煤矿井下无极绳新型辅绳压绳装置的设计与应用★

尹成豪

（山西焦煤集团西山煤电屯兰矿， 山西 古交 030206）

引言

煤矿井下地质条件复杂，煤层走向、倾向不固定，倾角有大有小，造成轨道在长距离运输时运输巷道起伏，拉运物料时钢丝绳受力大，加之钢丝绳往复运动，线路低洼处就会有钢丝绳飘起的现象，为了解决无极绳“飘绳”问题，需加设压绳装置。以往的主绳、辅绳均采用传统的压绳轮组进行压绳，其缺点为压绳效率低、配件易损坏、人员维护量大、设备费用高，弹簧和压轮经常损坏造成压绳失效。主绳压绳主要是增加压绳轮组数量，以增大压绳强度的方式进行压绳；而针对辅绳压绳问题，并未有简单有效的解决方式。

下面就结合屯兰矿解决规矩600 mm 无极绳辅绳压绳“飘绳”问题，设计一种无极绳绞车新型辅绳压绳装置。

1 辅绳压绳装置结构与位置

如图1 所示为装置成型示意图。

1）包括底座及固定在底座上的支撑座，所述支撑座包括两个相互对称设置的支撑角钢，两个所述支撑角钢的上部相同位置处均开设有轮轴安装孔，两个所述轮轴安装孔共同连接有一根转轴，所述转轴的外侧通过滚动轴承套设有压绳轮；位于所述支撑座两侧的底座的两端均各自开设有两个圆孔，所述底座的圆孔处通过螺栓和螺母连接有轨道压板，所述轨道压板呈弧形，轨道压板的一端与底座之间通过螺栓和螺母固定，另一端与底座之间呈夹角；位于支撑座处的底座上通过螺栓螺母连接有防护罩，所述防护罩套设在支撑座的外侧，且防护罩两端通过螺栓螺母与底座固定[1]。

图1 装置成型示意图

2）压绳轮的两个端部设有环状的径向凸起。

3）防护罩包括两个相互对称的角钢以及焊接在两个角钢顶部的横板；两个所述的角钢通过螺栓螺母与底座连接固定。

4）技术要求及尺寸。无极绳辅绳压绳装置，所述底座的长度1 m，宽度120 mm，底座上所开设的圆孔的直径为18 mm，底座上每一端的两个相邻的圆孔的间距为150 mm；所述支撑座宽度为100 mm，高度为160 mm；所述防护罩的宽度为110 mm，高度为170 mm。

5）压绳轮采用锰钢制作，压绳轮长度140 mm，压绳轮内径为Φ60 mm，轮缘端部径向凸起的外径为Φ90 mm。

2 大角度斜坡（≤14°）的辅绳压绳问题

大角度斜坡（≤14°）的辅绳压绳问题其计算过程如下：

已知运输斜坡坡度α，斜坡上A 点：牵引梭车拉5 车岩石（标准车列）向上运行，起坡处B点安装1组辅绳压绳轮，如下页图2 所示：

2.1 计算A 点处钢丝绳拉力F（1无极绳机牵引运行阻力）

牵引梭车质量G0为0.5 t，矿车自重718 kg，载重2 700 kg，标准车列5 车，牵引车辆总重量为Q+G0＝（718+2 700）×5+0.5×1 000＝17 590 kg。

钢丝绳型号为6×19S+FC-Φ26mm，单位长度钢丝绳质量q为2.49 kg/m，无极绳绞车运输距离L为1 000 m；

图2 14°巷道坡度计算示意图

式中：F1单位为kN；fK为车辆运行阻力系数，取0.02；μ 为钢丝绳摩擦阻力系数，取0.25；g为重力加速度，取9.8 m/s2.

将以上数值代入上式，得：

2.2 计算B 点处辅绳压绳轮合力F 合

根据力的平行四边形定则，得：

由图中得知：β＝180°-α，

跟据定滑轮原理，B点只改变钢丝绳的方向，不改变力的大小，故F2＝F1，代入上式得：

2.3 计算斜坡角度α

辅绳压绳轮采用6205 深沟球滚动轴承，径向额定动载荷≤14 kN，即F合≤14 kN，代入（5）得：

联合式（2）、式（6），得以下方程组：

解方程组得：α≤14°，故该辅绳压绳轮可用于14°及以下坡度使用，能够解决大角度斜坡的无极绳辅绳压绳问题[2]。

3 辅绳压绳装置的技术设计

为解决上述技术问题，本实用新型辅绳压绳装置所采用的技术方案为：一种无极绳辅绳压绳装置，包括底座及固定在底座上的支撑座，所述支撑座包括两个相互对称设置的支撑角钢，两个所述支撑角钢的上部相同位置处均开设有轮轴安装孔，两个所述轮轴安装孔共同连接有一根转轴，所述转轴的外侧通过滚动轴承套设有压绳轮；位于所述支撑座两侧的底座的两端均各自开设有两个圆孔，所述底座的圆孔处通过螺栓和螺母连接有轨道压板，所述轨道压板呈弧形，轨道压板的一端与底座之间通过螺栓和螺母固定，另一端与底座之间呈夹角；位于支撑座处的底座上通过螺栓螺母连接有防护罩，防护罩套设在支撑座的外侧且防护罩两端通过螺栓螺母与底座固定。

4 传统与新型辅绳压绳的区别

传统的压绳轮组对辅绳进行压绳时，钢丝绳卡在两压绳轮组中间，存在压绳效率低、配件易损坏、人员维护量大、设备费用高等技术难题，提供一种压绳效率高、使用寿命长、适用大角度斜坡（≤14°）的无极绳辅绳压绳装置是煤矿轨道运输发展的趋势和需要。

本实用新型无极绳辅绳压绳装置解决了轨道线路低洼处无极绳辅绳“飘绳”问题，不需要掏槽，不需要移动水泥轨枕，只需用螺栓和轨道压板将底座固定在轨道上，然后安装支撑角钢、防护罩和压绳轮，2人操作即可，安装过程省时省力，方便快捷。使用时，如图3 所示，让辅绳穿过压绳轮与底板之间的间隙，便可使用[3]。

图3 安装现场示意图

与传统相比本实用新型辅绳压绳装置具有以下有益效果：与传统的压绳轮相比，传统压绳轮组体积较大，长800 mm，宽500 mm，重量为40 kg，安装前，先要在轨道中间掏槽，至少移开2 根水泥轨枕，安装时用12 条Φ16 mm×50 mm 螺栓和压片将底座固定在轨道上，需要多人相互协作，安装过程费时费力。而本实用新型辅绳压绳装置，如图3 所示，不需要掏槽，不需要移动水泥轨枕，只需用4 条Φ16 mm×50 mm 螺栓和轨道压板将底座固定在轨道上，然后安装支撑角钢、压绳轮和防护罩，2 人操作即可，结构简单，安装方便，安装过程省时省力，方便快捷，压绳效率好，使用寿命长。

5 应用辅绳压绳装置产生的经济效益

传统的压绳轮组费用为3 480 元/套，本实用新型辅绳压绳装置费用大约200 元，每套装置节约费用3 280 元。按照经验数据，传统的压绳轮组每4 个月换一次，新型辅绳压绳装置每10 个月换一次。并且此套装置安装拆卸简单，维护起来方便省力。每年节省设备材料及人工费用约60万元。本实用新型装置获得国家实用新型专利证书，证书号第9148137 号。实用效果较好，受到使用单位一致好评。