变频控制绳牵引异性轨卡轨车简介.doc

变频控制绳牵引 异型轨卡轨车简介 石家庄煤矿机械有限责任公司 辅助运输设备分公司 变频控制绳牵引异型轨卡轨车简介 做为国内率先生产煤矿井下辅助运输设备的第一家，20余年来，我公司共研制开发了柴油机系列单轨吊、柴油机系列齿轨卡轨车、蓄电池齿轨车、绳牵引系列架空乘人装置（即猴车）、绳牵引系列普通轨卡轨车、绳牵引系列槽钢轨卡轨车等多种煤矿井下辅助运输设备。 钢丝绳绳牵引系列卡轨车，作为我公司重要产品之一，自投放市场以来，深受用户好评。其中槽钢轨道卡轨车陆续出口国外多套，十余年来一直在使用中。 但是，现有的卡轨车轨道，非普通轨即槽钢轨，利用普通轨做轨道的卡轨车，没有实现真正意义上的安全运输，考虑到安全问题，用户在运输大型设备时，往往采取较低的速度，因而运输效率低下。而槽钢轨道卡轨车，安全可靠，但造价较高，且不能与煤矿井下现有普通轨道接轨，井下物料的转载不易解决，槽钢轨卡轨车同样存在着运输效率问题。 伴随着煤矿现代化的快速发展，综采设备、掩护支架等越来越向趋向大型化，如何安全、高效地将设备、人员等运送到工作面，是辅助运输设备必须解决的课题。 为适应煤矿辅助运输的需要，我们经认真细致的调研、论证，结合国外类似产品和我们多年开发卡轨车的经验，最新推出了变频控制绳牵引异型轨卡轨车。该产品的问世，为煤矿用户提供了一个理想的选择。 变频控制绳牵引异型轨卡轨车，主要由动力站、车辆部分、轨道系统等组成。 动力站又主要由牵引绞车、双绳紧绳器、制动液压泵站、紧绳液压泵站、电气系统等组成。 我公司研制开发的异型轨，结构示意见附图。 异型轨及采用异型轨所铺设的轨道，主要有以下特点 1运轨头与轨底与普通38kg/m轨相同，可根据用户需要任意割制成不同长度，该轨道采用单侧鱼尾板连接，可适用于水泥轨枕的铺设； 2该轨焊接性能好，可制成梯子轨，便于各种条件巷道的快速铺设； 3使用寿命长。由于该种轨道做了一定的加强处理，因而更加耐磨，更适应于重载车辆运行； 4运行安全可靠。该种轨道由于采用了特殊的结构型式，各种车辆可方便地布置防止掉道、翻车的卡轨轮系，此外，依据该新型轨道而设计的防止溜车用安全制动车，制动力更大，卡轨更可靠，因而运输更加安全。 5 运输效率高。在该轨道上运行的各种车辆，由于设置了安全可靠的防止掉道、翻车的卡轨轮系，因而车辆可以以较高的速度运行。此外，该种轨道上运行的载重车辆，不需要转载，便可直接接入煤矿井下现有的普通轨道上运行。 由于采用了异型轨道系统，各种车辆设置了防止掉道、翻车的卡轨轮系，这为卡轨车通过变频控制器控制电机转速，进而实现在一定的速度范围内快速运行提供了可能。 变频控制的最主要优势是可以实现卡轨车运行时，根据牵引力的大小，可无极调速。变频控制可实现软启动、软停车。其运行控制由可编程控制器（PLC）完成，可实现卡轨车远控、半自动、手动、检修的运行方式的控制，及卡轨车机械、液压、电气等方面的故障检测、报警、保护功能。并配有10.4英寸触摸屏，可对电压、电流、速度、频率、位置、沿途各种保护和故障进行显示。从而保证列车运行平稳，操纵方便、安全,可靠。该机采用自动换向变频技术，四象限运行。当电动机减速制动时，输入电流相位与电压相位相反，将电动机再生能量反馈到电网，实现电动机的能量再生制动。 控制系统与巷道泄漏电缆无线通信系统的桥接，实现了跟车员无线急停控制和打点信号的传送。 配套运行车辆中的牵引车、制动车、和人车，均设有卡轨轮系，以防车辆掉道、翻车。牵引车配有储绳卷筒，可收放牵引钢丝绳，以满足运输距离的变化。安全制动车具有手动及超速制动功能，在断绳及其它紧急情况下可使运行车辆紧急停车。 1 卡轨车运输巷道所需基本条件 a 车辆与巷道侧壁间隙 ≥0.5m b 两车辆错车间隙 ≥0.3m c 人行道宽度 ≥1m d 车顶部的有效空间 ≥0.5m（包括运载的货物） e 单轨巷道最小宽度 ≥2.7m f 巷道高度 由运输货物高度而定 g 水平弯道及道岔应铺设在平道上 h卡轨车轨道必须铺设在坚实的底板上 2 KSD90J型变频控制绳牵引异型轨卡轨车 主要由动力站、车辆部分、轨道系统等组成。 2.1卡轨车基本参数 卡轨车基本参数如下表 序号 参数名称 单 位 数 值 备 注 1 最大牵引力 kN 90 2 牵引速度 m/s 0～2.4 无级变速 3 停车闸制动力 kN ≥195 4 安全闸制动力 kN ≥130 5 轨道型式 SMJ160 异型轨道 6 垂直转弯半径 m ≥15 7 牵引钢丝绳直径 mm 28 8 主绳轮直径 mm 1900 9 副绳轮直径 mm 1640 10 制动车制动力 kN ≥135 11 制动车制动速度 m/s 3 12 液压紧绳器（紧绳量） m ≤10 13 主电机 功率 kW 250 电压 V 660/1140 14 变频控制器 功率 kW 315 四象限变频器 电压 V 660 2.2动力站构成 动力站主要由牵引绞车、制动液压泵站、双绳紧绳器、紧绳液压泵站、电气系统等组成。 2.2.1牵引绞车 牵引绞车主要由主电动机、制动器、减速器、主绳轮、付绳轮、紧急制动闸、联轴器、箱体和底座等主要部件组成。主电动机通过减速器给绞车提供牵引所需动力。牵引绞车性能的优劣，是整个动力站能否正常运转的关键。我公司研制生产的牵引绞车，充分考虑了寿命、安全等问题，主要配套零部件如下 a 减速器选用SEW公司生产的M3PSF系列的减速器； b 制动器布置在高速轴端，为运输车系统提供工作制动，以保证系统安全工作。制动器的松闸速度可通过调整ED推动器上的溢流阀实现松闸速度的快慢。 制动器选用焦作制动器厂生产的YWZ9系列的制动器，制动力矩可调至牵引力3倍要求，可充分保证制动的可靠要求； c 联轴器选用ROTEX梅花形弹性联轴器和乐兆Grid型蛇形簧联轴器，连轴器结构紧凑、传递扭矩大、传动平稳无噪音、使用寿命长。 d 电动机选用长治防爆电机厂生产的特制电机，该电机能满足变频卡轨车的使用要求，已为我公司配套多台，所有设备均运转良好； e 驱动轮衬使用德国进口材料K25制作，其特点是强度高、耐磨损、摩擦系数大，且不会因为水、油以掉到钢丝绳上而减小钢丝绳对驱动轮衬的摩擦系数，充分保证牵引绞车能够提供稳定可靠的牵引力； f 在驱动轮轮缘上配备了两对末级制动装置，其制动力为130kN，可充分保证卡轨车的运行安全、可靠。 g 驱动轮直径1.9m，是钢丝绳直径的67.8倍，副绳轮直径1.64m，是钢丝绳直径的58.6倍，采用主、副绳轮结构型式的绞车，可减少钢丝绳的磨损，延长其使用寿命，从而大大降低卡轨车的使用成本。 h 紧急制动闸为失效安全型，弹簧压紧，液压松开。直接作用于主绳轮缘上，保证绞车制动更可靠。紧急制动闸的工作行程为6 mm ，通过测量紧急制动闸抱闸与松闸的行程可判断其工作是否正常。 2.2.2制动液压泵站 制动液压泵站，为紧急制动闸提供松闸动力。泵站电动机由防爆压力控制器控制自动启动或停机。当泵站压力低于7Mpa时，泵站电机自动启动；泵站压力为9Mpa时，泵站电机自动停机。 2.2.3双绳紧绳器 双绳紧绳器主要由机架、张紧轮、回绳轮、导向轮、油缸、液压管路及泵站组成。 卡轨车运行时，重绳边的张紧轮被牵引钢丝绳拉到机架一端，油缸拉动松绳边的张紧轮，将松绳张紧到某一定值，以防止绞车打滑。 在卡轨车运行到变坡段时，随着绞车紧绳边与松绳边的转换，紧绳器也自动转换。因而无论是在上坡运行还是下坡运行都可以张紧松边钢丝绳。 2.2.4紧绳液压泵站 紧绳液压泵站为双绳紧绳器的油缸提供压力油。泵站电动机由防爆压力控制器控制自动启动或停机。当泵站压力低于4Mpa时，泵站电机自动启动；泵站压力为6Mpa时，泵站电机自动停机。用户可根据实际运行情况调定压力控制范围。泵站压力与张紧力对应关系见下表 泵站压力 MPa 4 5 6 7 8 9 钢丝绳预张紧力 kN 8.4 10.5 12.6 14.7 16.8 18.9 2.2.5电气系统 电气系统包括变频控制柜、操纵台、检测装置及声光信号系统等，承担运输车的动力输入、调速、监测和显示等工作，司机通过操纵台上的控制手柄、控制键及显示器可以方便地控制运输车辆的启动、加速、平稳运行、减速、停车以及紧急制动等一系列动作。 声光信号系统是为井下调车人员与绞车司机联络而建立的专用通讯系统，便于井下人员调度车辆。 2.3车辆配置 我公司可提供以下车辆供用户选择 a）牵引车 必选 b 安全制动车必选 c 安全人车 d支架及散料运输车 所有运行车辆中，只有牵引车与钢丝绳相联接，传递绞车牵引力。而其它车辆则是通过拉杆、销轴与牵引车相连，完成运输任务。车辆间拉杆与销轴必须配套使用，严禁使用未经检验合格的物品代替。 根据运输对象的不同，运行车辆可以有不同的选择编组方式，但牵引车必须编入其中。 2.3.1 各车辆性能特点及用途简介 2.3.1.1牵引车 牵引车，自重2.5T，配备有固定卡轨轮系，以确保车辆在运行过程中不会掉道、翻车。牵引车的作用是将运输系统牵引钢丝绳的两端固定在该车辆上，由该车通过连杆带动其他车辆运行。此外，运输系统多余的钢丝绳，可贮存在该车辆上。 2.3.1.2安全制动车 安全制动车，主要由车体、制动油缸、轮系、手压泵、离心释放器、释放阀、逻辑阀、制动块、液压油路等部件组成。该车自重2T，手压泵供油，碟簧制动，油压松开，即为失效安全型制动车。该车制动力不小于135kN，且设置有自动制动装置。在运行过程中，当出现钢丝绳或连杆断裂、车辆下行运输速度过快等异常情况，制动车超过设定运行速度时，制动车上的离心释放器会自动打开释放阀，制动油缸中的液压油经逻辑阀快速回到油箱，从而实现制动车的自动安全制动。 2.3.1.3安全人车 安全人车，自重3.8T，乘员12人。该车主要有以下特点 ●车辆上设置有旋转卡轨轮系，在异型轨道系统运行时，确保不会掉道、翻车。同时，也可快捷地将卡轨轮系翻起，以便在普通轨道上临时运行； ●车辆上设置有安全制动装置，碟簧制动，油压松开，即为失效安全型人车。 在运 行过程中，当出现钢丝绳或连杆断裂、车辆下行运输速度过快等异常情况时，能够实现人工操纵停车； ●各人车可通过油管将制动油路串联在一起，由一名司乘人员完成所有人车的制动停车工作； ●车辆的行走轮系为活动轮系，能够满足车辆在较小垂直及水平转弯半径的轨道系统中运行； ●车辆上设置有上下及前后减震缓冲装置，乘坐更加舒适。 2.3.2 列车不同编组方式 2.3.2.1物料的运输 当整体运送液压支架时，卡轨车列车编组依次为安全制动车、牵引车、支架或材料运输车、安全制动车。 2.3.2.2人员的运输 当运送人员时，卡轨车列车编组依次为安全制动车、牵引车、人车、安全制动车。 2.4 轨道系统 主要包括由异型轨道制作而成的开始轨、直轨（8米或4米直轨）、水平弯轨、凸轨、凹轨、过渡轨、道岔、道岔引轨、终端轨及始端导向轮、终端导向轮、压绳轮、托绳轮、道外导绳轮用于600㎜轨距、钢质轨枕（道节轨枕、中间轨枕）、木质轨枕、轨道夹板、阻车器、回绳站等。 煤矿井下所需要的特殊轨道，如开始轨、道岔引轨、凸轨、凹轨、水平弯轨、过渡轨、 终端轨等，为保证用户安装方便及各种车辆顺利通过，我公司将采用焊接方式，将轨道焊接成梯子轨。 轨道系统安装次序为巷道清理 → 打基础 → 轨道系统安装（包括各种轨道、轨枕、道岔、阻车器、回绳站及各种轮系安装）。 轨道系统安装前，应将巷道内与安装卡轨车无关的设备、零部件、大块煤矸石等杂物清理到不防碍安装及运输的位置。同时必须对巷道内局部高低不平处进行平整，尽量将轨道直接铺设在坚实的底板上，并调平、调直，使其尽可能的平缓，以减小车辆运行过程中的震动。如果不能将轨道铺设在底板上，必须采取有效措施将轨道垫实、调平，防止轨道承受重载时出现下陷现象。 2.4.1轨道的铺设 所有轨道均应参照设计要求铺设，特别是对于坡度不小于3度的坡道拐点处，均须铺设凸轨或凹轨，其所需凸轨或凹轨的图号，必须与设计资料相符。小于3度的坡道，可不必铺设凸轨或凹轨，但应对巷道底板进行处理，使坡度的大小控制在1.5度以下。处理后的巷道，应确保运送支架时，车辆能顺利通过，且具有符合煤矿安全标准的安全空间。铺设轨道时还应注意，轨道接缝处上下及左右误差不得大于2mm，间隙不得大于5mm；两条轨道顶面的高低差，不得大于5mm。 大部分轨道为8米/节或4米/节，为使得凸轨或凹轨等能够安装在合理位置,我公司将提供部分1.5米/节及1米/节的轨道,以便于调整。此外,可根据现场需要,临时改制部分轨道。 2.4.2轨枕的铺设 2.4.2.1道节轨枕 在大于5度的坡道上，一般每间隔8米或4米的道节处，铺设一组道节轨枕 ，每间隔8米，在道节轨枕上安装托绳轮及道外导绳轮。 当凸轨上的轮系在实际使用中数量不足受力过大时,可在凸轨的两端加装道节轨枕,并在该轨枕上安装道外导绳轮及托绳轮,以分散凸轨轮系受力。 此外,当局部地段运输系统钢丝绳拖地时,也可增设道节轨枕。 2.4.2.2中间轨枕 当采用8米/节轨道时,在8米的中间铺设中间轨枕，以保证轨距。 2.4.2.3木质轨枕 每间隔约650㎜铺设一组木质轨枕。 2.4.3 绳轮的布置 2.4.3.1始端导向轮组 始端导向轮组布置在开始轨处，它可以围绕钢丝绳旋转360安装，目的是保证从绞车过来的两条钢丝绳进入预定轨道。 2.4.3.2托绳轮 如果牵引钢丝绳托底,会加快钢丝绳的磨损以及加大钢丝绳的运行阻力，降低卡轨车的牵引效率，因此有必要保证钢丝绳在卡轨车运行的全过程被托绳轮托起。一般情况下，每间隔8m布置一组托绳轮即安装在道节轨枕上。另外在轨道系统的凸轨处，视具体情况应布置多组托绳轮，以分散凸轨上托绳轮的磨损，增加其使用寿命。 2.4.3.3道外导绳轮用于600㎜轨距 道外导绳轮中，有上下两个大小不同的绳轮大轮在下端，大多数情况下作为托绳轮使用，一般每间隔8m布置一组道外导绳轮即安装在道节轨枕上；在轨道系统的凸轨处，适当加密布置；该绳轮在道岔上布置有两组,用于托起钢丝绳；.同时该绳轮在终端轨上布置有两组，以用于对钢丝绳的纠偏,使钢丝绳正确导入回绳站的回绳轮内。 道外导绳轮, 在轨道系统的凹轨处作为压绳轮使用，压下凹轨外侧钢丝绳，但需要将大小绳轮调换位置即大轮在上端。 2.4.3.4压绳轮 压绳轮一般布置在凹轨处，为了保证压绳轮的受力均匀，凹轨宜使用多组压绳轮 平均分担压绳力，轨道的垂直转弯半径不小于15m。压绳轮轮架外侧需安装道外导绳轮，用于压下轨道外侧钢丝绳。 压绳轮还有另一种功能就是对牵引钢丝绳纠偏，一般情况时每80m左右布置一组，条件好时可选的长一点，应尽量减少绳轮的布置数量。 2.4.3.5终端导向轮 终端导向轮安装在终端轨上，与终端轨上所安装的道外导绳轮联合使用，将钢丝绳正确导入回绳站的回绳轮内。 2.4.4道岔 我公司生产的道岔分气动道岔和液压道岔共两种，每组道岔长约7.2m，可从中间分开解体运输。专用车辆及煤矿现有车辆均可通过该道岔。 需要指出的是，为确保道岔换向及穿越道岔内部的钢丝绳不与道岔横梁或轨道相互摩擦，与其他轨道相比，道岔作了加高处理，使得钢丝绳在道岔轨道下面穿过。运输系统中，道岔的两端需要铺设道岔引轨，引轨的另一端，过渡到正常轨道上。 2.4.5 阻车器 为保证运输的安全，轨道系统的始端及终端均安装有阻车器，以确保在出现钢丝绳或连杆断开裂、绞车司机误操作等意外时，车辆不会冲出运输系统。 此外，根据实际情况，用户可以在运输系统的特殊地段，增装其他型式的挡车装置。 2.4.6回绳站 回绳站主要由回绳轮、滑道、导绳轮、张紧链条、手拉葫芦、拉力表、联结座等组成。运输系统的钢丝绳通过回绳站返回，形成无极钢丝绳运输系统。 卡轨车在投入使用前，牵引钢丝绳第一次张紧时，可通过回绳站尾部的手拉葫芦张紧钢丝绳，初张紧力大小与运输距离、运输对象、巷道起伏情况有关。运距越长，负载越大，巷道坡度越大，初张紧力也相应需要增大。在一般情况，初张紧力为60kN左右，拉力表的读数为初张紧力的2倍。张紧钢丝绳后，重新调整张紧链条的长度，并将张紧链条固定牢固，之后松开手拉葫芦，由张紧链条承担负荷。 在卡轨车使用一段时间后，若当发现牵引钢丝绳过松，造成钢丝绳在绞车上打滑时，可通过回绳站重新张紧钢丝绳，此时的张紧力应控制在40 kN左右。 卡轨车重载运行，紧绳器吸收钢丝绳的弹性伸长量效果不佳时，回绳站的张紧力应适当增大。 初次安装轨道系统时，回绳站处应打水泥基础，将回绳站用地脚螺栓固定在水泥基础上。当伴随着回采，回绳站需要缩回并重新布置时，回绳站处不需要再打水泥基础，仅用锚杆固定即可，但回绳站同时需要打点柱固定。 3.5系统的固定 a 所有轨枕，下部均应垫实； b开始轨、道岔及初次安装时的回绳站等必须打水泥基础，并用地脚螺栓将其固定在水泥基础上； c所有凸轨、凹轨地脚孔，均需用锚杆固定； d在坡度大于5度的坡道上，一般每间隔4米固定一对锚杆；其他轨道，一般每间隔8米固定一对锚杆； e对于受倾翻力及下滑力较大的轨道，可适当加密锚杆； f锚杆的长度，适巷道底板的岩性而定，一般应不小于1.5m。 11 12