煤礦井下無極繩新型輔繩壓繩裝置的設計與應用★

尹成豪

（山西焦煤集團西山煤電屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

煤礦井下地質條件復雜，煤層走向、傾向不固定，傾角有大有小，造成軌道在長距離運輸時運輸巷道起伏，拉運物料時鋼絲繩受力大，加之鋼絲繩往復運動，線路低洼處就會有鋼絲繩飄起的現象，為了解決無極繩“飄繩”問題，需加設壓繩裝置。以往的主繩、輔繩均采用傳統的壓繩輪組進行壓繩，其缺點為壓繩效率低、配件易損壞、人員維護量大、設備費用高，彈簧和壓輪經常損壞造成壓繩失效。主繩壓繩主要是增加壓繩輪組數量，以增大壓繩強度的方式進行壓繩；而針對輔繩壓繩問題，并未有簡單有效的解決方式。

下面就結合屯蘭礦解決規矩600 mm 無極繩輔繩壓繩“飄繩”問題，設計一種無極繩絞車新型輔繩壓繩裝置。

1 輔繩壓繩裝置結構與位置

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相互對稱設置的支撐角鋼，兩個所述支撐角鋼的上部相同位置處均開設有輪軸安裝孔，兩個所述輪軸安裝孔共同連接有一根轉軸，所述轉軸的外側通過滾動軸承套設有壓繩輪；位于所述支撐座兩側的底座的兩端均各自開設有兩個圓孔，所述底座的圓孔處通過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螺栓螺母連接有防護罩，所述防護罩套設在支撐座的外側，且防護罩兩端通過螺栓螺母與底座固定[1]。

圖1 裝置成型示意圖

2）壓繩輪的兩個端部設有環狀的徑向凸起。

3）防護罩包括兩個相互對稱的角鋼以及焊接在兩個角鋼頂部的橫板；兩個所述的角鋼通過螺栓螺母與底座連接固定。

4）技術要求及尺寸。無極繩輔繩壓繩裝置，所述底座的長度1 m，寬度120 mm，底座上所開設的圓孔的直徑為18 mm，底座上每一端的兩個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，壓繩輪長度140 mm，壓繩輪內徑為Φ60 mm，輪緣端部徑向凸起的外徑為Φ90 mm。

2 大角度斜坡（≤14°）的輔繩壓繩問題

大角度斜坡（≤14°）的輔繩壓繩問題其計算過程如下：

已知運輸斜坡坡度α，斜坡上A 點：牽引梭車拉5 車巖石（標準車列）向上運行，起坡處B點安裝1組輔繩壓繩輪，如下頁圖2 所示：

2.1 計算A 點處鋼絲繩拉力F（1無極繩機牽引運行阻力）

牽引梭車質量G0為0.5 t，礦車自重718 kg，載重2 700 kg，標準車列5 車，牽引車輛總重量為Q+G0＝（718+2 700）×5+0.5×1 000＝17 590 kg。

鋼絲繩型號為6×19S+FC-Φ26mm，單位長度鋼絲繩質量q為2.49 kg/m，無極繩絞車運輸距離L為1 000 m；

圖2 14°巷道坡度計算示意圖

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

將以上數值代入上式，得：

2.2 計算B 點處輔繩壓繩輪合力F 合

根據力的平行四邊形定則，得：

由圖中得知：β＝180°-α，

跟據定滑輪原理，B點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 計算斜坡角度α

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

聯合式（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極繩輔繩壓繩問題[2]。

3 輔繩壓繩裝置的技術設計

為解決上述技術問題，本實用新型輔繩壓繩裝置所采用的技術方案為：一種無極繩輔繩壓繩裝置，包括底座及固定在底座上的支撐座，所述支撐座包括兩個相互對稱設置的支撐角鋼，兩個所述支撐角鋼的上部相同位置處均開設有輪軸安裝孔，兩個所述輪軸安裝孔共同連接有一根轉軸，所述轉軸的外側通過滾動軸承套設有壓繩輪；位于所述支撐座兩側的底座的兩端均各自開設有兩個圓孔，所述底座的圓孔處通過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螺栓螺母連接有防護罩，防護罩套設在支撐座的外側且防護罩兩端通過螺栓螺母與底座固定。

4 傳統與新型輔繩壓繩的區別

傳統的壓繩輪組對輔繩進行壓繩時，鋼絲繩卡在兩壓繩輪組中間，存在壓繩效率低、配件易損壞、人員維護量大、設備費用高等技術難題，提供一種壓繩效率高、使用壽命長、適用大角度斜坡（≤14°）的無極繩輔繩壓繩裝置是煤礦軌道運輸發展的趨勢和需要。

本實用新型無極繩輔繩壓繩裝置解決了軌道線路低洼處無極繩輔繩“飄繩”問題，不需要掏槽，不需要移動水泥軌枕，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、防護罩和壓繩輪，2人操作即可，安裝過程省時省力，方便快捷。使用時，如圖3 所示，讓輔繩穿過壓繩輪與底板之間的間隙，便可使用[3]。

圖3 安裝現場示意圖

與傳統相比本實用新型輔繩壓繩裝置具有以下有益效果：與傳統的壓繩輪相比，傳統壓繩輪組體積較大，長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2 根水泥軌枕，安裝時用12 條Φ16 mm×50 mm 螺栓和壓片將底座固定在軌道上，需要多人相互協作，安裝過程費時費力。而本實用新型輔繩壓繩裝置，如圖3 所示，不需要掏槽，不需要移動水泥軌枕，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、壓繩輪和防護罩，2 人操作即可，結構簡單，安裝方便，安裝過程省時省力，方便快捷，壓繩效率好，使用壽命長。

5 應用輔繩壓繩裝置產生的經濟效益

傳統的壓繩輪組費用為3 480 元/套，本實用新型輔繩壓繩裝置費用大約200 元，每套裝置節約費用3 280 元。按照經驗數據，傳統的壓繩輪組每4 個月換一次，新型輔繩壓繩裝置每10 個月換一次。并且此套裝置安裝拆卸簡單，維護起來方便省力。每年節省設備材料及人工費用約60萬元。本實用新型裝置獲得國家實用新型專利證書，證書號第9148137 號。實用效果較好，受到使用單位一致好評。