秦潔 拓特機(jī)械制造廠

無(wú)極繩絞車(chē)轉(zhuǎn)彎與壓繩技術(shù)研究

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本文分析了無(wú)極繩絞車(chē)轉(zhuǎn)彎與壓繩的技術(shù)要求,提出了轉(zhuǎn)彎裝置與彈簧壓繩輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.概況

無(wú)極繩絞車(chē)，是一種比較適合我國(guó)國(guó)情的新型高效煤礦輔助運(yùn)輸設(shè)備?？扇〈嗯_(tái)小絞車(chē)的接力運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備、材料和人員不經(jīng)轉(zhuǎn)載的連續(xù)運(yùn)輸，簡(jiǎn)化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，減少了輔助人員，改善了工人勞動(dòng)條件，運(yùn)行安全可靠。操作和維修都比較方便。但是，現(xiàn)有無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)在彎曲巷道不能直接轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸，往往在彎曲巷道無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)還是采用接力運(yùn)輸。為了解決這個(gè)技術(shù)難題，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外絞車(chē)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制了無(wú)極繩絞車(chē)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)。無(wú)極繩絞車(chē)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)是由壓繩輪、彈簧壓繩輪、左轉(zhuǎn)彎輪、右轉(zhuǎn)彎輪組成，布置在彎曲巷道處，可以使?fàn)恳摻z繩彎曲，同時(shí)不影響梭車(chē)的運(yùn)行，采用轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)后，無(wú)極繩絞車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)可以在2～3個(gè)彎曲巷道內(nèi)實(shí)現(xiàn)直達(dá)運(yùn)輸。

無(wú)極繩絞車(chē)推廣過(guò)程中，會(huì)遇到較惡劣的工況條件，如坡度較大，變坡處軌道鋪設(shè)質(zhì)量差，同時(shí)要求在2～3個(gè)彎曲巷道內(nèi)實(shí)現(xiàn)直達(dá)運(yùn)輸。在這種工況條件下，安裝后張緊的鋼絲繩在絞車(chē)開(kāi)動(dòng)時(shí)常常會(huì)彈出壓繩輪，叫做彈繩。壓繩輪分主、副壓繩輪，副壓繩輪的輪子安裝好后相對(duì)固定，而主壓繩輪的輪子靠拉伸彈簧壓緊，在受到外力作用時(shí)會(huì)張開(kāi)，所以，彈繩只出現(xiàn)在主壓繩輪上。鋼絲繩彈出后，繃緊的繩子高懸于巷道棚頂，影響主機(jī)設(shè)備的使用和安全，彈繩后，鋼絲繩遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)彎裝置，從而，必須解決壓繩問(wèn)題，來(lái)滿足無(wú)極繩絞車(chē)的使用。為了解決壓繩問(wèn)題,設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的彈簧壓繩輪。

2、工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):

轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸就是使絞車(chē)鋼絲繩與梭車(chē)直接轉(zhuǎn)向，要達(dá)到這個(gè)目的，必須滿足兩個(gè)條件：

Ⅰ.主鋼絲繩與副鋼絲繩全部必須壓住，不得在轉(zhuǎn)彎點(diǎn)脫離轉(zhuǎn)彎輪。

Ⅱ.轉(zhuǎn)彎輪不僅可以抵消鋼絲繩轉(zhuǎn)彎作用力，且梭車(chē)轉(zhuǎn)彎無(wú)阻礙。

副鋼絲繩壓住，可以采用多種形式，主鋼絲繩壓住，困難得多，不僅要壓住鋼絲繩，還要讓梭車(chē)的梭子通過(guò)，必須設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。

2.1.彈簧壓繩輪的設(shè)計(jì)：

壓繩輪分主、副壓繩輪，副壓繩輪的輪子安裝好后相對(duì)固定，而主壓繩輪的輪子靠拉伸彈簧壓緊，在受到外力作用時(shí)會(huì)張開(kāi)。彈簧壓繩輪的結(jié)構(gòu)如圖1所示，假設(shè)鋼絲繩向上的彈力為F2，F(xiàn)2的作用線到銷(xiāo)軸中心的距離為D；彈簧預(yù)緊力為F1，F(xiàn)1的作用線到銷(xiāo)軸中心的距離為K，不計(jì)壓繩輪自重，則作用于壓繩輪的總力矩M = F2* D - F1 *K（1）由式（1）可知：如果M ＞0，則壓繩輪壓緊；如果M ＜0，則壓繩輪被分開(kāi)，鋼絲繩彈出。具體布置可根據(jù)鋼絲繩負(fù)載大小現(xiàn)場(chǎng)確定，負(fù)載大、距離小，負(fù)載小、距離大。彈簧壓繩輪見(jiàn)圖2。

圖1 無(wú)極繩絞車(chē)系統(tǒng)布置與轉(zhuǎn)彎裝置的布置

圖2 彈簧壓繩輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 轉(zhuǎn)彎裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4 為變坡處輪組（壓繩輪和托繩輪）布置示意圖

2.2 轉(zhuǎn)彎裝置的設(shè)計(jì)：

其工作原理：采用一定角度的轉(zhuǎn)向輪抵消鋼絲繩轉(zhuǎn)向時(shí)的徑向力，鋼絲繩轉(zhuǎn)向時(shí)通過(guò)機(jī)構(gòu)在梭車(chē)通過(guò)時(shí)不受影響。裝置包括多組特別角度的轉(zhuǎn)向輪，托架，軌道壓板，連接板，壓緊板，軸,特制壓繩輪等組成。無(wú)極繩絞車(chē)在進(jìn)入彎道前，由特制壓繩輪壓住絞車(chē)兩根鋼絲繩，梭車(chē)可以在轉(zhuǎn)向裝置導(dǎo)引下完成轉(zhuǎn)向（見(jiàn)附圖3）。

3.彈繩原因分析

壓繩輪的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，作用于壓繩輪的總力矩M = F2 *D - F1 *K（1）由式（1）可知：如果M ＞0，則壓繩輪壓緊；如果M ＜0，則壓繩輪被分開(kāi)，鋼絲繩彈出。

圖4 為變坡處輪組（壓繩輪和托繩輪）布置示意圖，坡度為α。當(dāng)鋼絲繩的方向與壓繩輪的壓繩面有一夾角β（以下叫壓繩角）時(shí)，則鋼絲繩向上的彈力F2 =Tsin β其中T 為鋼絲繩的內(nèi)力，靜態(tài)時(shí)為鋼絲繩的預(yù)緊力；動(dòng)態(tài)時(shí)為鋼絲繩的牽引力。坡度越大，壓繩角β越大，向上的彈力就越大在靜態(tài)時(shí)，鋼絲繩可能不彈出，但當(dāng)絞車(chē)一開(kāi)動(dòng)：①牽引力的增大，導(dǎo)致彈力F2增大；②鋼絲繩直接推動(dòng)壓繩輪的輪緣拉伸彈簧，鋼絲繩彈出。

4.結(jié)論

使用無(wú)極繩絞車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與彈簧壓繩輪可簡(jiǎn)化運(yùn)輸環(huán)節(jié)，減少設(shè)備投入及輔助人員，節(jié)約設(shè)備資金及人工費(fèi)，減少了不安全因素，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)工作面順槽連續(xù)直達(dá)轉(zhuǎn)向運(yùn)輸。設(shè)備購(gòu)置少，安裝設(shè)備的工作量相對(duì)小且周期短。在運(yùn)輸時(shí)由于無(wú)極繩絞車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，大大減少了運(yùn)輸過(guò)程中的頻繁換車(chē)次數(shù)，縮短了運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的工作量，縮減了運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的人員配置，運(yùn)輸時(shí)間大大縮短。大大加快了工作面布面或撤面的速度，縮短了其工作周期。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.13.013