煤礦井下翻車系統(tǒng)存在問題分析及解決方案

【摘 要】本文針對煤礦井下翻車系統(tǒng)存在缺陷問題，通過使用變頻調(diào)速器、操作離合制動(dòng)器的使用，解決了頻繁啟動(dòng)電機(jī)造成電機(jī)損壞的難題。

【關(guān)鍵詞】翻車系統(tǒng)；自動(dòng)化；設(shè)計(jì)

1 原翻車系統(tǒng)工作原理及存在的問題

翻車系統(tǒng)是我礦原煤運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，多年來，由于翻車系統(tǒng)任務(wù)重、系統(tǒng)本身存在缺陷、操作流程不合理、主要設(shè)備老化易損壞，工作過程中經(jīng)常發(fā)生機(jī)電事故影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

各生產(chǎn)采區(qū)運(yùn)出的原煤車輛經(jīng)井底車場調(diào)車線用架線式電機(jī)車頂入翻車機(jī)進(jìn)車線，然后由翻車系統(tǒng)的推車機(jī)推入翻籠。翻籠的翻車是通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)變速箱，帶動(dòng)翻籠底部的主動(dòng)軸輪與翻籠摩擦帶動(dòng)翻籠旋轉(zhuǎn)進(jìn)行翻車。但是當(dāng)翻籠在順時(shí)針翻車時(shí)經(jīng)過360度旋轉(zhuǎn)，需要在正確位置停車時(shí)，因慣性電機(jī)的停止時(shí)間，用人工操作電機(jī)翻籠在正確位置很難實(shí)現(xiàn)。所以便有時(shí)翻籠轉(zhuǎn)過正確，有時(shí)轉(zhuǎn)不到正確位置，這樣就不得不頻繁啟動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)尋找正確的位置。在這樣的情況下電動(dòng)機(jī)很容易損壞（電動(dòng)機(jī)燒壞的原因：電動(dòng)機(jī)瞬間啟動(dòng)電流是電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流的近20倍，所以電機(jī)在頻繁啟動(dòng)下，電動(dòng)機(jī)長時(shí)間受到大電流沖擊是繞組出現(xiàn)匝間松弛，絕緣裂紋等不良現(xiàn)象，破壞效應(yīng)不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到摩擦從而加速了絕緣老化，最終導(dǎo)致最先碳化的絕緣破壞直至燒毀繞組）變速箱也因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)下造成齒輪打齒，擰斷軸等情況的發(fā)生；真空啟動(dòng)器的接觸器也因點(diǎn)觸動(dòng)作次數(shù)過多經(jīng)常燒毀（電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)堵轉(zhuǎn)電流過大造成接觸器觸點(diǎn)、線圈過熱，過度頻繁操作引起接觸器線圈燒毀）。推車機(jī)由電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)變速箱帶動(dòng)前連輪和后鏈輪上的鏈子碰爪，推動(dòng)礦車進(jìn)翻籠翻車由于-120翻車機(jī)巷道是水平巷道，當(dāng)推車機(jī)推動(dòng)被翻礦車進(jìn)翻籠時(shí)，由于礦車重量慣性，推車機(jī)不能準(zhǔn)確將礦車推入翻籠的翻車位置，有時(shí)把礦車推入翻籠后，后面的礦車半個(gè)礦車身位也跟著進(jìn)入翻籠，礦車不易把連接環(huán)拉緊，造成翻車的連接環(huán)不易轉(zhuǎn)動(dòng)，有時(shí)扭斷連接環(huán)，有時(shí)把翻籠外車身進(jìn)入翻籠一半的礦車擰倒，容易造成人身傷害，還有時(shí)礦車連接銷子脫出不能起到前拉后拽的作用，影響翻車速度。

2 翻車系統(tǒng)自動(dòng)化改造方案設(shè)計(jì)

2.1 翻車機(jī)的改造方案

改造設(shè)計(jì)

在主動(dòng)軸輪的側(cè)面制作安裝一套離合裝置。

①在主動(dòng)軸輪的側(cè)上方安裝一個(gè)托臂，固定在支架上用圓空銷子串連，托臂按翻籠的位置需求而產(chǎn)生托起與下落的作用。

②在托臂的偏下方安裝一S型連桿，連桿中間用圓孔銷子固定在支架上，前端制作一托輪托住托臂，在翻籠西側(cè)的同樣一套從動(dòng)離合裝制用一連接軸連接傳動(dòng)。在連桿的后端下方和地面固定連接一拉簧。

③在S型連桿的后面安裝一掛爪，掛爪用圓孔銷子連接在掛爪座上能夠左右擺動(dòng)，掛爪上方用圓空銷子連接自回式氣缸。

④翻車系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：托臂總長860mm，厚度40mm，S彎度R800mm.碰爪長200mm寬150mm，厚度20mm.S型連桿厚度20mm，總長700mm.掛爪長度400mm，厚度30mm，兩端銷控直徑22mm.拉簧伸拉長度400mm，直徑80mm。支架用160槽鋼，高度900mm.槽鋼支架和S型連桿的連接銷直徑40mm，長度110mm.托輪直徑110mm，厚度60mm。連接軸總長1980mm，直徑80mm的厚壁管，其軸頭長300mm，直徑80mm的圓鋼制成和連接軸焊接。軸的兩端用外徑140mm，內(nèi)徑80mm的軸枕固定在地面。氣缸行程75mm，氣缸推拉力大于4公斤。

2.2 改造后的工作原理

當(dāng)翻籠在填車位置時(shí)，托臂掛住碰爪自動(dòng)把翻籠小距離托起，翻籠與主動(dòng)輪拖離，失去動(dòng)力而停止轉(zhuǎn)動(dòng)。填入礦車后啟動(dòng)風(fēng)缸做抽回工作將掛爪與S型連桿脫開，S型連桿與其連接的托輪將托臂落下與主動(dòng)輪摩擦，翻籠跟隨主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)隨即翻車，翻籠在翻轉(zhuǎn)過程中，托臂不受力，拉簧收縮拉起前端的托輪，自回式風(fēng)缸伸出，掛爪又一次掛住S型連桿，托起托臂，這時(shí)翻籠翻轉(zhuǎn)到填車位置，托臂前掛鉤鉤住翻籠上的碰爪，又小距離托起翻籠停在填車位置，這樣就完成了一個(gè)翻車過程?？窟@套離合裝置翻車，電機(jī)始終處在勻速常轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，避免了頻繁啟動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)、變速箱、接觸器損壞情況的發(fā)生。

3 推車機(jī)的改造方案

3.1 改造設(shè)計(jì)

（1）首先推車機(jī)前連輪更換成兩側(cè)都帶聯(lián)軸器的鏈輪軸，在原有的基礎(chǔ)上在鏈輪的另一側(cè)另外安裝一套離合式變速箱，使電機(jī)一次性啟動(dòng)，推車與停車用離合按鈕控制。

（2）在推車機(jī)前方，近于翻籠時(shí)段，安裝一臺自動(dòng)阻車器，動(dòng)力采用氣缸電動(dòng)控制，當(dāng)推車機(jī)停止推車時(shí)，同時(shí)阻車裝置啟動(dòng)，礦車在翻籠內(nèi)中間位置時(shí)，阻止翻籠外礦車前行。

（3）在翻籠出車側(cè)，設(shè)計(jì)安裝一套短距離推車裝置，動(dòng)力也采用氣缸電動(dòng)按鈕控制。在進(jìn)車側(cè)自動(dòng)阻車器開啟阻車時(shí)，操作按鈕和出車側(cè)短距離推車裝置聯(lián)動(dòng)，開始往前推車，把翻籠內(nèi)被翻礦車兩側(cè)連接環(huán)拉緊，增加此套設(shè)備裝置與其它各工作設(shè)備達(dá)到同力運(yùn)轉(zhuǎn)，相互支持，來完成一個(gè)共同目的——安全高效翻煤。

（4）技術(shù)參數(shù)。

滑道2跟：120槽鋼，長950mm；橫梁2跟：110#工字鋼，1000mm；推爪：長340mm，厚40mm；短距離推車裝置氣缸：行程600mm，推拉力大于4公斤；自動(dòng)阻車器氣缸：行程250mm，推拉力大于4公斤；翻籠兩側(cè)距兩側(cè)礦車370mm；自動(dòng)阻車阻爪器距翻籠650mm。

3.2 推車機(jī)系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)后的工作原理

架線式電機(jī)車把一列煤車頂入翻車機(jī)進(jìn)車線，翻車機(jī)司機(jī)操作推車機(jī)按鈕，啟動(dòng)推車機(jī)電機(jī)聯(lián)動(dòng)變速箱，同過變速箱上的制動(dòng)器帶動(dòng)前鏈輪、從鏈輪傳動(dòng)鏈子上的碰爪推動(dòng)礦車進(jìn)入翻籠，這時(shí)司機(jī)啟動(dòng)翻籠進(jìn)車側(cè)的自動(dòng)阻車器，阻止后面的礦車前進(jìn)，同時(shí)翻籠出車側(cè)的短距離推車裝置啟動(dòng)拉動(dòng)翻籠出車側(cè)的礦車，把翻籠內(nèi)被翻礦車兩側(cè)連接環(huán)拉緊，使翻籠里的被翻礦車兩側(cè)連接環(huán)拉緊順利翻車。

4 供電系統(tǒng)改造方案及技術(shù)參數(shù)

在解決了翻車系統(tǒng)本身存在的缺陷、操作流程不合理的問題后，又在電機(jī)供電系統(tǒng)中，安裝了一臺隔爆兼本安變頻調(diào)速器（KJPT55/660型），其優(yōu)點(diǎn)是：重負(fù)荷軟啟動(dòng)，軟停車變速控制，啟動(dòng)電流小，起動(dòng)速度平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)，對電動(dòng)機(jī)沖擊小，性能可靠。從而減少了起動(dòng)時(shí)對設(shè)備的動(dòng)張力。電源電壓：AC660V；主回路工作電流65A；輸出頻率：5-50Hz；控制電機(jī)最大功率：55KW；本安工作電壓DC5V。

5 應(yīng)用效果

翻車機(jī)電機(jī)啟動(dòng)后翻籠翻車僅靠操作氣缸安鈕做推拉運(yùn)動(dòng)就完成了一次次的翻車工序，在這一過程中點(diǎn)機(jī)就啟動(dòng)一次，而原先頻繁啟動(dòng)電機(jī)造成電機(jī)損壞的大難題得以解決。另外在翻車機(jī)供電系統(tǒng)中變頻調(diào)速器讓電機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流由零開始逐漸增大，起到電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)減少了對電動(dòng)機(jī)的沖擊，起到了對電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。在推車系統(tǒng)中，推車機(jī)的電機(jī)在勻速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，操作離合制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了推車機(jī)的推車作用，推車機(jī)將礦車推入翻籠，這是啟動(dòng)自動(dòng)阻車器阻擋后面礦車，同時(shí)短距離推車裝置前推出車側(cè)礦車，這樣三礦車連接環(huán)拉緊，三套設(shè)備協(xié)同工作，順利的完成了翻車工序。

[責(zé)任編輯：周娜]