礦用調度絞車安全技術改造研究

遆昱瑾

（霍州煤電集團河津杜家溝煤業(yè)，山西 運城 043300）

引言

調度絞車作為煤礦生產(chǎn)過程中的主要運輸設備，通過浮動機構以及行星輪系實現(xiàn)絞車的傳動和減速，通過改變電機的轉動方向和制動閘的剎緊程度來對絞車卷筒的正向轉動、反向轉動和停止進行控制，從而對重物進行移動、下放以及停止操作。霍州煤電集團旗下煤礦開采煤層大多數(shù)都不穩(wěn)定，煤礦巷道坡度大、斜巷多、轉彎多。由于調度絞車具有外形體積小、安裝操作方便等優(yōu)點，所以在煤礦斜巷運輸中被廣泛運用。但是在實際應用過程中，調度絞車還是存在很多問題，例如沒有安全制動系統(tǒng)、鋼絲繩長度工作人員無法判斷、運轉速度不穩(wěn)定以及鋼絲繩纏繞等。為了解決上述問題，經(jīng)過多次調查研究，并借鑒其他安全設備的應用情況，提出目前應用的JD-4A、JD-2.5A以及JD-1.6A型調度絞車實行安全技術改造[1-2]。安全技術改造就是指在不改變絞車現(xiàn)有主體機構情況下，對排繩裝置、深度指示器以及安全制動裝置進行優(yōu)化改進，從而使絞車安全可靠性得到有效提高。

1 改進安全制動裝置

絞車工作制動結構如圖1所示。

圖1 工作制動結構

作為絞車的重要組成部分，安全制動裝置在絞車正常工作時會受到較大的載荷沖擊，因此安全制動性能在很大程度上受到主要部件自身強度的影響。當卷筒制動時，可以通過控制人工手柄讓卷筒被閘瓦抱緊，從而實現(xiàn)絞車的制動。

當絞車發(fā)生斷電時，該裝置很容易失效導致卷筒在重物作用下自行轉動，從而引起安全事故。

本次絞車安全技術改造的亮點就是增加了隔爆型電力液壓推動器，其組成結構如圖2所示。

圖2 改造后的安全制動結構

當安全制動裝置處于正常工作狀態(tài)時，主電機和電力液壓推動器兩者需要同時接通電源，推動器向上動作，安全制動臂保持向上運動，手剎裝置緩慢松開，此時拉桿制動行程得到釋放，絞車正常運轉；假如電機遇到過載、斷電等情況突然停止運轉時，電力液壓推動器和主電機兩者需要同時斷開電源，推動器在彈簧作用下快速向下動作，安全制動臂向下移動，將銷軸壓死，在連桿作用下拉桿保持不動，閘瓦將卷筒抱緊，卷筒會始終保持靜止狀態(tài)，最終實現(xiàn)安全制動。

隔爆型電力液壓推動器工作技術參數(shù)如下頁表1所示。

表1 隔爆型電力液壓推動器主要技術參數(shù)表

2 安裝深度指示器

作為絞車的重要組成部分，深度指示器主要作用就是對下方鋼絲繩的長度進行顯示，假如在重物提升時發(fā)生失靈，提升將會被中斷，設施設備都會受到損傷，甚至情況嚴重者出現(xiàn)人員傷亡，對井下安全作業(yè)帶來嚴重威脅。

該深度指示器的組成可分為如下七部分：底座、內齒圈、分軸齒輪、蝸輪蝸桿變速器、絲杠、螺母、指示牌。其組成結構如圖3所示。

圖3 深度指示器結構

當在斜巷用絞車提升時，剎車卷筒發(fā)生轉動，渦輪蝸桿減速器傳動輸入端和內齒圈進行嚙合傳動，當減速器傳動輸出端將傳動傳遞給絲杠，絲杠轉動，從而讓螺栓指針發(fā)生移動進型深度指示。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，深度指示器卷筒轉數(shù)和絲杠轉數(shù)呈正比關系，而鋼絲繩位置又和卷筒轉數(shù)相對應，所以通過指針位置來對重物提升位子進行判斷，從而使深度指示功能得到實現(xiàn)[3]。

當需要對指針位置進行校正時，首先把絲杠固定螺栓松開，然后轉動絲杠對指針位置進行調節(jié)。

3 安裝排繩裝置

當絞車處于正常工作狀態(tài)時，可通過收、放滾筒上纏繞的鋼絲繩來對重進行牽引。在滾筒上纏繞鋼絲繩，當滾筒轉動時，絞車鋼絲繩會在滾筒移動，當絞車鋼絲繩到達滾筒邊緣位置時就開始反向移動。如果在鋼絲繩收、放過程中沒有輔助裝置很容易發(fā)生亂繩，給絞車的正常運行帶來極大影響。與此同時還會讓鋼絲繩摩擦力加大，讓鋼絲繩使用壽命縮短。所以絞車裝置必須要配置排繩裝置，以便為絞車的正常運行提供安全保障。

該排繩裝置主要由如下九部分組成：小鏈輪、大鏈輪、傳動鏈、齒輪變速裝置、往返絲杠、繩輪架、光杠、左右支座以及、底座。其中銷軸齒輪是要和小鏈輪嚙合裝配，傳遞驅動力，再通過輥子鏈條傳遞，帶動其他部件一起轉動。其組成結構如下圖4、圖5所示。

圖4 排繩裝置

圖5 排繩裝置三維示意圖

在絲杠左右兩端車出螺旋槽，再用過度圓弧對兩端進行封閉，讓左右兩端螺旋槽相連接。將繩輪架安裝在絲杠外圓，因為繩輪架內部裝有可轉動活銷，當滾筒帶動往返絲杠高速旋轉時，繩輪架就在轉動活銷的帶動下做軸向運動。其外形結構如圖6所示。

圖6 往返絲杠三維示意

繩輪架組成結構如圖7所示。絞車鋼絲繩從壓繩輪與托繩輪中間穿過，鋼絲繩竄動可以用立輥限制，壓繩輪位置可以用手輪調節(jié)，滑塊可以在絲杠上滑動，因為絲目內活銷的存在，所以可以帶動繩輪架做軸向運動。

圖7 繩輪架

4 絞車技術改造及應用效果

本次主要從如下三個方面對調度絞車進行安全技術改造，其優(yōu)勢如下：

1）系統(tǒng)無動力源也可以控制。此次技術改造并沒有為絞車新增動力源，只是通過滾筒轉動將動力輸出，從而確保排繩以及深度指示功能實現(xiàn)。通過新增電力液壓推動器的增加以及改造原有剎車連桿，讓安全制動性能更加安全可靠。

2）采用全機械方式進行壓繩。絞車鋼絲繩繩輪架上的壓繩輪與托繩輪中間穿過，壓繩輪位置可以通過手輪調節(jié)。

3）排繩裝置的導向技術。在出繩時，先讓鋼絲繩經(jīng)過兩個具有導向作用的立輥，這樣就可以讓鋼絲繩一直保持垂直卷筒位置，這樣鋼絲繩排繩更加規(guī)范有序。

本次改造調度絞車已經(jīng)由檢驗中心部門進行現(xiàn)場測試，測試結果表明各項測試數(shù)據(jù)都符合國家標注，并且運行效果非常理想。

5 主要經(jīng)濟指標及效益情況

5.1 經(jīng)濟效益

帶式礦用提升絞車已經(jīng)在相關國家標準中國被禁用，在工作原理方面調度絞車和帶式礦用提升絞車存在很大相似之處。在技術改革完成后調度絞車價格大約1.5萬元/臺，假如采購新型運輸絞車越算大約10萬元/臺，這樣計算下來1臺運輸絞車可節(jié)省8.5萬費用。除此以外，在進行排繩裝置安裝后，可以讓鋼絲繩使用壽命至少延長1倍，每臺絞車鋼絲繩長度按照300 m，計算下來可以為煤礦集團總共節(jié)省費用大約144萬。上述成本費用表明該安全技術改革可以為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

5.2 安全效益

煤礦安全事故基本上都是由提升運輸造成的，而提升運輸?shù)年P鍵又是絞車，所以在現(xiàn)有調度絞車基礎上對其結構進行優(yōu)化改進，從而讓煤礦運輸變得更加安全可靠，完成從人防倒技防的技術轉變。該安全技術改革不僅為煤礦運輸提供了安全保障，同時還為煤礦企業(yè)的快速發(fā)展奠定堅實的基礎。

6 結語

針對上述安全問題，在不改變調度絞車現(xiàn)有主體結構情況下，對排繩裝置、深度指示器以及安全制動裝置進行優(yōu)化改進，從而使絞車安全性得到有效提高。與此同時，調度絞車經(jīng)過改造后不僅結構維修更加簡單方便，而且制造成本更加低廉。