不斷提高調(diào)度絞車的運輸效率后，可以滿足井下生產(chǎn)對調(diào)度絞車可靠性、安全性的需要。

3 曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的排繩裝置設(shè)計與應(yīng)用

3.1 排繩裝置原理

在調(diào)度絞車處于正常工作狀態(tài)時，鋼絲繩會從兩條平行的托輥中穿過，通過曲柄滑塊可以對兩條平行的托輥進行左右控制運動，進而實現(xiàn)對鋼絲繩的左右運動控制，最后實現(xiàn)調(diào)度絞車有效排繩的目的。結(jié)合曲柄滑塊的結(jié)構(gòu)，具體可以參考圖2，結(jié)合圖2 所示，AB、BC 分別代表曲柄和連桿，C 為滑塊，一般其左右兩個極限位置的夾角θ 為90°，且以豎直方向劃分左右皆可以保持45°，有著左右對稱的特點。在煤礦開采常用的JD-25 型礦用調(diào)度絞車中，其滾筒寬度為400 mm，當設(shè)置L1、AB、BC 的長度為別為91 mm、375 mm、375 mm，則滑塊的行程L、偏心距、L2分別為525 mm、217 mm、616 mm。

圖2 曲柄滑塊排繩裝置原理

3.2 排繩裝置結(jié)構(gòu)

在曲柄滑塊排繩裝置中，其結(jié)構(gòu)組成限位板、導(dǎo)軌、曲柄、推桿、行走框、連桿和托輥等方面組成，具體的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)見圖3。當調(diào)度絞車運轉(zhuǎn)拉動鋼絲時，現(xiàn)場的施工人員會借助曲柄滑塊排繩裝置的推桿推動曲柄連桿，進而確保該排繩裝置行走部分的滾輪可以實現(xiàn)在導(dǎo)軌上的左右運動，確保調(diào)度絞車可以實現(xiàn)排繩目標的落實。

圖3 曲柄滑塊排繩裝置結(jié)構(gòu)

3.3 裝置使用規(guī)范

在曲柄滑塊排繩裝置應(yīng)用中，需要做好以下幾點工作：第一，需要對相關(guān)調(diào)度絞車的員工進行技能培訓和綜合素養(yǎng)培訓，在員工充分了解曲柄滑塊結(jié)構(gòu)下的排繩裝置后，提高排繩工作的安全有效性；第二，需要注重現(xiàn)場調(diào)的管理工作，通過明確一定制度，提高該裝置的利用效果；第三，要對調(diào)度絞車和曲柄滑塊進行設(shè)備維護和檢查，確保各部分都有著較高的性能；第四，需要對鋼絲繩的排列情況進行檢查，避免內(nèi)部排列出現(xiàn)咬繩、亂纏和扁繩的問題；第五，要特別關(guān)注鋼絲繩松圈過大引起的脫出滾筒的問題，提高調(diào)度絞車排繩效果。

3.4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

在某煤礦企業(yè)的井下調(diào)度絞車中，應(yīng)用曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的排繩裝置，通過試驗分析，鋼絲繩可以均勻纏繞在調(diào)度絞車滾筒上，以半年施工期為例，未出現(xiàn)卡繩、亂纏和咬繩問題，有著較高的應(yīng)用效果。同時該裝置還能有效提高鋼絲繩的使用壽命，能更好地達到降低設(shè)備成本的目的，需要注意的是，曲柄滑塊結(jié)構(gòu)是獨立于調(diào)度絞車的單獨裝置，可以在進行大批量生產(chǎn)曲柄滑塊結(jié)構(gòu)后，能不斷用于調(diào)度絞車的改造中，且改造較為簡單，可以降低改造成本和維護成本。

4 調(diào)度絞車升級方向

隨著信息時代的不斷發(fā)展，煤礦開采設(shè)備逐漸朝著智能化的方向發(fā)展，結(jié)合調(diào)度絞車的應(yīng)用來看，在排繩裝置的應(yīng)用中可以借助PLC 系統(tǒng)進行智能化升級，包括壓繩輪、操作臺、限位開關(guān)和液壓站等方面，借助PLC 控制系統(tǒng)可以確保鋼絲繩實現(xiàn)平穩(wěn)和安全的排繩工作，在此過程只需要技術(shù)人員通過操控臺對PLC 系統(tǒng)進行控制，便可以實現(xiàn)排繩的自動工作。其中核心部分是液壓系統(tǒng)和PLC 控制系統(tǒng)，前者在組成上有過濾器、溢流閥、壓力表、節(jié)流閥和電磁換向閥等方面，可以為排繩工作提供動力；后者會借助PLC對整體裝置運行進行控制，通過導(dǎo)輥兩端的限位開關(guān)實現(xiàn)對排繩裝置位置的監(jiān)測。

5 結(jié)語

結(jié)合煤礦井下調(diào)度絞車的運行來看，在對曲柄滑塊機構(gòu)的排繩器裝置進行設(shè)計后，通過應(yīng)用可以有效解決排繩問題，降低了故障率和改造成本，能滿足礦用調(diào)度絞車運行安全和效率的需要。結(jié)合時代的發(fā)展，還提出了排繩裝置的發(fā)展方向，可以借助PLC 系統(tǒng)設(shè)計自動排繩裝置，可提高輸送效率，具有較強的應(yīng)用價值。