井下簡易卡軌車的應用設(shè)計

朱睿卿

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046600）

1 概況

根據(jù)山西霍爾辛赫煤礦綜采工作面安裝時運輸系統(tǒng)復雜、運輸量大的特點，結(jié)合實際運輸經(jīng)驗，利用1臺SDJ-20絞車作為動力源，參照液壓卡軌車的方式，設(shè)計了一套簡易卡軌車，實現(xiàn)了僅用1臺小絞車的遠距離運輸，提高了工作效率，減少了設(shè)備投入，運輸?shù)陌踩缘玫搅藦娪辛Φ谋Ｕ希瑸榛魻栃梁彰旱V節(jié)約了資金投入，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益。

2 運輸系統(tǒng)的設(shè)計方案

（1）驅(qū)動部分。驅(qū)動部分選用該礦現(xiàn)有的SDJ-20絞車，進行了2項改造。

① 絞車的改造。絞車作為無極繩的驅(qū)動部分，其滾筒必須進行改造，制作了2個半圓形鑄鋼滾筒套，夾在滾筒外面作為驅(qū)動直接執(zhí)行機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)圖及示意圖如圖1所示。

圖1 改造后的滾筒結(jié)構(gòu)及示意圖

制作的滾筒套與原滾筒固定方式有2種：一是用4條直徑為30ram螺栓將兩半圓夾緊在滾筒上；二是在原滾筒內(nèi)側(cè)焊矩形擋塊，在滾筒套側(cè)面開矩形槽，這樣做確保了滾筒套與滾筒在受外力的情況下也不至于相對運動。其安裝結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 滾筒安裝結(jié)構(gòu)示意圖

② 絞車地腳的改造。由于改用無極強牽引后，相對要求絞車的固定要牢靠，與底板之間不能有相對運動，故在地角兩側(cè)用200mm厚鋼板各焊10個固定座，加上三角筋與絞車底盤焊牢，這樣絞車固定時可打20根地錨，確保了絞車的穩(wěn)固。

（2）張緊部分的設(shè)計。張緊部分由張緊器和牽引車絞車張緊兩部分構(gòu)成。①張緊器：在主繩道上安裝一三輪張緊器，該張緊器選用東寵礦廢棄不用的三輪張緊器，經(jīng)過改造、加裝配重、導繩輪后，重新可以用在簡易卡軌車上；②牽引車絞車張緊：在牽引車上安裝一臺7.5kW絞車，作為張緊和繩道儲繩用，在滾筒一側(cè)安裝一牙輪自行將7.5kW絞車張緊到一定程度后，停電，滾筒一側(cè)的牙輪自行將7.5kW絞車反方向運轉(zhuǎn)鎖定，使電機不受力，確保繩不會自動松開。

（3）牽引車的設(shè)計。牽引車是卡軌車的關(guān)鍵部件，是能否實現(xiàn)順利運輸?shù)年P(guān)鍵。在吸取原卡軌車的牽引車較長、容易掉道的教訓后，用一鐵平車，把兩側(cè)各去掉一點進行改造，平車上安有張緊用7.5kW絞車和配重，在鐵平車下面前后端安裝分繩器，把鐵平車的兩個碰頭改造成圓弧形，這樣遇到變坡點不會發(fā)生碰頭與碰頭擠壓而發(fā)生掉道事故。改造好的牽引車，整體小，重量大（可達2.5t），故適應變坡和轉(zhuǎn)彎的性能好，不易掉道。

（4）回繩站的設(shè)計。本次設(shè)計采用了原液壓卡軌車的回繩站，固定方式為打地錨固定。

（5）繩道限位裝置。在變坡、轉(zhuǎn)彎處安裝卡繩輪，托繩輪和導繩輪，平巷一般每100m安一組托繩輪和導繩輪，盡量減少輪系的使用量。

（6）繩的選擇。在第一次使用時，選擇直徑為24.5mm繩，在驅(qū)動滾筒上纏繞3圈，以保證有足夠的摩擦力。

（7）信號的選擇。為確保運輸?shù)陌踩x用兩路信號：① 原液壓卡軌車所用的RX-2型斜井人車信號；② 沿上巷每100m安一個電鈴，變坡及轉(zhuǎn)彎處加裝電鈴。

3 設(shè)計方案的計算

主要校驗繩的安全系數(shù)如滾筒摩擦力及功率。假設(shè)：運輸距離1000m，傾角5°，一次運一架共4車，如圖3所示。則牽引總重量G=G1+G2+G3=25t。其中單架支架重量G1為20t，牽引車自重G2為4t，4個鐵平車自重G3為0.75t。

圖3 受力分析示意圖

主繩牽引重車總摩擦力：

式中：

α-傾角，5°；

u-鐵與鐵摩擦系數(shù)，0.02。

而下滑力F1下滑力=G×sinα=2.2t，繩下滑分力F1繩下滑分力=2000×1.65×0.1=330kg，故總拉力F1=0.05+2.2+0.33+0.75=3.33t，其中0.75為配重作用在牽引繩上的分力。

（1）驗算圍包角

α=16.9=5.38π＜6π，纏繞三周圍包角實際為6π，故合適。

（2）驗算安全系數(shù)

n=F1破斷力/F=36/3.33=10.8＞6.5，合格。

（3）功率驗算

N實=F1V=3.33 ×1=3.33kW＜22kW。

故以上3個驗算完全符合要求。

4 簡易卡軌車投入及優(yōu)點分析

4.1 制作與投入

（1）投入設(shè)備：STD-20絞車1臺，JH-5絞車1臺，鐵平車1輛，三輪張緊器1個，回繩站1套，開始軌1套，制作滾筒1套。

（2）資金投入。該系統(tǒng)除礦現(xiàn)有設(shè)備以外，只需投入1.5萬元即可完成，故為礦節(jié)約了大量資金。如果購買一臺液壓卡軌車，大約花費幾十萬元，經(jīng)濟效益顯著。

4.2 優(yōu)點分析

（1）運輸效率高。比用絞車運輸效率提高10倍，減少了設(shè)備的投入和操作人員的使用。（2）安全系數(shù)高。由于該系統(tǒng)為無極繩牽引，故安全系數(shù)大大提高，確保了運輸?shù)陌踩浴?/p>

（3）安裝容易。該系統(tǒng)由就位到打地錨，如果由3個人工作，用2個班即可完成任務，不用澆注基礎(chǔ)，故安裝較方便。

（4）設(shè)備投入少。1000m運輸，僅用1臺絞車，大大減少了設(shè)備投入。

5 結(jié)語

本文對于新型簡易卡軌車的設(shè)計通過理論計算表明是合理的、切實可行的。同時還可以進行相應的二次改造：（1）驅(qū)動系統(tǒng)的二次改造。由單滾筒改為雙滾筒，這樣就克服了單滾筒驅(qū)動的繩磨損嚴重的難題；增大了圍包角，使驅(qū)動力更加充沛，克服滾筒打滑現(xiàn)象。（2）張緊器的改造。根據(jù)運輸距離和坡度的不同要求，在副繩道上再加一個三輪張緊器，即使用2個三輪張緊器。（3）控制系統(tǒng)的改進。現(xiàn)在用2個80N開關(guān)控制正、反方向運動，啟動時由于是硬啟動，故開始運動時不穩(wěn)，改造后，將硬啟動改為軟啟動，在80N開關(guān)后串聯(lián)東龐礦現(xiàn)有的GRB-1140/300隔爆型軟啟動控制器。二次改造后的簡易卡軌車運行和運輸效率更加穩(wěn)定。