煤礦生產中無極繩連續牽引絞車的應用分析

崔彥峰

（山西陽煤寺家莊煤業有限責任公司， 山西 昔陽 045300）

引言

普通絞車在煤礦井下運輸作業中，存在工作效率低、安全性和可靠性差、精準度差等劣勢，無法滿足煤礦井下作業的要求。而無極繩連續牽引絞車作為普通絞車的替代產品，具有結構協調緊湊、操作便捷、安全性和可靠性強等特點，可適用于多種坡度、較長距離、較大噸位、運輸作業繁重等多種復雜的作業環境。

1 無極繩連續牽引絞車的基本概念

無極繩連續牽引絞車是由鋼絲繩將絞車部分、張緊裝置部分、梭車部件、尾輪裝置以及各種繩、輪組件等組成的一個完整的運輸裝置系統。其運動副通過漸開線圓柱齒輪結構轉動，帶動絞車的滾筒裝置旋轉，再憑借鋼絲繩和滾筒裝置兩者間的摩擦，完成礦井運輸作業。

2 無極繩連續牽引絞車的特點

無極繩連續牽引絞車具有結構協調緊湊、操作便捷、安全性和可靠性強等特點，也正因具有這些特點，其可適用于多種坡度、較長距離、較大噸位、運輸作業繁重等多種復雜的作業環境。

結構協調緊湊，無極繩連續牽引絞車是運用運動副傳遞的原理將各組件連接在一起，從而實現絞車的功能，運動副傳遞中的各結構協調緊湊，這一特點既可以增加絞車效率，也有利于絞車適用于多種復雜的作業環境。

操作便捷，和普通絞車相比，無極繩連續牽引絞車的突出特點是操作便捷，其可以通過操作主機，帶動各組件協調作業，實現運輸功能[1]。

安全性和可靠性強，無極繩連續牽引絞車在完成煤礦地下作業時，正因為其結構協調緊湊，操作便捷，再加上其具有安全制動裝置，因此安全性和可靠性更強，也為煤礦安全作業做出貢獻。

3 無極繩連續牽引絞車參數的選擇

無極繩連續牽引絞車應用在不同的煤礦作業區域，其結構大小，功率大小，繩/徑比，牽引力大小都有所不同。因此，應根據不同的煤礦作業區域，選擇相適應的無極繩連續牽引絞車，以最大限度實現絞車的功能，同時又保證安全、可靠等要求。

本節以運輸長度2.5 km，坡度13°，運輸重量20 t為例，介紹無轉彎需求的礦井作業無極繩連續牽引絞車選擇的計算。

3.1 牽引力的計算

牽引力是無極繩連續牽引絞車的主要參數之一，計算出牽引力的大小，才可以驗證選用適用的電機和其他組件是否符合預期要求。因此牽引力通常作為無極繩連續牽引絞車選擇中參數計算的第一步[2]。

牽引力的計算公式為：

F=（G+G0）×（0.02cosα+sinα）+2×0.25×L×q.式中：F為梭車拉力，kgf；G為所拉物體的總重量，kg；G0為梭車自身的重量，kg；α為煤礦井下巷道的最大坡度，（°）；L為運輸路線的總長度，m；q為鋼絲繩的單位質量，kg/m。

由絞車作業要求可以得出，最大坡度α為13°（cos13°=0.97，sin13°=0.22），運輸線路長度 L 為25 m，若選用的料車承載重量為2 800 kg，車皮重量為700 kg，共用4個料車，梭車自身重量G0為3 000 kg，鋼絲繩的單位質量q為2.165 kg/m，鋼絲繩的斷破力為32 050 kg。

因此，可以計算出梭車牽引力F為：

要確定選擇的組件是否能夠滿足絞車作業要求，就需要根據牽引力驗算鋼絲繩的斷破力。斷破力驗算公式為：鋼絲繩的斷破力/（F+1 000）＞3.5。

從表中可以看出，關鍵詞“武術”、“武術文化”、“傳統武術”、“民族傳統體育”、“中國武術”、“競技武術”、“武術教育”、“非物質文化遺產”、“武術傳播”是出現頻率與中心性最高的幾個節點，圖中各關鍵詞節點相互聯結又層層發散。為了更準確地挖掘武術文化研究動態，本文在此基礎上又基于關鍵詞構建了知識網絡聚類分析圖譜，如圖6所示。

鋼絲繩的斷破力驗算結果為：4.11＞3.5，因此該組件產生的牽引力符合煤礦井下作業的功能性要求和安全性要求。

3.2 功率的驗算

功率作為無極繩連續牽引絞車的主要參數之一，其不僅決定了電機是否能夠滿足煤礦井下運輸作業要求，也決定著煤礦運輸作業的功耗，進而影響著煤礦作業的經濟利益。因此，在選擇絞車時，要進行功率驗算，以確保用最低的能耗完成所需的作業要求。

功率驗算的公式為：

式中：F為梭車拉力，kg；V為梭車的牽引速度，m/s；η為絞車的傳動效率。

根據煤礦作業要求，牽引速度V取1.0 m/s，絞車的傳動效率η取85%。

則可以得出，功率N：

N=6 786×9.8×1.0/0.85×1 000=78 kW。

因此可選用110 kW的絞車，以滿足功率要求。

3.3 繩/徑比的驗算

繩/徑比是保證無極繩連續牽引絞車滿足功能性要求和安全性要求的參數。根據行業標準MT/T988《無極繩連續牽引車》的規定，繩/徑比應滿足“拋物線滾筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的50倍”的要求。

以直徑為24.5 mm的牽引鋼絲繩為例，當選擇的拋物線滾筒繩襯直徑為1 200 mm時，繩/徑比為50，可以滿足行業標準的要求。

3.4 絞車模型的確立

當完成以上參數的選擇和驗證之后，就需要對絞車的各要素進行整理[3]。結果如表1所示：

表1 無極繩連續牽引絞車選型參數表

4 無極繩連續牽引絞車在煤礦中應用的其他工作

無極繩連續牽引絞車在煤礦中應用時，除了參數選擇之外，還應做好絞車組件的保養和維護工作，以保證運輸作業的安全穩定性。這些工作包括但不限于定期對鋼絲繩的使用情況進行檢查，定期對連接部位使用潤滑劑，定期對絞車操作人員進行技能培訓。

5 結語

煤炭是我國重要的能源，煤礦的發展離不開技術的革新和機械化程度的提高，無極繩連續牽引絞車正是煤礦運輸作業機械化發展的產物，其不僅可以提高煤礦運輸作業的效率，還可保證煤礦運輸作業的安全性和可靠性。在應用無極繩連續牽引絞車時，既需要根據作業要求選擇合適的絞車參數，也需要在使用過程中對絞車進行必要的保養和維護，只有做好這些，才能真正發揮無極繩連續牽引絞車運輸效率高、安全可靠的優勢。

[1] 吳印虎，張魯，孔祥生.無極繩連續牽引絞車在煤礦生產中的應用[J].中國高新技術企業（中旬刊），2015（8）：165-166.

[2] 王晶，吳利學.淺析礦用無極繩連續牽引絞車選型計算[J].同煤科技，2015（4）：22-24.

[3] 高格.無極繩連續牽引絞車三維模型系統的實現[J].科技經濟導刊，2015（12）：30-31.