弓 晨

（潞安環(huán)保能源股份公司五陽(yáng)煤礦， 山西 長(zhǎng)治 046205）

引言

無(wú)級(jí)繩絞車(chē)在煤礦行業(yè)屬于非常重要的運(yùn)輸設(shè)備，是借助鋼絲繩拉動(dòng)的軌道運(yùn)輸設(shè)備，雖然能夠在直線運(yùn)輸狀態(tài)下表現(xiàn)良好，但是由于井下工作環(huán)境比較繁瑣，其所采用的繩子較長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足巷道彎曲的環(huán)境。因此可以在彎道位置設(shè)置導(dǎo)向輪，這樣能夠使得導(dǎo)向輪發(fā)生彎曲，從而較好地實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸任務(wù)。由于鋼絲繩在彎道位置所受到的力比較復(fù)雜，因此往往會(huì)出現(xiàn)斷繩的事故?，F(xiàn)行的設(shè)備并未安裝相應(yīng)的斷繩保護(hù)裝置，嚴(yán)重削弱了煤礦的安全性[1]。因此針對(duì)絞車(chē)斷繩薄弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)了無(wú)級(jí)繩絞車(chē)斷繩保護(hù)裝置，同時(shí)設(shè)計(jì)了斷繩保護(hù)器。

1 無(wú)級(jí)繩絞車(chē)工況特點(diǎn)

無(wú)極繩絞車(chē)可以實(shí)現(xiàn)水平方向的直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以輔助相應(yīng)的彎道運(yùn)動(dòng)。一般在彎道輪組配合壓繩輪組實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而能夠滿(mǎn)足一定的彎度運(yùn)動(dòng)。圖1 所示為無(wú)級(jí)繩絞車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)的示意圖，圖2為現(xiàn)有彎道輪組結(jié)構(gòu)及受力分析圖。

通過(guò)分析圖2 可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處于彎道位置時(shí)，通常鋼絲繩可以借助導(dǎo)向輪改變方向，這時(shí)鋼絲繩需要承擔(dān)來(lái)自?xún)蓚€(gè)力的作用：軸向拉力和徑向的剪切力。鋼絲繩在無(wú)極繩絞車(chē)彎道運(yùn)輸變化過(guò)程中其所受力比較復(fù)雜且集中，出現(xiàn)斷裂往往發(fā)生在彎道位置。由于在無(wú)極繩絞車(chē)發(fā)生故障的彎道位置處并未設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制，假如絞車(chē)?yán)K出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，在其所受到的張緊力和彎道輪組的合力F的作用下，導(dǎo)致鋼絲繩被高速甩出，嚴(yán)重危及工作人員的生命安全。因此，針對(duì)彎道變化設(shè)置一個(gè)斷繩保護(hù)裝置，能夠有效地防止由于斷繩造成的危害[2]。

圖1 無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖

圖2 現(xiàn)有彎道輪組結(jié)構(gòu)及受力分析圖

2 彎道段斷繩保護(hù)器的設(shè)計(jì)原理

通過(guò)分析圖1 與圖2 可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)極繩絞車(chē)在工作時(shí)，鋼絲繩包括兩種：主繩、副繩，其中前者與梭車(chē)相連接，而對(duì)應(yīng)的副繩是一種起到運(yùn)輸連續(xù)的回繩段。當(dāng)處于彎道時(shí)，主繩和副繩所處的工作環(huán)境不同，為此設(shè)計(jì)的斷繩保護(hù)裝置也不同。

圖3 主、副繩斷繩保護(hù)裝置原理圖

圖3 為相應(yīng)的無(wú)極繩絞車(chē)主繩與副繩保護(hù)原理圖。由于主繩在牽引時(shí)，伴有梭車(chē)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的斷繩保護(hù)裝置可以采用動(dòng)連接保護(hù)。通過(guò)分析圖3-1 可以看出，主繩斷繩能夠以擋軸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，由于尾部彈簧作用，促使擋軸壓緊在軌枕上方。假如出現(xiàn)斷繩現(xiàn)象，那么鋼絲繩將出現(xiàn)在擋軸限位位置，這樣能夠防止鋼絲繩出現(xiàn)甩繩的現(xiàn)象。假如當(dāng)梭車(chē)通過(guò)時(shí)，觸碰到擋板，開(kāi)始擠壓擋軸，在力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)送，開(kāi)始后撤，這樣并不影響梭車(chē)。當(dāng)梭車(chē)通過(guò)導(dǎo)向輪的過(guò)程中，彈簧可以使得擋軸返回到原來(lái)的位置。但副繩在工作過(guò)程中，并未有梭車(chē)，這時(shí)可以將保護(hù)裝置設(shè)置為固定擋板的形式，如圖3-2 所示。這樣可以把鋼絲繩限定在一個(gè)合理的區(qū)域，當(dāng)發(fā)生斷繩時(shí)不會(huì)被甩出去。

3 彎道段斷繩保護(hù)器與壓繩保護(hù)

通過(guò)分析圖4 所述原理，可以在主繩和相應(yīng)的導(dǎo)向輪之間設(shè)置斷繩轉(zhuǎn)動(dòng)擋軸，當(dāng)梭車(chē)通過(guò)時(shí)，相應(yīng)的擋軸轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)后退，不會(huì)對(duì)梭車(chē)帶來(lái)影響。當(dāng)梭車(chē)通過(guò)之后，擋軸回歸原位之后，能夠?qū)嗬K起到保護(hù)作用。假如發(fā)生斷繩之后，擋軸起到限制繩子的作用，可以有效地避免出現(xiàn)甩繩的現(xiàn)象。相應(yīng)的副繩和導(dǎo)向輪之間設(shè)置固定擋軸，可以把鋼絲繩限定在一個(gè)合理的區(qū)域，從而當(dāng)斷繩發(fā)生時(shí)，其不會(huì)被甩出，避免出現(xiàn)傷人的情況[3-4]。

圖4 帶斷繩保護(hù)器的彎道輪組結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有彎道斷繩事故分析發(fā)現(xiàn)，事故主要是由斷繩之后甩繩導(dǎo)致傷人。因此，只有設(shè)置上述壓繩保護(hù)裝置才可以有效地避免出現(xiàn)甩繩引起的傷人事故。為此依據(jù)無(wú)極絞車(chē)在巷道中的工作特點(diǎn)，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)壓繩保護(hù)裝置進(jìn)行改進(jìn)。

4 壓繩裝置的改進(jìn)措施

4.1 增加壓繩彈簧數(shù)量

依據(jù)鋼絲繩所具有的彈性，可以通過(guò)調(diào)整壓繩彈簧數(shù)量，以有效增加拉應(yīng)力，從而保證鋼絲繩不會(huì)出現(xiàn)彈繩現(xiàn)象。在選擇彈簧的參數(shù)時(shí)，需要依據(jù)如下影響因子：重啟動(dòng)時(shí)刻力、鋼絲繩的牽引力，同時(shí)還需要設(shè)定一定的安全系數(shù)。

4.2 優(yōu)化壓繩裝置位置

在絞車(chē)所處的不同位置設(shè)置安裝壓繩裝置，其受力情況不同，需依據(jù)相應(yīng)的情況確定。假如某一個(gè)位置出現(xiàn)較大的載荷，那么可以把壓繩設(shè)置為多組，與此同時(shí)還應(yīng)該調(diào)整裝置之間的距離。

4.3 增設(shè)擋銷(xiāo)

假如絞車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的壓繩出現(xiàn)反復(fù)振動(dòng)，那么這時(shí)將會(huì)使得壓繩輪位置的固定螺栓出現(xiàn)松動(dòng)，最終將會(huì)使得固定架上的鋼絲繩輪松動(dòng)。經(jīng)過(guò)對(duì)繩輪結(jié)構(gòu)分析，通?？梢栽O(shè)置一定的擋銷(xiāo)，這樣能夠有效避免出現(xiàn)固定栓松動(dòng)。

經(jīng)過(guò)改造后的無(wú)極繩絞車(chē)壓繩裝置，能夠有效減少鋼絲繩脫輪的現(xiàn)象，并且能夠有效解決鋼絲繩彈繩現(xiàn)象。在對(duì)壓繩裝置進(jìn)行優(yōu)化之后，鋼絲繩并未再出現(xiàn)脫繩，極大地提高了無(wú)極繩絞車(chē)的運(yùn)行效率。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)無(wú)極繩絞車(chē)的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)無(wú)極繩絞車(chē)處于彎道位置時(shí)往往出現(xiàn)斷繩的現(xiàn)象。鑒于主繩和副繩的不同過(guò)繩原理，設(shè)計(jì)無(wú)級(jí)繩絞車(chē)斷繩保護(hù)裝置，主繩和相應(yīng)的導(dǎo)向輪之間設(shè)置斷繩轉(zhuǎn)動(dòng)擋軸，副繩和導(dǎo)向輪之間設(shè)置固定擋軸，以確保無(wú)極繩絞車(chē)的運(yùn)行安全和運(yùn)行效率。