矿井无极绳绞车压绳装置改进及其应用

2020-03-05罗笑

山东煤炭科技 2020年2期

罗笑

（潞安集团慈林山煤业公司夏店煤矿，山西长治 046000）

大部分运输顺槽地势起伏较大，因此，利用无极绳绞车运输大型设备时，钢丝绳的张紧力过大，一方面容易导致钢丝绳从压绳装置内弹出威胁运输人员的人身安全，如果钢丝绳弹出过高，钢丝绳会与工作面顶板直接产生较大的摩擦，加快钢丝绳的磨损速度；另一方面，如果压绳装置的转轴固定不牢靠，压绳轮会与钢丝绳共同弹出，造成较大的安全隐患。夏店煤矿井下安装有10余部无极绳绞车，因此，有必要对无极绳绞车压绳装置进行改进，以提高夏店煤矿设备运输时的安全系数及其效益。

1 传统压绳装置受力情况分析

矿用无极绳绞车压绳装置包括弹簧、压绳轮、转轴、机架4部分组件。其中压绳轮与钢丝绳直接接触，其主要作用是控制钢丝绳导向及压绳，同时，降低钢丝绳的摩擦阻力。弹簧的主要作用是对压绳轮进行复位，转轴部分具有铰接作用，机架主要控制压绳装置的整体强度。现对同一坡度及起伏较大两种巷道条件下的运输过程中传统压绳装置的受力情况进行分析。

1.1 同一坡度巷道时装置受力情况分析

压绳装置安装巷道坡度不变时，装置中的压绳轮不受竖直向上的弹力作用，减少了对钢丝绳的摩擦因数及导向作用，运输过程中，弹簧基本没有受到水平推力的作用，可以使压绳轮及时复位。压绳装置受力分析如图1所示，F为钢丝绳在压绳轮位置时所受到的弹力，L为弹力F所受力臂长度。

图1 压绳装置受力

1.2 起伏巷道时装置受力分析

由于起伏巷道的坡度不同，因此，此处以α表示巷道坡度，以β表示压绳偏角，钢丝绳的张紧力用T表示，其所受竖直向上弹力用F表示，则有：

由于压绳偏角与巷道坡度成正比，因此，α越小，则β值越小，sinβ值越小，此时，钢丝绳所受竖直向上的弹力F越小。同理，α越大，则β值越大，sinβ值越大，此时，钢丝绳所受竖直向上的弹力F越大。因此，在起伏较大的巷道运输时，运输设备的重量越重，钢丝绳的张紧力越大，其受到的竖直向上的弹力F越大，运输过程中，越容易发生钢丝绳弹出现象。

2 新型压绳装置及其受力分析

2.1 新型压绳装置原理分析

在传统压绳装置的基础上，将压绳轮的压绳方式由原来的斜弹压绳方式改造成平推压绳。改造的原理为：利用两组跑道轮代替传统压绳装置上的转轴，跑道轮两侧具有轮缘，且采用滚动轴承工艺，运行时摩擦因数较小，且不会发生掉道现象；同时，利用卡片对轮轴对进行锁紧，避免轮轴对发生连轴转。跑道轮平推滚动实现平推压绳，保证压绳平稳，避免运行时卡别现象发生。新型装置仍利用弹簧对压绳轮进行复位，当无极绳梭车通过装置时，主压绳轮被梭子撞开后向两侧平推，待梭车通过后，受弹簧弹力作用，压绳轮及时复位，确保钢丝绳运行中不会脱出。新型压绳装置如图2所示。

2.2 新型压绳装置的受力分析

图2为改进后的压绳装置受力示意图。图2中F为钢丝绳在压绳轮位置时所受到的弹力，T为平推力，L-T所受力臂长度，此时，压绳轮所受力矩M为：

在无极绳绞车运行过程中，压绳轮受跑道轮的限制作用不会发生偏转，因此，钢丝绳不会发生弹出现象。

图2 新型压绳装置受力

3 防钢丝绳弹出、脱绳措施

（1）增大轨道巷道的竖曲线半径，减小巷道起伏的坡度，受煤矿复杂地质条件的影响（煤层倾角、构造等），巷道掘进过程中不可能沿同一坡度作业，因此，整条巷道起伏较多，但应结合实际地质及生产情况，尽可能降低巷道坡度，增大运输过程中的安全系数。再者，根据2016《山西省煤矿机电装备技术标准》的要求：无极绳绞车的运输竖曲线半径不小于20m，因此，要尽可能地增大轨道巷道的竖曲线半径，从而降低压绳装置的数量和钢丝绳弹出、脱绳事故。

（2）采用重型压绳轮、高强度弹簧及机架，并将传统的两组压绳轮改造为3组并列的压绳轮，且三组压绳轮采用同一机架连接，整体稳定性强，变形小。当无极绳梭车经过第一组压绳轮时，该压绳轮的弹簧弹开，第二、三组压绳轮依然处于闭合状态，同样，无极绳梭车经过第二组压绳轮时，该压绳轮的弹簧弹开，第一、三组压绳轮依然处于闭合状态，这样可以保证在梭车通过时，钢丝绳始终处于一组压绳轮内，避免钢丝绳脱绳。

（3）在大坡度底弯段增加压绳轮的数量，保证运输重量重的设备时，不会发生钢丝绳弹出、脱绳现象。