对无极绳绞车运输系统中压绳装置的改进

张 磊

(西山煤电集团公司 马兰矿，山西 太原 030000)

·技术经验·

对无极绳绞车运输系统中压绳装置的改进

张 磊

(西山煤电集团公司 马兰矿，山西 太原 030000)

针对无极绳绞车辅助运输系统中存在的弹绳现象和绳轮掉落问题进行了分析，通过增加压绳轮的拉紧弹簧数量和优化压绳装置在运输系统中的布置，解决了压绳轮弹出的问题；通过在绳轮结构中增加一个挡销，阻止轴随轮转动，有效解决了压紧螺母松动的问题。改进后，压绳轮损坏几率降低，安全运行得到了保障，压绳轮的寿命得到了提高。

无极绳绞车运输；压绳装置；弹簧；挡销

在诸多井下辅助运输方式中，无极绳绞车运输是一种重要的运输方式，它适应性强、应用广泛，节省运输能耗，特别适用于长距离、大运输量的材料、设备等的辅助运输，在倾角大、变坡多的工况下依然适用。近年来，煤矿井下机电设备越来越多，越来越大，如大型液压支架、刮板输送机等，这些设备都需要进行辅助运输。与过去常用的小绞车接力、对拉运输等运输方式相比，无极绳牵引车运输优势明显，运输中不用转载，非常方便，是井下辅助运输未来的发展方向。

1 压绳装置存在的问题

无极绳绞车运输系统组成示意图见图1，该系统由绞车、钢丝绳、主压绳轮组、副压绳轮组、平托轮组、 张紧装置等部分组成。其中，副压绳轮组的绳轮一旦安装好，就基本处于一个固定的状态，而主压绳轮组则不同，它的绳轮是用拉紧弹簧压紧的，当受到外力作用时，弹簧松开，主压绳轮组的绳轮就会张开。根据实践观察，发现压绳装置在运行中存在两个问题：1) 弹绳现象，即该运输系统在使用过程中，当遇到巷道拐弯或者巷道坡度突然发生较大变化时，常常会发生钢丝绳从压绳轮中弹出的现象。2) 运行中绳轮下方的螺母经常松脱，导致绳轮从固定架上掉落。这两个问题势必会形成较大的安全隐患，影响整个运输系统的正常运行。本文对这两个问题进行研究分析，寻求解决办法。

1—尾轮 2—副压绳轮组 3—弯道轮组装置 4—钢丝绳 5—平托轮组 6—主压绳轮组 7—梭车 8—张紧装置 9—绞车 10—道岔图1 无极绳绞车运输系统组成示意图

2 对压绳装置的受力分析

无极绳绞车运输系统中的压绳装置主要由绳轮、托架、转轴和拉紧弹簧4部分组成。其作用有两个：1) 对钢丝绳起导向作用。2) 压住钢丝绳。

为了分析系统运行时压绳装置的受力情况，分两种情况进行讨论：1) 假设压绳装置安装的巷道没有坡度变化。2) 安装的巷道有坡度变化。

2.1 安装压绳装置的巷道没有坡度变化

当压绳装置安装在没有坡度变化的巷道中时，压绳装置的受力分析图见图2. 图中F表示钢丝绳的弹力，L表示F的力臂，设两个压绳轮1、2 的拉紧弹簧产生的预紧力分别为F1、F2，其力臂分别为L1、L2.由于压绳轮自身重力较小，可以忽略不计，因此作用于压绳轮的总力矩可以表示为：

M=FL-F1L1

(1)

或

M=FL-F2L2

(2)

分析式(1)、式(2)可知，当压绳轮的总力矩M≥0时，压绳轮压紧；当压绳轮的总力矩M<0时，压绳轮被分开，这时钢丝绳会弹出。

1—压绳轮1 2—钢丝绳 3—压绳轮2 4—压绳轮2的拉紧弹簧 5—压绳轮1的拉紧弹簧 6—压绳轮1的转轴7—压绳轮2的转轴 8—轨道用垫板图2 压绳装置的受力分析图

2.2 安装压绳装置的巷道有坡度变化

用α表示巷道坡度角，用β表示压绳角，那么钢丝绳向上的弹力可以表示为：

式中，T表示钢丝绳的预紧力(静态时)或牵引力(动态时)。压绳角β与巷道坡度角α呈正相关，即α越大则β就越大，反之，α越小则β就越小。根据弹力计算式(3)可知，β越大，sinβ就越大，从而F越大；T增大时，F也相应增大。当钢丝绳没有被牵引(即静态)时，T较小，F也较小；而当钢丝绳被牵引(即动态)时，T增加，引起弹力F也成倍增大，从而会导致钢丝绳从压绳轮中弹出。

3 解决弹绳现象的措施

从受力分析方面找到了钢丝绳弹出的原因后，可通过增加压绳轮的拉紧弹簧数量和优化压绳装置在运输系统中的位置布置解决弹绳现象。

3.1 增加压绳轮的拉紧弹簧数量

将压绳轮的拉紧弹簧由原来的一个改成两个，采用两个相同的弹簧并联，它们产生的总拉力等于每个弹簧的拉力之和，也就是每个弹簧产生拉力的2倍，根据胡克定律：

式中：

k—单个弹簧的弹性系数；

Δx—每个弹簧的伸长量。

式(4)中的T就是式(1)、式(2)中的F1、F2.

在选择弹簧时，要先测量出钢丝绳运行中(含启动时刻)，牵引力F的最大值，再根据需要预留的安全系数，确定弹簧的弹性系数范围，然后在此基础上选择合适的弹簧。

3.2 优化压绳装置在运输系统中的布置

无极绳绞车运输系统中压绳装置安装位置不同，受力状况就不同。因此需要根据现场实际情况确定最佳的布置方式。在荷载较大的地方，适当增加压绳装置的数量，缩短每组压绳装置之间的距离；反之，在荷载较小的地方，每组压绳装置的距离可以适当增加。

4 防止绳轮脱落的措施

针对运行中压绳装置中的绳轮下方的螺母时常会松脱，导致绳轮从固定架上掉落的问题，通过研究绳轮的结构，对其进行了改进，增加一个可以防止轴随轮转动的挡销，见图3. 增加挡销后，有效地防止了压紧螺母的松动和脱落。

1—绳轮 2—带密封盖轴承 3—挡销 4—锁紧螺母图3 改进后的绳轮结构示意图

5 结 论

针对无极绳绞车辅助运输系统中存在的弹绳现象和绳轮掉落问题进行了分析，通过增加压绳轮的拉紧弹簧数量和优化压绳装置在运输系统中的布置，解决了压绳轮弹出的问题；通过在绳轮结构中增加一个挡销，阻止轴随轮转动，有效解决了压紧螺母松动的问题。改进后，经过一段时间的运行，减小了无极绳绞车辅助运输系统运行中压绳轮损坏的几率，保证了运行安全，提高了压绳轮的使用寿命，具有明显的经济效益。

[1] 秦 洁.无极绳绞车转弯与压绳技术研究[J].中国科技信息，2010(13)：43-44.

[2] 王成学，刘 军.无极绳绞车存在问题及具体解决办法[J].煤，2013，22(7)：39-41.

TD52

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：1672-0652(2017)07-0050-02

2017-06-08

张 磊(1987—)，男，安徽六安人，2012年毕业于太原理工大学，主要从事浮选工作，(E-mail)1434414382@qq.com