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摘 要： 摘 要：調(diào)度絞車包括機(jī)械設(shè)備和拖動(dòng)控制系統(tǒng)，是聯(lián)系地下和地上的重要途徑。絞車在運(yùn)輸過(guò)程中存在的問(wèn)題，直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性，它的改善在一定程度上提高了煤炭的產(chǎn)量，降低了勞動(dòng)成本;同時(shí)，也滿足了煤礦行業(yè)現(xiàn)代自動(dòng)化的發(fā)展的需求。 關(guān)鍵詞
摘 要：調(diào)度絞車包括機(jī)械設(shè)備和拖動(dòng)控制系統(tǒng)，是聯(lián)系地下和地上的重要途徑。絞車在運(yùn)輸過(guò)程中存在的問(wèn)題，直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性，它的改善在一定程度上提高了煤炭的產(chǎn)量，降低了勞動(dòng)成本;同時(shí)，也滿足了煤礦行業(yè)現(xiàn)代自動(dòng)化的發(fā)展的需求。
關(guān)鍵詞：調(diào)度絞車,自動(dòng)排繩,設(shè)計(jì)
一、現(xiàn)狀
調(diào)度絞車是煤礦井下輔助運(yùn)輸中的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用與煤礦井下水平巷道、傾斜巷道提運(yùn)材料、設(shè)備礦車組，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高搬運(yùn)效率。但由于受井下條件的限制，在安裝調(diào)度絞車時(shí)，絞車滾筒中心線往往與鋼絲繩軌道中心線不在一條垂線上。造成調(diào)度絞車在工作過(guò)程中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題就是：鋼絲繩在絞車滾筒上纏繞不均，排繩紊亂而導(dǎo)致滾筒出現(xiàn)亂繩、咬繩、壓繩等現(xiàn)象;尤其在工人操作不當(dāng)?shù)那闆r下，甚至造成鋼絲繩只集中纏在滾筒某一側(cè)的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，容易使絞車鋼絲繩牽引礦車組車輛運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)震動(dòng)、沖擊，鋼絲繩跳動(dòng)，特別是在調(diào)度絞車下方車輛時(shí)，輕則發(fā)生行車不穩(wěn)、掉道等，重則斷繩跑車、發(fā)生撞毀棚梁支護(hù)和人身事故等;同時(shí)，鋼絲繩容易引起塑性變形和繩表面的劃傷，既縮短了鋼絲繩的使用壽命，也易造成斷繩跑車事故。鋼絲繩長(zhǎng)期擠壓會(huì)造成鋼絲繩壽命降低;收放繩障礙會(huì)造成絞車負(fù)荷過(guò)大而降低絞車的壽命。絞車每次完成任務(wù)后，鋼絲繩頭都處于自由狀態(tài)，由于自身彈性作用，會(huì)出現(xiàn)鋼絲繩松圈，產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象。所以研究既能夠保護(hù)鋼絲繩，又能有效排繩的絞車排繩器成了焦點(diǎn)。
現(xiàn)在的絞車排繩器從傳動(dòng)方式上分類主要有手動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)、電動(dòng)等多種結(jié)構(gòu)形式，從結(jié)構(gòu)上分類有一體的和分體的。分體的一般為借助絞車以外的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)排繩器，比如：手動(dòng)、電動(dòng)、液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。手動(dòng)的排繩器耗費(fèi)人力，錯(cuò)誤率是四種方式中最高的，危險(xiǎn)性也是最大的;氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)的排繩器結(jié)構(gòu)上基本一致，一般都采用分體結(jié)構(gòu)，只是動(dòng)力源不一樣，但是氣壓傳動(dòng)是通過(guò)壓縮空氣來(lái)傳動(dòng)，由于空氣壓縮比較大，所以傳動(dòng)時(shí)速率不均勻;液壓輸出壓力相等的情況下液壓油缸體積更緊湊，傳動(dòng)速率也比較均勻，但需要一個(gè)液壓泵站，費(fèi)用較高。而一體式的則是通過(guò)絞車電機(jī)的動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)排繩，一般情況下要對(duì)絞車進(jìn)行大改造，采用多個(gè)齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，最終達(dá)到排繩的目的，這種排繩器在加工過(guò)程中比較復(fù)雜，費(fèi)用也相對(duì)較高。
二、調(diào)度絞車運(yùn)輸存在的問(wèn)題
調(diào)度絞車包括機(jī)械設(shè)備和拖動(dòng)控制系統(tǒng)，是聯(lián)系地下和地上的重要途徑。絞車在運(yùn)輸過(guò)程中存在的問(wèn)題，直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性，它的改善在一定程度上提高了煤炭的產(chǎn)量，降低了勞動(dòng)成本，也滿足了煤礦行業(yè)現(xiàn)代自動(dòng)化的發(fā)展的需求。調(diào)度絞車在工作過(guò)程中往往存在各種各樣的問(wèn)題，不僅會(huì)影響絞車正常工作，甚至嚴(yán)重的還會(huì)涉及到安全問(wèn)題。
一是多數(shù)調(diào)度絞車不附帶排繩裝置，在加上絞車安裝無(wú)法對(duì)中，鋼絲繩跑偏，必然造成人工排繩，存在安全隱患。二是目前使用的排繩器大多以人力為源動(dòng)力，工作簡(jiǎn)單重復(fù)，易使操作者產(chǎn)生困乏，從而引發(fā)事故。三是由于排繩器單件利潤(rùn)較小，且煤礦安全產(chǎn)品責(zé)任較大，一些廠家不愿涉足導(dǎo)致產(chǎn)品一直不能得以開(kāi)發(fā)。因此，針對(duì)調(diào)度絞車排繩經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種安全有效、便于安裝的排繩裝置是刻不容緩的。這樣不僅保證了正常工作的進(jìn)行，也為機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化發(fā)展提出了可行性的方案設(shè)計(jì)。
三、 設(shè)計(jì)原則、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)
根據(jù)調(diào)度絞車在工作過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題本文提出了以下設(shè)計(jì)原則。一是無(wú)需添加動(dòng)力源，新型設(shè)計(jì)沒(méi)有對(duì)人工的要求，所以不用添加動(dòng)力源。二是便于安裝，對(duì)絞車改裝少且改裝不影響絞車安全性，操作簡(jiǎn)單可行。三是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，相對(duì)便捷。四是排繩可靠、有效，實(shí)際運(yùn)用中能夠提高工作效率。五是維修、更換方便等。為了滿足以上設(shè)計(jì)原則，筆者設(shè)計(jì)的調(diào)度絞車排繩裝置結(jié)合實(shí)際情況，利用排繩器導(dǎo)向技術(shù)和阻尼技術(shù)，以創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念和方法對(duì)自動(dòng)排繩裝置進(jìn)行合理的研究和分析。
四、設(shè)計(jì)方案及工作原理
(一)設(shè)計(jì)方案
調(diào)度絞車排繩裝置設(shè)計(jì)主要解決的問(wèn)題有以下幾條：穩(wěn)定且同步的動(dòng)力源;滾筒纏放繩在無(wú)張力條件下，造成的排繩不緊;鋼絲繩入繩角太大，造成的排繩困難。針對(duì)調(diào)度絞車排繩裝置工作中出現(xiàn)的以上情況，筆者提出了合理的設(shè)計(jì)方案，具體方案如下所示。
第一，根據(jù)調(diào)度絞車傳動(dòng)原理(見(jiàn)圖1)，動(dòng)力源選擇調(diào)度絞車右制動(dòng)輪端蓋內(nèi)大行星齒輪外側(cè)軸(見(jiàn)圖2，序號(hào)5)。絞車左剎車閘松開(kāi)時(shí)，右剎車閘剎住大內(nèi)齒輪，大行星齒輪除作自轉(zhuǎn)外，還要作公轉(zhuǎn)，這樣的情況下帶動(dòng)了大齒輪架旋轉(zhuǎn)，卷筒因與大齒輪架相聯(lián)結(jié)，也旋轉(zhuǎn)起來(lái)，即可進(jìn)行調(diào)度，牽引之用。而大行星齒輪作公轉(zhuǎn)時(shí)外側(cè)軸旋轉(zhuǎn)。左剎車閘剎住卷筒時(shí)，右剎車閘松開(kāi)，此時(shí)卷筒被剎住，大齒輪架因與卷筒相聯(lián)結(jié)，也不旋轉(zhuǎn)，大行星齒輪不作公轉(zhuǎn)，只有自轉(zhuǎn);同時(shí)，帶動(dòng)大內(nèi)齒輪空轉(zhuǎn)，重物因卷筒靜止被停留在某一位置上，此時(shí)為停止?fàn)顟B(tài)。這是由于大行星齒輪不作公轉(zhuǎn)，只有自轉(zhuǎn)，外側(cè)軸不旋轉(zhuǎn)。綜上所述可以看出，調(diào)度絞車右制動(dòng)輪端蓋內(nèi)大行星齒輪軸作為動(dòng)力源可保證與絞車工作同步進(jìn)行。
圖1 調(diào)度絞車傳動(dòng)系統(tǒng)圖
圖2 大齒輪架示意圖
1.齒輪 2.齒輪 3.軸 4..軸 5. 大行星齒輪外側(cè)軸
第二，添加阻尼輪防止鋼絲繩無(wú)張力造成的排繩不緊而導(dǎo)致的亂繩。
第三，添加檢驗(yàn)托輥，防止入繩角太大導(dǎo)致的無(wú)法排繩，排繩結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。
圖3 排繩裝置結(jié)構(gòu)圖
1.鋼絲繩 2.阻尼輪 3.從動(dòng)鏈輪 4.撥叉 5.雙向絲杠 6. 盒子 7.托輥 8.傳動(dòng)鏈條 9.主動(dòng)鏈輪 10.滾筒
(二)調(diào)度絞車的工作原理
調(diào)度絞車工作過(guò)程中兩阻尼輪夾緊鋼絲繩，并對(duì)剛絲繩施加阻力，使鋼絲繩拉緊。絞車運(yùn)作時(shí)，大行星齒輪外側(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)改造后與其接在一起的延長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)鏈條將動(dòng)力傳遞到從動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)雙向絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，盒子內(nèi)撥叉在雙向絲杠線槽運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)盒子以及與盒子相對(duì)位置固定的阻尼輪、托輥沿雙向絲杠往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鋼絲繩在阻尼輪和托輥?zhàn)饔孟峦瓿稍跐L筒上的有序排列。
五、 設(shè)計(jì)技術(shù)與社會(huì)效益
(一)設(shè)計(jì)技術(shù)
1.可行性
此項(xiàng)方案對(duì)調(diào)度絞車的改動(dòng)相對(duì)較小，只需加長(zhǎng)大行星齒輪外側(cè)軸(可使用反向螺紋連接外側(cè)軸與加長(zhǎng)軸)、改動(dòng)端蓋便可以為裝置提供原動(dòng)力;其它部件如雙向絲杠，鏈輪等加工難度相對(duì)較低，具有較好的可行性。
2.可靠性
該裝置所有部件均為常規(guī)機(jī)械元件，無(wú)電源，無(wú)防爆要求。零件更換方便。
(二)社會(huì)效益
本裝置加工難度較低，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)調(diào)度絞車改裝小，對(duì)現(xiàn)有絞車安裝
方便可行，安裝后可以大大降低絞車工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，一方面對(duì)經(jīng)濟(jì)效益有利;另一方面，對(duì)技術(shù)發(fā)展提供了可行方案。
六、結(jié)論
通過(guò)設(shè)計(jì)方案分析得出，提出了能夠滿足絞車自動(dòng)排繩要求的新型設(shè)計(jì)方案，并且在生產(chǎn)實(shí)際中得到應(yīng)用。調(diào)度絞車自動(dòng)排繩裝置的研究是切實(shí)可行的，自動(dòng)排繩設(shè)計(jì)合理運(yùn)用到調(diào)度絞車的工作中。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少成本，還能為煤礦行業(yè)的工作起到安全保障，對(duì)機(jī)械自動(dòng)化方面也有重要的事件意義。
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