矿用调度绞车排绳装置的设计研究.pdf

1502018 年第 5 期 收稿日期 2018-01-18 作者简介 刘宝峰（1974-），山西省山阴县人，本科学历，江苏 大学，电气工程及其自动化专业，现在大同煤矿集团公司云岗矿 工作，工程师。 矿用调度绞车排绳装置的设计研究 刘宝峰 （大同煤矿集团云岗矿，山西 大同 037003） 摘 要 针对大同煤矿集团云岗矿调度绞车在使用过程中出现的咬绳等问题，设计了一款新型的自动排绳装置，并将其 应用于云岗矿。实际使用效果表明该自动排绳装置运行可靠、排绳整齐、操作简单、便于维护，提高了整个调度绞车的运 输安全，具有很好的应用前景。 关键词 调度绞车 排绳装置 设计 中图分类号 TD534 文献标识码 A doi10.3969/j.issn.1005-2801.2018.05.064 Study on the Design of the Rope-Aligning Device for Mine Scheduling Winch Liu Bao-feng Yungang Coal Mine of Datong Coal Mine Group, Shanxi Datong 037003 Abstract A new type of automatic rope arranging device is designed and applied to Yungang Mine in view of the problem of biting rope during the operation of Yungang Mine dispatching winch in Datong Coal Mine Group. Practice shows that the automatic rope aligning device is neat, reliable, simple in operation, easy to maintain, which improves the transportation safety of the whole dispatching winch, and has the very good application prospect. Key words dispatching winch rope-aligning device design 矿用调度绞车具有构造简单，操作方便，基建 投资少，经营费用低等优点，在煤矿开采当中一般 用于设备的移位，以代替机车的作业。由于各煤矿 巷道情况及地质情况的不同，调度绞车的安装和应 用也不尽相同。工作时因偏斜角度过大，导致钢丝 绳受力不平衡，在卷绳过程中容易跑偏，从而发生 缠绳混乱的情况，进而出现咬绳、卡绳和死折问题， 从而影响矿井的运输效率，增加绞车使用成本。另 外在提升或牵引重物状态下，卷绳中的钢丝绳受到 的外来挤压力突然增大，加速了其磨损失效。本文 主要是针对大同煤矿集团云岗矿调度绞车在使用过 程中出现的咬绳问题，有针对性地设计了一款新型 的自动排绳装置。 1 调度绞车情况分析 当前云岗矿大部分使用的是 JD-55 型矿用调度绞 车，由徐州市双赢矿山设备有限公司生产。该款调 度绞车配有隔爆电气设备，可用于煤尘及瓦斯的矿 井中。工作环境的瓦斯和粉尘含量不得超过煤矿 安全规程规定的标准。该绞车由电机、卷筒装置、 刹车系统、底座、防护罩等部件组成。在结构上采 用两级行星齿轮传动，分别布置在主轴的两端，主 轴贯穿卷筒并支承在左右支架上，电动机采用法兰 盘式固定在左支架上。 其具体的技术参数如表1所示。 表 1 JD-55 型矿用调度绞车技术参数 钢丝绳最大 静张力 40kN卷筒尺寸580600mm 钢丝绳平均 绳速 1.22m/s功率55kW 钢丝绳直径22mm 外形尺寸 （长 宽高） 25801965142mm 容绳量650m 绞车重量 （包 括电机） 3650kg 2 调度绞车排绳乱技术分析及立项原因 2.1 调度绞车排绳乱技术分析 当前对于调度绞车排绳乱的情况，国内其他大 中型煤矿也采取了相应的解决措施，综合整理其办 1512018 年第 5 期 法有以下几种（1）采用端面齿轮式，缺点在于 加工要求高，配套凸轮结构，制造成本大，增加了 绞车的使用成本；（2）链条链轮式，其优点在于 能适应于井下各种复杂的环境，其缺点在于链条在 使用过程中容易发生磨损过大导致链齿与链轮的间 隙大，降低其排绳效果；（3）液压缸推动式排绳， 缺点在于不能与滚筒的缠绳实现同步操作。以上几 种技术都无法应用于云岗矿 JD-55 型矿用调度绞车 当中，所以需要有新的思路和方法，设计一款新型 的排绳装置来解决排绳杂乱的问题。 2.2 排绳装置设计的立项背景 云岗矿盘区调度绞车，由于地质条件所限，轨 道中心线与绞车提升中心线夹角过大，在 JD-55 型 矿用调度绞车工作中，会出现大量的钢丝绳缠绕杂 乱无章，咬绳现象，甚至钢丝绳就在一侧缠绕，导 致钢丝绳跑出滚筒外，缠到离合器里的现象，导致 钢丝绳及绞车损坏，增加生产成本，急需使用一款 排绳装置来解决这一难题。 3 新型自动排绳装置的设计分析 3.1 排绳装置的结构及工作原理 公司技术部门与徐州市双赢矿山设备有限公司 一起设计了该款调度绞车用的自动排绳装置。该自 动排绳装置由输入齿轮、减速器、离合器、螺旋结 构部分、导绳轮部分和底座 6 部分组成。具体的结 构示意图如图 1 所示。 图 1 新型调度绞车自动排绳装置结构 在安装过程中，不需要改造绞车的任何部件， 只需在绞车滚筒侧边安装外齿圈，将电机动力输出 即可。传动原理绞车滚筒→减速器→螺旋套转动 →导绳轮往复移动。 3.2 新型自动排绳装置的工作原理 调度绞车滚筒转动，带动齿圈转动，齿圈通过 与减速器的输入小齿轮啮合带动减速器工作。减速 器的输出轴套上 1 根带有双旋螺纹的螺旋套带动其 转动。托绳轮通过导向片与螺旋套的组合达到导向 轮在轴向上左右往复直线移动，当螺旋套推动导绳 轮排完第 1 层绳后，在不变向的情况下，托绳轮导 向装置中的导向片在螺旋套尾端绕行实现自动换 向，托绳轮导向装置沿相反的方向移动排第 2 层绳， 从而实现其排绳过程。 4 实际使用效果分析 4.1 安全及效益分析 该款新型调度绞车自动排绳装置设计并生产 后，于 2016 年 6 月在云岗矿井下运输系统安装了 40 台进行试用，试用 1 年的时间内整体情况表现良 好，具体情况如下。（1）自动排绳装置应用后有 效地改善了调度绞车提升运输过程中缠绳状况，挤 绳、咬绳、死折现象明显减少了。 （2）试用 1 年来， 几乎没有发生过一起断绳跑车故障，有效提高了绞 车提升运输安全。（3）能够产生明显的经济效益。 该自动排绳装置使用后，绞车提升钢丝绳使用寿命 提高了 3 倍，基本上每年换一根钢丝绳即可，能少 换 3 根，节约了大量钢丝绳材料费及相关人工费用。 按每根钢丝绳 2500 元计算，40 台调度绞车每年光 钢丝绳材料费就可以节约 30 万元。另外还可以节 约调度绞车的维修费用和相关的人工费用。 4.2 缺点和不足 （1）增加了调度绞车占地面积。JD-55 型矿用 调度绞车安装了新型的自动排绳装置后，导致其占 地面积增加，并且拆卸也不方便，加大了绞车的运 输和安装难度。（2）该自动排绳装置依靠托绳轮 和压绳轮将钢丝绳均匀地缠绕在滚筒上，经过不同 班次的运输，导绳轮的排绳位置与卷筒的卷绳位置 不统一。所以就需要在运输前进行对绳操作，增加 了其工作量，也会带来相应的工作失误。这就需要 对该自动排绳装置进行进一步的改进升级，期待发 挥更好的排绳效果。 5 总结 排绳装置起到规范矿用调度绞车作业过程中钢 丝绳的正常排绳，降低咬绳、卡绳和死折现象的发 生，从而可以提高矿井的运输效率，降低绞车使用 成本，保障整个调度绞车的运输安全，具有很好的 应用前景，可以在全集团进行推广应用。 （下转第 154 页） 1542018 年第 5 期 【参考书目】 ［1］ 马军 . 矿用调度绞车排绳装置的设计研究 [J]. 能 源与节能 ,201605173-174. ［2］ 赵 云 矿 . 矿 用 调 度 绞 车 排 绳 装 置 [J]. 煤 矿 机 械 ,2008,2909133. ［3］ 刘鹏飞 , 陈建强 , 张建 . 新型绞车自动排绳装置的 设计与应用 [J]. 起重运输机械 ,20131070-72. 3m。采用 EBZ260 型掘进机工作，其自带的除尘装 置能有效地降低掘进面的煤尘浓度，保护工人的身 体健康，同时也降低发生爆炸安全事故的概率，提 高安全系数。 6 总结 本文主要是以大同煤矿集团塔山矿为研究对 象，对其深部大断面岩石巷道设计一套完整的机械 化高效综掘作业线。采用 EBZ260 掘进机代替传统 的钻爆法，分别对影响掘进速度的截割工艺、破岩 工艺、运输系统和支护方式进行了合理优化。工程 应用实践结果表明该机械化高效综掘作业线可以有 效地提高深部大断面岩石巷道的掘进速度，在塔山 矿二盘区辅助回风大巷实现了月平均进尺 140m 的 掘进速度，其应用前景比较好，可以在同煤集团其 他煤矿进行推广应用。 【参考书目】 ［1］ 马立强 , 张东升 , 周明 , 等 . 深井大断面岩巷 快速掘进机械化作业线配置 [J]. 煤炭科学技 术 ,20090873-776. ［2］ 张亚文 . 机械化掘进在煤矿大断面岩石巷道中的 应用 [J]. 山西焦煤科技 ,2010,340220-22. ［3］ 孟宪峰 . 高效掘进技术在新立煤矿大断面岩石巷 道中的应用 [J]. 中国新技术新产品 ,201208120. ［4］ 张厚全 , 张涛 . 高效掘进技术在煤矿大断面岩石 巷道中的应用分析[J].山东煤炭科技,20160821- 2224. ［5］ 李清 , 杨仁树 , 汤增陆 , 等 . 深部大断面岩巷快速 掘进技术研究 [J]. 煤炭科学技术 ,2006,34101-4. ［6］ 马其华 , 王鹏 , 范文昌 . 深井硬岩大断面巷道快速 掘进技术 [J]. 煤炭科学技术 ,2014,420416-18. （上接第 149 页） Qs1.2Q1.2488585t/h 根据三机配套选型原则及贺西矿机电设备配备 现状，初步选用 SGZ-764/800 型刮板输送机（额定 输送能力 1000t/h）。 4 结论 依据 3302（2）综采工作面工程地质条件及 本煤矿的生产技术条件，综合考虑“三机”性 能配套、几何参数配套，确定最宜“三机”为 ZY4000/12/29 支撑掩护式支架、MG300/700-AWD 型双滚筒采煤机、SGZ-764/800 型刮板输送机。生 产实践证明，所选设备运行良好，平均日开机率达 到 1416h，平均日产煤近 7000t，达到了预期效果。 【参考书目】 ［1］ 季俊成 . 综采工作面三机配套设备的合理选择 [J]. 煤炭技术 ,2011,30416-17. ［2］ 贾建 . 试析综采工作面设备的选型及配套 [J]. 煤 矿现代化 ,201706182-184. ［3］ 姜辉 , 马占魁 . 采煤工作面机电设备的选型与配 套分析 [J]. 民营科技 ,20171063. ［4］ 李智斐 . 中厚煤层综采面三机配套技术研究 [J]. 煤矿现代化 ,20170314-1620. ［5］ 边建勋 . 采煤工作面机电设备的选型与配套分析 [J]. 机械管理开发 ,2017,320152-53. ［4］ 路阳春 . 自动排绳装置的应用设计 [J]. 煤矿机 械 ,2014,3502168-169. ［5］ 程仰瑞 . 调度绞车液压排绳装置的设计研究 [J]. 同煤科技 ,2005041-2. ［6］ 郭艳军 , 廉自生 . 电液自动排绳装置的研制与应 用 [J]. 科技视界 ,20143397. （上接第 151 页）