選煤廠調(diào)度絞車排繩裝置選型研究

袁 軍

(山西焦煤 西山煤電 西曲選煤廠，山西 古交 030200)

0 引言

調(diào)度絞車是選煤廠和礦山井下常用的運輸設(shè)備，由于安裝或絞車本身穩(wěn)定性的原因，在運行中常出現(xiàn)鋼絲繩纏繞不均、壓繩、咬繩、亂繩等現(xiàn)象，絞車長時間工作可導(dǎo)致鋼絲繩的使用壽命下降，嚴(yán)重時可導(dǎo)致調(diào)度絞車振動和失穩(wěn)，危及操作人員安全，因此需要對調(diào)度絞車進(jìn)行技術(shù)改造或加裝排繩裝置，使得鋼絲繩能夠緊密有序地排列在滾筒上。目前市面上缺乏專用的排繩裝置，各種排繩技術(shù)存在不同的優(yōu)缺點，本文對各類型排繩裝置的工作原理和特點進(jìn)行了分析比較，對選煤廠調(diào)度絞車的安全技術(shù)改造具有一定的參考價值。

1 調(diào)度絞車概述

調(diào)度絞車是一種以電動機(jī)作為動力來源、行星齒輪系作為動力傳動媒介的牽引裝置，常見于選煤廠或井下采區(qū)的調(diào)度室，也可用作其他類型牽引作業(yè)的輔助設(shè)備。相關(guān)規(guī)程中規(guī)定了調(diào)度絞車的工作條件：①調(diào)度絞車工作的環(huán)境溫度為-10 ℃～40 ℃；②25 ℃時，調(diào)度絞車工作的環(huán)境濕度應(yīng)小于95%；③調(diào)度絞車的工作海拔應(yīng)不高于2 km；④調(diào)度絞車工作環(huán)境中若存在二氧化碳、煤塵和甲烷等有害氣體或粉塵，各成分氣體濃度應(yīng)滿足《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定之下限。

圖1為調(diào)度絞車結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)制動閘和工作閘的狀態(tài)不同，調(diào)度絞車運行中存在3種狀態(tài)：①工作狀態(tài)，此時工作閘抱緊，制動閘釋放，行星架在行星輪的帶動下轉(zhuǎn)動，由于卷筒和行星架采用固定方式連接，因此能夠帶動鋼絲繩纏繞在卷筒上，礦車被提升起來；②制動狀態(tài)，當(dāng)?shù)V車需要剎車時，工作閘釋放，制動閘抱緊，卷筒和礦車處于停止?fàn)顟B(tài)，制動狀態(tài)時電動機(jī)的動力仍然能夠傳動至行星輪，但是此時內(nèi)圈齒無負(fù)載空轉(zhuǎn)；③下放狀態(tài)，這時工作閘和制動閘均處于釋放狀態(tài)，重物受到重力作用而拉動鋼絲繩下放，卷筒倒轉(zhuǎn)釋放鋼絲繩。

1-底座；2-電動機(jī)；3-制動閘；4-卷筒；5-傳動主軸；6-工作閘；7-制動盤；8-支架

2 調(diào)度絞車排繩問題

在選煤廠煤料輔助運輸中，調(diào)度絞車具有減小工人勞動強度、提高運輸效率的作用，但是由于絞車本身結(jié)構(gòu)或者安裝時容易出現(xiàn)的問題，調(diào)度絞車存在一定的安全隱患。調(diào)度絞車由拖動控制系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備組成，在選煤廠煤料提升方面發(fā)揮著重要作用。但在有些安裝空間受限的場合，鋼絲繩軌道重心與調(diào)度絞車的滾筒軸心存在偏心，這就容易導(dǎo)致調(diào)度絞車在工作時發(fā)生鋼絲繩纏繞紊亂，出現(xiàn)壓繩、咬繩和亂繩等現(xiàn)象。當(dāng)工人因操作經(jīng)驗不足或操作失誤時，鋼絲繩極易卷在滾筒的同一方向。因此在上述主觀或客觀的原因下，調(diào)度絞車會出現(xiàn)鋼絲繩跳動、沖擊和振動，特別是位于絞車正下方的礦車組，輕則掉出軌道，嚴(yán)重時可導(dǎo)致礦車組撞毀支護(hù)結(jié)構(gòu)，甚至威脅周圍工人安全。鋼絲繩在發(fā)生壓繩、咬繩和亂繩等現(xiàn)象的情況下長期工作會出現(xiàn)變形和劃傷，降低其使用壽命。綜上所述，調(diào)度絞車排繩問題主要由3方面引起：①目前選煤廠所使用的調(diào)度絞車沒有加裝排繩裝置，絞車安裝時也存在對中偏心的問題；②手動排繩器的操作存在安全隱患；③排繩器的生產(chǎn)利潤較低，且選煤廠或煤礦等場合容易發(fā)生責(zé)任事故。

3 動力源選擇

目前有的調(diào)度絞車在出廠時安裝有排繩裝置，這種排繩裝置為一體式，也就是用絞車的電動機(jī)進(jìn)行拖動，如果新裝的調(diào)度絞車不配有排繩裝置，可選擇加裝分體排繩裝置。調(diào)度絞車的排繩裝置結(jié)構(gòu)和形式多樣，根據(jù)其動力源不同，調(diào)度絞車分為手搖方式、自動力方式、氣動方式和液壓方式等。

3.1 手搖方式

為了避免亂繩的發(fā)生，可采用手搖方式進(jìn)行排繩，該裝置一般由手搖輪、絲杠裝置、繩輪和排繩架等部分組成。需要進(jìn)行排繩時，工人可轉(zhuǎn)動手搖輪，從而帶動絲杠轉(zhuǎn)動，繩輪和夾板在此作用力下做往復(fù)運動，鋼絲繩就按照往復(fù)運動的規(guī)律均勻排列在滾筒上。該排繩裝置需要注意手輪的大小和安裝位置，合適的手輪可幫助工人省時省力，安裝位置應(yīng)考慮手輪操作人員的安全性和易操作性。手搖方式機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，但是需要專門的人員進(jìn)行操作，人工成本較大。

3.2 自動力方式

自動力方式為手搖方式的改進(jìn)方式，這種排繩裝置采用調(diào)度絞車本身的傳動裝置作為動力源，無需專門的工作人員進(jìn)行操作。該方式是根據(jù)絞車的傳動原理和工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計的，當(dāng)調(diào)度絞車處于工作狀態(tài)時，工作閘抱緊，制動閘釋放，行星輪既要自轉(zhuǎn)也要公轉(zhuǎn)，礦車被牽引上升；當(dāng)調(diào)度絞車處于制動狀態(tài)時，工作閘釋放，制動閘抱緊，大齒輪架不公轉(zhuǎn)，只有自轉(zhuǎn)，內(nèi)齒輪狀態(tài)為空轉(zhuǎn)狀態(tài)。根據(jù)上述分析，自動力方式的排繩裝置動力源可采用大行星齒輪軸的動力。該排繩裝置對調(diào)度絞車的改造幅度較小，使用反向螺紋加長行星齒輪外側(cè)軸，然后加裝雙向絲杠和鏈輪即可。自動力方式的排繩裝置優(yōu)點為節(jié)省人工、無電源、無防爆要求等，但是這種方式需要對調(diào)度絞車進(jìn)行改造，自行加工零件，不適合大規(guī)模應(yīng)用。

3.3 氣動方式

氣動方式的自動排繩裝置采用氣缸作為動力源，圖2為其工作原理圖。該裝置由氣缸、機(jī)械閥、壓力表、單向節(jié)流閥、單氣控閥、減壓閥、氣源處理三聯(lián)件和氣源等部分組成。單向節(jié)流閥的作用為實現(xiàn)氣缸兩端節(jié)流調(diào)速，使氣缸的回氣腔形成背壓；單向節(jié)流閥的開閉決定了裝置排繩的速度；單氣控閥的作用是使活塞桿往復(fù)換向。氣動排繩裝置的優(yōu)點很多，能夠?qū)崿F(xiàn)全程自動化，無需人工操作，排繩裝置是加裝在調(diào)度絞車上的裝置，無需對調(diào)度絞車進(jìn)行機(jī)械改造，可以加裝在任何型號的絞車上，普及性較好。

1-氣源；2-氣源處理三聯(lián)件；3-單氣控閥；4-減壓閥；5-單向節(jié)流閥；6-壓力表；7-機(jī)械閥；8-氣缸

3.4 液壓方式

液壓方式的排繩裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，由液壓站、操作臺和雙作用液壓缸等部分組成。操作臺上有3個主要控制按鍵，表示換向閥的狀態(tài)，通過按下不同的按鍵使不同的電磁閥導(dǎo)通，從而改變換向閥的聯(lián)通狀態(tài)。位于中間的按鍵為換向閥中位技能，左、右兩邊的按鍵分別控制活塞桿推出或縮回，以便實現(xiàn)鋼絲繩的從左至右或從右至左的順序排列。由于不同的絞車運行速度不同，所需排繩裝置往復(fù)運動的頻率也不同，因此需要在液壓系統(tǒng)中加入調(diào)節(jié)閥，對雙作用液壓油缸的流量進(jìn)行控制，從而適應(yīng)不同調(diào)度絞車的運行速度。這種液壓方式的排繩裝置雖然采用了液壓能作為動力來源，人工操作較為省力，但是仍然需要操作人員在操作臺進(jìn)行操作，沒有實現(xiàn)自動排繩。

1-液壓站；2-操作臺；3-壓繩輪；4-導(dǎo)輥；5-鋼絲繩；6-絞車；7-雙作用液壓缸

4 結(jié)束語

調(diào)度絞車排繩裝置的社會與經(jīng)濟(jì)效益顯著：①提高了調(diào)度絞車的安全性，對調(diào)度絞車進(jìn)行排繩裝置改造或加裝自動排繩裝置可以避免鋼絲繩在卷筒上排列紊亂，能夠增加調(diào)度絞車的穩(wěn)定性，避免鋼絲繩偏向滾筒一側(cè)而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)振動和失穩(wěn)；②降低了工人的勞動強度，采用自動排繩裝置以后，避免由專人進(jìn)行排繩操作，可以節(jié)省勞動力，為企業(yè)降低用人成本；③提高了鋼絲繩的使用壽命，調(diào)度絞車無排繩裝置時，鋼絲繩極易出現(xiàn)擠繩或咬繩等現(xiàn)象，鋼絲繩需要經(jīng)常更換，采用自動排繩裝置后鋼絲繩的壽命可延長3倍以上。自動排繩裝置具有廣闊的發(fā)展前景，實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)調(diào)度絞車型號選擇合適的排繩方式。