煤礦井下無(wú)極繩新型輔繩壓繩裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用★

尹成豪

（山西焦煤集團(tuán)西山煤電屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層走向、傾向不固定，傾角有大有小，造成軌道在長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸巷道起伏，拉運(yùn)物料時(shí)鋼絲繩受力大，加之鋼絲繩往復(fù)運(yùn)動(dòng)，線路低洼處就會(huì)有鋼絲繩飄起的現(xiàn)象，為了解決無(wú)極繩“飄繩”問(wèn)題，需加設(shè)壓繩裝置。以往的主繩、輔繩均采用傳統(tǒng)的壓繩輪組進(jìn)行壓繩，其缺點(diǎn)為壓繩效率低、配件易損壞、人員維護(hù)量大、設(shè)備費(fèi)用高，彈簧和壓輪經(jīng)常損壞造成壓繩失效。主繩壓繩主要是增加壓繩輪組數(shù)量，以增大壓繩強(qiáng)度的方式進(jìn)行壓繩；而針對(duì)輔繩壓繩問(wèn)題，并未有簡(jiǎn)單有效的解決方式。

下面就結(jié)合屯蘭礦解決規(guī)矩600 mm 無(wú)極繩輔繩壓繩“飄繩”問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種無(wú)極繩絞車(chē)新型輔繩壓繩裝置。

1 輔繩壓繩裝置結(jié)構(gòu)與位置

如圖1 所示為裝置成型示意圖。

1）包括底座及固定在底座上的支撐座，所述支撐座包括兩個(gè)相互對(duì)稱設(shè)置的支撐角鋼，兩個(gè)所述支撐角鋼的上部相同位置處均開(kāi)設(shè)有輪軸安裝孔，兩個(gè)所述輪軸安裝孔共同連接有一根轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的外側(cè)通過(guò)滾動(dòng)軸承套設(shè)有壓繩輪；位于所述支撐座兩側(cè)的底座的兩端均各自開(kāi)設(shè)有兩個(gè)圓孔，所述底座的圓孔處通過(guò)螺栓和螺母連接有軌道壓板，所述軌道壓板呈弧形，軌道壓板的一端與底座之間通過(guò)螺栓和螺母固定，另一端與底座之間呈夾角；位于支撐座處的底座上通過(guò)螺栓螺母連接有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩套設(shè)在支撐座的外側(cè)，且防護(hù)罩兩端通過(guò)螺栓螺母與底座固定[1]。

圖1 裝置成型示意圖

2）壓繩輪的兩個(gè)端部設(shè)有環(huán)狀的徑向凸起。

3）防護(hù)罩包括兩個(gè)相互對(duì)稱的角鋼以及焊接在兩個(gè)角鋼頂部的橫板；兩個(gè)所述的角鋼通過(guò)螺栓螺母與底座連接固定。

4）技術(shù)要求及尺寸。無(wú)極繩輔繩壓繩裝置，所述底座的長(zhǎng)度1 m，寬度120 mm，底座上所開(kāi)設(shè)的圓孔的直徑為18 mm，底座上每一端的兩個(gè)相鄰的圓孔的間距為150 mm；所述支撐座寬度為100 mm，高度為160 mm；所述防護(hù)罩的寬度為110 mm，高度為170 mm。

5）壓繩輪采用錳鋼制作，壓繩輪長(zhǎng)度140 mm，壓繩輪內(nèi)徑為Φ60 mm，輪緣端部徑向凸起的外徑為Φ90 mm。

2 大角度斜坡（≤14°）的輔繩壓繩問(wèn)題

大角度斜坡（≤14°）的輔繩壓繩問(wèn)題其計(jì)算過(guò)程如下：

已知運(yùn)輸斜坡坡度α，斜坡上A 點(diǎn)：牽引梭車(chē)?yán)? 車(chē)巖石（標(biāo)準(zhǔn)車(chē)列）向上運(yùn)行，起坡處B點(diǎn)安裝1組輔繩壓繩輪，如下頁(yè)圖2 所示：

2.1 計(jì)算A 點(diǎn)處鋼絲繩拉力F（1無(wú)極繩機(jī)牽引運(yùn)行阻力）

牽引梭車(chē)質(zhì)量G0為0.5 t，礦車(chē)自重718 kg，載重2 700 kg，標(biāo)準(zhǔn)車(chē)列5 車(chē)，牽引車(chē)輛總重量為Q+G0＝（718+2 700）×5+0.5×1 000＝17 590 kg。

鋼絲繩型號(hào)為6×19S+FC-Φ26mm，單位長(zhǎng)度鋼絲繩質(zhì)量q為2.49 kg/m，無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸距離L為1 000 m；

圖2 14°巷道坡度計(jì)算示意圖

式中：F1單位為kN；fK為車(chē)輛運(yùn)行阻力系數(shù)，取0.02；μ 為鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)，取0.25；g為重力加速度，取9.8 m/s2.

將以上數(shù)值代入上式，得：

2.2 計(jì)算B 點(diǎn)處輔繩壓繩輪合力F 合

根據(jù)力的平行四邊形定則，得：

由圖中得知：β＝180°-α，

跟據(jù)定滑輪原理，B點(diǎn)只改變鋼絲繩的方向，不改變力的大小，故F2＝F1，代入上式得：

2.3 計(jì)算斜坡角度α

輔繩壓繩輪采用6205 深溝球滾動(dòng)軸承，徑向額定動(dòng)載荷≤14 kN，即F合≤14 kN，代入（5）得：

聯(lián)合式（2）、式（6），得以下方程組：

解方程組得：α≤14°，故該輔繩壓繩輪可用于14°及以下坡度使用，能夠解決大角度斜坡的無(wú)極繩輔繩壓繩問(wèn)題[2]。

3 輔繩壓繩裝置的技術(shù)設(shè)計(jì)

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型輔繩壓繩裝置所采用的技術(shù)方案為：一種無(wú)極繩輔繩壓繩裝置，包括底座及固定在底座上的支撐座，所述支撐座包括兩個(gè)相互對(duì)稱設(shè)置的支撐角鋼，兩個(gè)所述支撐角鋼的上部相同位置處均開(kāi)設(shè)有輪軸安裝孔，兩個(gè)所述輪軸安裝孔共同連接有一根轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的外側(cè)通過(guò)滾動(dòng)軸承套設(shè)有壓繩輪；位于所述支撐座兩側(cè)的底座的兩端均各自開(kāi)設(shè)有兩個(gè)圓孔，所述底座的圓孔處通過(guò)螺栓和螺母連接有軌道壓板，所述軌道壓板呈弧形，軌道壓板的一端與底座之間通過(guò)螺栓和螺母固定，另一端與底座之間呈夾角；位于支撐座處的底座上通過(guò)螺栓螺母連接有防護(hù)罩，防護(hù)罩套設(shè)在支撐座的外側(cè)且防護(hù)罩兩端通過(guò)螺栓螺母與底座固定。

4 傳統(tǒng)與新型輔繩壓繩的區(qū)別

傳統(tǒng)的壓繩輪組對(duì)輔繩進(jìn)行壓繩時(shí)，鋼絲繩卡在兩壓繩輪組中間，存在壓繩效率低、配件易損壞、人員維護(hù)量大、設(shè)備費(fèi)用高等技術(shù)難題，提供一種壓繩效率高、使用壽命長(zhǎng)、適用大角度斜坡（≤14°）的無(wú)極繩輔繩壓繩裝置是煤礦軌道運(yùn)輸發(fā)展的趨勢(shì)和需要。

本實(shí)用新型無(wú)極繩輔繩壓繩裝置解決了軌道線路低洼處無(wú)極繩輔繩“飄繩”問(wèn)題，不需要掏槽，不需要移動(dòng)水泥軌枕，只需用螺栓和軌道壓板將底座固定在軌道上，然后安裝支撐角鋼、防護(hù)罩和壓繩輪，2人操作即可，安裝過(guò)程省時(shí)省力，方便快捷。使用時(shí)，如圖3 所示，讓輔繩穿過(guò)壓繩輪與底板之間的間隙，便可使用[3]。

圖3 安裝現(xiàn)場(chǎng)示意圖

與傳統(tǒng)相比本實(shí)用新型輔繩壓繩裝置具有以下有益效果：與傳統(tǒng)的壓繩輪相比，傳統(tǒng)壓繩輪組體積較大，長(zhǎng)800 mm，寬500 mm，重量為40 kg，安裝前，先要在軌道中間掏槽，至少移開(kāi)2 根水泥軌枕，安裝時(shí)用12 條Φ16 mm×50 mm 螺栓和壓片將底座固定在軌道上，需要多人相互協(xié)作，安裝過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而本實(shí)用新型輔繩壓繩裝置，如圖3 所示，不需要掏槽，不需要移動(dòng)水泥軌枕，只需用4 條Φ16 mm×50 mm 螺栓和軌道壓板將底座固定在軌道上，然后安裝支撐角鋼、壓繩輪和防護(hù)罩，2 人操作即可，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，安裝過(guò)程省時(shí)省力，方便快捷，壓繩效率好，使用壽命長(zhǎng)。

5 應(yīng)用輔繩壓繩裝置產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)的壓繩輪組費(fèi)用為3 480 元/套，本實(shí)用新型輔繩壓繩裝置費(fèi)用大約200 元，每套裝置節(jié)約費(fèi)用3 280 元。按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的壓繩輪組每4 個(gè)月?lián)Q一次，新型輔繩壓繩裝置每10 個(gè)月?lián)Q一次。并且此套裝置安裝拆卸簡(jiǎn)單，維護(hù)起來(lái)方便省力。每年節(jié)省設(shè)備材料及人工費(fèi)用約60萬(wàn)元。本實(shí)用新型裝置獲得國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)，證書(shū)號(hào)第9148137 號(hào)。實(shí)用效果較好，受到使用單位一致好評(píng)。