调度绞车排绳装置的应用

郑晓彬

（山西大同永定庄煤业公司， 山西 大同 037000）

0 引言

结合煤矿井下复杂环境的影响，调度绞车在应用中会受到多种因素的干扰，出现一些卡绳、乱缠等问题，不仅会降低井下的开采效率，也会在设备频繁故障中提高了煤矿企业的人工维护成本，且有着一定的安全隐患，需要做好针对性的方案研究。结合目前出现的断面齿轮结构、链条链轮结构和液压缸推动结构方案，在实际应用中排绳效果较好，不过也存在着一定的缺点，制约了排绳装置整体的效果发挥，结合调度绞车存在的现场问题和以上方案的设计经验，下面将对曲柄滑块结构的新排绳装置进行设计讨论和应用分析。

1 调度绞车设备结构及应用现状

1.1 调度绞车结构分析

以煤矿井下常用的JD-25 型矿用调度绞车为例，结构由操作闸、轴承底座、制动闸装备、轴承、滚筒装置和电机组成，其中滚筒一般由铸铁制作，负责钢丝绳缠绕并牵引负荷，且内部大内齿轮还配备有减速齿轮；通常续车上装备有工作闸和制动闸两种形式闸；电机的一侧会通过制定闸控制滚筒，且大内齿轮的工作闸也能实现对滚筒的控制；电机使用防爆三项鼠笼电动机；机座上固定闸带定位相与电机轴承支架，具体的设备参数可以参考表1。

1.2 调度绞车使用现状

目前在井下调度绞车使用中，钢丝绳容易出现死折和咬绳的现象，在不及时处理下容易出现短绳跑车问题和松绳冲击问题，同时也会在钢丝绳产生余绳现象下，容易在滚筒缠绕中存在绳绕出滚筒伤人的风险。因此很多煤矿企业在生产中，会借助人工操纵铁棍逼绳的方式、加大钢丝绳绳径的方式和装配逼绳器的方式，避免钢丝绳出现以上问题，经过实践虽然可以缓解以上死折、咬绳的问题，不过出现问题的根本因素未得到解决，因此需要针对排绳问题，设计排绳方案[1]。

2 排绳装置方案研究

当前针对煤矿井下绞车排绳装置的研究，有以下三种方案，分别是断面齿轮结构、链条链轮结构和液压缸推动结构，下面进行三种方案原理的分析：第一，在端面齿轮结构装置中，主要利用凸轮结构进行排绳工作，虽然有着较高的排绳效果，不过在设备安装成本上较高，且加工难度较大；第二，在链条链轮结构装置中，通过链条的应用可以适用于井下不同环境的运输工作中，有着较为广泛的应用面，结合链条易磨损的特点，容易在链条和链轮中出现间隙，影响排绳效果；第三，在液压缸推动结构装置中，在借助液压缸推动下可以提高排绳的效果，虽然结构简单，但不能完成与调度绞车滚筒缠绳的同步工作。

结合以上三种常见的排绳装置设计方案，在实际应用中各有利弊，在参考以上设计方案后，提出一种曲柄滑块的结构，能实现调度绞车钢丝绳均匀缠绕在滚筒上，同时可以避免乱缠、卡绳和咬绳等问题，既可以提高钢丝绳的使用寿命，也可以降低调度绞车的人力、维护成本，在不断提高调度绞车的运输效率后，可以满足井下生产对调度绞车可靠性、安全性的需要。

3 曲柄滑块结构的排绳装置设计与应用

3.1 排绳装置原理

在调度绞车处于正常工作状态时，钢丝绳会从两条平行的托辊中穿过，通过曲柄滑块可以对两条平行的托辊进行左右控制运动，进而实现对钢丝绳的左右运动控制，最后实现调度绞车有效排绳的目的。结合曲柄滑块的结构，具体可以参考图2，结合图2 所示，AB、BC 分别代表曲柄和连杆，C 为滑块，一般其左右两个极限位置的夹角θ 为90°，且以竖直方向划分左右皆可以保持45°，有着左右对称的特点。在煤矿开采常用的JD-25 型矿用调度绞车中，其滚筒宽度为400 mm，当设置L1、AB、BC 的长度为别为91 mm、375 mm、375 mm，则滑块的行程L、偏心距、L2分别为525 mm、217 mm、616 mm。

图2 曲柄滑块排绳装置原理

3.2 排绳装置结构

在曲柄滑块排绳装置中，其结构组成限位板、导轨、曲柄、推杆、行走框、连杆和托辊等方面组成，具体的曲柄滑块结构见图3。当调度绞车运转拉动钢丝时，现场的施工人员会借助曲柄滑块排绳装置的推杆推动曲柄连杆，进而确保该排绳装置行走部分的滚轮可以实现在导轨上的左右运动，确保调度绞车可以实现排绳目标的落实。

图3 曲柄滑块排绳装置结构

3.3 装置使用规范

在曲柄滑块排绳装置应用中，需要做好以下几点工作：第一，需要对相关调度绞车的员工进行技能培训和综合素养培训，在员工充分了解曲柄滑块结构下的排绳装置后，提高排绳工作的安全有效性；第二，需要注重现场调的管理工作，通过明确一定制度，提高该装置的利用效果；第三，要对调度绞车和曲柄滑块进行设备维护和检查，确保各部分都有着较高的性能；第四，需要对钢丝绳的排列情况进行检查，避免内部排列出现咬绳、乱缠和扁绳的问题；第五，要特别关注钢丝绳松圈过大引起的脱出滚筒的问题，提高调度绞车排绳效果。

3.4 现场应用效果

在某煤矿企业的井下调度绞车中，应用曲柄滑块结构的排绳装置，通过试验分析，钢丝绳可以均匀缠绕在调度绞车滚筒上，以半年施工期为例，未出现卡绳、乱缠和咬绳问题，有着较高的应用效果。同时该装置还能有效提高钢丝绳的使用寿命，能更好地达到降低设备成本的目的，需要注意的是，曲柄滑块结构是独立于调度绞车的单独装置，可以在进行大批量生产曲柄滑块结构后，能不断用于调度绞车的改造中，且改造较为简单，可以降低改造成本和维护成本。

4 调度绞车升级方向

随着信息时代的不断发展，煤矿开采设备逐渐朝着智能化的方向发展，结合调度绞车的应用来看，在排绳装置的应用中可以借助PLC 系统进行智能化升级，包括压绳轮、操作台、限位开关和液压站等方面，借助PLC 控制系统可以确保钢丝绳实现平稳和安全的排绳工作，在此过程只需要技术人员通过操控台对PLC 系统进行控制，便可以实现排绳的自动工作。其中核心部分是液压系统和PLC 控制系统，前者在组成上有过滤器、溢流阀、压力表、节流阀和电磁换向阀等方面，可以为排绳工作提供动力；后者会借助PLC对整体装置运行进行控制，通过导辊两端的限位开关实现对排绳装置位置的监测。

5 结语

结合煤矿井下调度绞车的运行来看，在对曲柄滑块机构的排绳器装置进行设计后，通过应用可以有效解决排绳问题，降低了故障率和改造成本，能满足矿用调度绞车运行安全和效率的需要。结合时代的发展，还提出了排绳装置的发展方向，可以借助PLC 系统设计自动排绳装置，可提高输送效率，具有较强的应用价值。