井下并联捌绳轮的应用

王邦星

（山西汾西矿业集团宜兴煤业，山西 孝义 032302）

引言

1203工作面是2号煤层，是1201采区的下一接替工作面，现已贯通，准备安装综采设备，顺槽面运输线长达3 000m，宽260m。无极绳绞车只能运输2 000m，剩余1 000m，用小绞车接力运输，最大坡度为12°，采用40kW绞车3台。12°坡采用20t回柱绞车。由于绞车安装在专用硐室内，须用捌绳轮改变运行方向。专用综采设备运输捌绳轮已加工到位。由于施工人员的失误，误将11.4kW绞车捌绳轮当成综采设备运输捌绳轮，致使运输综采设备的运输线不能正常使用。11.4kW绞车捌绳轮是采用悬臂梁式，由一个两头出轴的轮毂组成，将轴的一端插在事先预埋好的Φ70mm的钢管中。钢丝绳通过轮毂改变运行方向。它的特点是方便、快捷，可多次使用。但绞车捌绳轮受力小的缺点也不容忽视，仅用于11.4kW绞车和坡度小于7°的运输线上，受力仅为3t。而综采设备最大质量为21t，运输线上的最大坡度为12°，受力环境发生了巨大的变化。且由于基础已浇筑成功，重新预埋基础至少需28d，将严重影响生产，为解决上述问题，必须将绞车捌绳轮进行改造。

1 提出和确定方案

由于受时间的限制，在不影响综采设备安装的前提下，根据实际情况，提出了以下方案：

1）采用了机构将悬臂梁式改为简支梁式。经计算，若将曲轴并联且为简支梁结构，应为1／16的力矩，若仅采用简支梁为1／12的力矩，而支架为21t，坡度为12°，是不能满足运输的。

2）采用双轴并联。由于绞车硐室口埋有左右各两个捌绳轮，故考虑将轴并联在一起，大大改善运行环境。

3）采用双孔固定式轴式为解决安装误差。机构架固定轴孔采用移动式和固定式双重孔架，固定孔稍大；移动式小，会与轴的静配合；中间采用长孔螺栓连接，移动距离可达30mm，满足安装误差。

简支梁式支架是将用特制的机构两轴并联在一起，并将机构固定于事先浇注好的基础中。机构采用强度较高的钢板及槽钢焊接组成，固定轴的位置采用双孔固定，消除轴与孔的误差，以及浇注基础时产生的安装误差。机构固定基础采用膨胀螺丝固定于浇注基础上。由于两轴安装时高差可能不同步，在固定捌绳轮轴时，采用了控制余量法。即在机构上加工时保证强度的前提下，厚度尽力减少。若须大范围调整时，采用实际测量后加垫的方式消除高差。改造后的方案如下页图1所示。

图1 关联捌绳轮示意图

2 受力分析及计算结果

由于轴悬臂梁与简支梁受力状况不同，从受力图上和计算公式中进行对比。

2.1 悬臂梁受力图（见图2）及公式

图2 悬臂梁受力图

反力及切力F：

式中：L为悬臂梁长。

弯矩M：

式中：L1为一个支端到受力点的长度；M为力矩；M0为某一点的力矩。

2.2 简支梁受力图（见图3）及公式

反力及切力F：

弯矩M

图3 简支梁受力图

若L1＝L2，则 Mmax＝［F（1／2）·（1／2）L2］／L＝（1／4）FL，即只有自由端的1／4。

将轴并联后，悬臂梁变成简支梁，它的支护、受力如图4所示且用于简支梁支护受力

图4 并联后悬臂梁受力图

因为F＝F1＋F2＋F3＋F4，若F1＝F2＝F3＝F4，则，F1＝（1／4）F。

M0＝F·L，M＝（1／4）F·（1／4）L＝（1／16）FL＝（1／16）M0，即只有原来的1／16倍，材料的破坏主要是力矩受力，故材料受力状况大大改善。

简支梁的受力状况大大优于悬臂梁，并联后轴的受力仅有原来的十六分之一。由于轴的抗弯强度与轴径的三次方成正比，若加粗轴，其强度将大幅度增强。

3 使用结果

经过5个21t的端头支架运输后，一切正常，全部支架运输完后，仅有1个悬臂式捌绳轮变，更换后，将所有综采设备运输进去。

4 经济效益

不考虑其他因素，仅做基础工作为28d，每个月可生产原煤25万t，2012年2号煤价为每吨600元，扣除各种费用，可创利340元，挽救经济损失7 750万元。

5 结语

梁类结构的改变，应因地制宜，将轴并联在同类的矿井中，是现实中常存在的问题。应适应当地的环境，解决问题。