kmq-800型礦用連續(xù)牽引研制

kmq-800型礦用連續(xù)牽引研制

中國(guó)的采礦輔助機(jī)械工業(yè)起步較晚，并于20世紀(jì)70年代末開(kāi)始開(kāi)發(fā)。多年來(lái),雖然國(guó)產(chǎn)和引進(jìn)的高效煤礦輔助運(yùn)輸設(shè)備的品種不少,配套設(shè)備也基本齊全,由于種種原因限制,我國(guó)煤礦輔助運(yùn)輸狀況仍相對(duì)落后,絕大多數(shù)煤礦尚未實(shí)現(xiàn)從地面或從井底車場(chǎng)至采區(qū)工作面端頭的直達(dá)運(yùn)輸,而是分階段運(yùn)輸,效率低,安全性差,占用設(shè)備多,用工人數(shù)也多。特別是采區(qū)的輔助運(yùn)輸機(jī)械化程度還相當(dāng)?shù)?據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)煤礦輔助運(yùn)輸人員約占井下職工總數(shù)的1/3以上,有些礦甚至達(dá)50%。我國(guó)煤礦綜采工作面搬家采用傳統(tǒng)方式需要25～45d,用工5000個(gè)以上,綜采礦井每采百萬(wàn)噸煤輔助運(yùn)輸用工為800～1200工,是發(fā)達(dá)國(guó)家的7～10倍,并且煤礦輔助運(yùn)輸?shù)陌踩珷顩r也不好,其事故率約占井下工傷事故總數(shù)的30%,僅次于頂板事故,而且呈上升趨勢(shì)。山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司是一個(gè)具有50多年歷史的國(guó)有大型煤炭生產(chǎn)企業(yè),多年來(lái),為了提高煤礦全員生產(chǎn)效率,曾多次論證推廣上述輔助運(yùn)輸設(shè)備,但由于種種因素所限,至今尚未使用。目前,西山煤電集團(tuán)公司九大煤礦中,工作面順槽運(yùn)輸絕大多數(shù)仍然依靠小絞車運(yùn)輸,每個(gè)順槽一般需6～8部絞車對(duì)拉運(yùn)輸,運(yùn)輸環(huán)節(jié)多,運(yùn)輸效率低,嚴(yán)重制約著工作面的安撤速度,而且安全隱患多,是安全管理的薄弱環(huán)節(jié)。由山西焦煤集團(tuán)西山機(jī)電總廠研制的KMQ-800型礦用連續(xù)牽引車主要由主絞車、張緊裝置、梭車、尾輪、壓繩輪、托繩輪、轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)等組成,該系統(tǒng)以梭車為結(jié)點(diǎn),以主絞車和尾輪分別為首尾兩端,通過(guò)鋼絲繩組合成一套完整的運(yùn)輸系統(tǒng)。它是以鋼絲繩牽引的軌道運(yùn)輸設(shè)備,是一種比較適合煤礦井下的、新型的、安全高效的井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng),是煤礦和金屬礦山井下巷道以鋼絲繩牽引的軌道運(yùn)輸設(shè)備,適用于長(zhǎng)距離、多變坡、大噸位、一定傾角工況條件下的工作面順槽、采區(qū)上下山和集中軌道巷材料、設(shè)備等不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸。是替代傳統(tǒng)小絞車接力、對(duì)拉運(yùn)輸方式,實(shí)現(xiàn)重輕型液壓整體支架和礦井各種材料運(yùn)輸?shù)囊环N比較理想的運(yùn)輸系統(tǒng)。1牽引梭車的裝置絞車是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車傳動(dòng)滾筒、利用液壓張緊裝置,吸收鋼絲繩系統(tǒng)由于彈性變形而伸長(zhǎng)的部分,為絞車提供足夠的張緊力,保證鋼絲繩在摩擦滾筒上有較穩(wěn)定的正壓力,借助鋼絲繩與傳動(dòng)滾筒之間的摩擦力達(dá)到牽引梭車的目的。梭車用來(lái)牽引礦車、平板車、材料車等車列,并有儲(chǔ)存鋼絲繩功能,以便巷道延伸或縮短運(yùn)距之用。梭車前后兩端是碰頭,通過(guò)碰頭與被牽引車連接,可實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸重物。牽引鋼絲繩利用梭車梭頭的導(dǎo)向作用通過(guò)壓繩輪、托繩輪,以防止鋼絲繩抬高時(shí)車輛掉道,又可避免鋼絲繩摩擦巷道底板,從而適應(yīng)起伏變化的坡道。對(duì)于有轉(zhuǎn)彎的軌道巷中利用梭頭的引導(dǎo)和轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的導(dǎo)向作用,實(shí)現(xiàn)連續(xù)牽引,無(wú)需轉(zhuǎn)載。尾輪固定在運(yùn)距終端,支承整個(gè)系統(tǒng)的反力,并隨工作面的推進(jìn)方便移動(dòng),以實(shí)現(xiàn)運(yùn)距變化。2d23/降低雙軌距采用特點(diǎn)功率:55kW/75kW最大牽引力:80/100kN鋼絲繩規(guī)格:d21.5/d23/d24mm軌距:600mm900mm滾筒直徑:800mm最大運(yùn)距≤2000/3000m軌型:24/38/53kg/m適用傾角≤12°繩速快速:1.27m/s,慢速:0.6m/s3安全型梭車設(shè)計(jì)1)對(duì)比法確定主絞車傳動(dòng)形式,達(dá)到工作效率高、占用空間小、可靠性高的目的。2)工況模擬設(shè)計(jì)安全型梭車。3)對(duì)比法確定拉緊裝置,保證礦用連續(xù)牽引車正常運(yùn)行、啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí),鋼絲繩在傳動(dòng)滾筒上不打滑。4)應(yīng)用有限元分析法設(shè)計(jì)高強(qiáng)度組合式轉(zhuǎn)彎裝置,實(shí)現(xiàn)可靠性高,穩(wěn)定性好的目的。4智能cad技術(shù)應(yīng)用在研制過(guò)程中借鑒了國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合西山煤電集團(tuán)公司井下現(xiàn)有條件和工作面實(shí)際情況,運(yùn)用智能CAD技術(shù),模擬井下工況確定最佳技術(shù)方案。1齒輪傳動(dòng)主絞車組成對(duì)比主絞車從傳動(dòng)形式上有普通減速器傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)兩種。采用國(guó)產(chǎn)普通減速器的主絞車主要由底座、電機(jī)、減速器(變速箱)、軸承座、滾筒部分、聯(lián)軸器、制動(dòng)器等組成,以其價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì),應(yīng)用比較廣泛。但其可靠性比較差,占用空間大。行星齒輪傳動(dòng)的主絞車主要由底座、電機(jī)、行星差速器、調(diào)速閘、滾筒部分、末級(jí)傳動(dòng)裝置等組成。與直齒、斜齒輪傳動(dòng)減速器的主絞車相比,占用空間小,傳動(dòng)效率高,穩(wěn)定性好。兩種主絞車性能對(duì)比見(jiàn)表1。由上述分析,并根據(jù)國(guó)內(nèi)井下巷道斷面的實(shí)際情況,選用了行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主絞車。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了主絞車調(diào)速閘自動(dòng)閉鎖機(jī)構(gòu),避免了誤操作,提高了設(shè)備的安全性。2安全型梭車的結(jié)構(gòu)梭車是礦用連續(xù)牽引車的主要部件之一,其結(jié)構(gòu)和功能必須滿足以下要求:a)牽引平板車、礦車和材料車。b)鋼絲繩的儲(chǔ)存、張緊和固定。c)鋼絲繩出現(xiàn)斷繩時(shí)實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)保護(hù)。d)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的導(dǎo)向作用,滿足鋼絲繩梭車通過(guò)主壓繩輪時(shí)對(duì)鋼絲繩的導(dǎo)入導(dǎo)出。安全型梭車由車架、儲(chǔ)繩輪、固繩輪、緊繩輪、逆止器、制動(dòng)器、車輪組件、梭頭等組成,該車與目前井下使用的同類產(chǎn)品相比,不論結(jié)構(gòu)還是性能都具有不可比擬的優(yōu)越性。a)車架、車輪組件采用重型平板車結(jié)構(gòu),本設(shè)計(jì)在保證梭車整體性能的基礎(chǔ)上采用礦用工字鋼,軸卡為8個(gè),而且采用鉚接結(jié)構(gòu),同時(shí)車輪組件采用平板車車輪組件,輪徑小,車輪踏面寬,有效降低梭車重心,穩(wěn)定性好,安全性高,不易掉道。b)鋼絲繩固定方式由契塊擠壓方式改為固繩輪結(jié)構(gòu)。采用固繩輪結(jié)構(gòu)便于鋼絲繩的延伸與緊固,提高了鋼絲繩的使用壽命,增強(qiáng)安全性能。c)增設(shè)緊繩輪結(jié)構(gòu),同時(shí)采用了逆止器,通過(guò)杠桿原理進(jìn)行緊繩,改變了以往松開(kāi)契塊后,一邊用人力拽繩,一邊用人力盤動(dòng)儲(chǔ)繩輪的人力緊繩狀況,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。3梭頭的更換、繞繩現(xiàn)用同類產(chǎn)品的梭車梭頭為整體結(jié)構(gòu),梭頭中間為一圓形孔,用來(lái)穿引鋼絲繩,進(jìn)行引導(dǎo),梭頭本是易損件,每次更換梭頭都需將儲(chǔ)繩輪上的鋼絲繩全部拆卸后,再將鋼絲繩穿過(guò)梭頭孔再重新繞繩,繞繩是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度大且費(fèi)時(shí)的工作,為此,研制了分體式梭頭,即將圓孔由兩個(gè)半圓孔組成。若需更換梭頭時(shí)只需將梭頭拆開(kāi),將鋼絲繩穿過(guò)分體式梭頭的半圓孔,然后將其固定。4轉(zhuǎn)彎處的工作原理礦用連續(xù)牽引車具有實(shí)現(xiàn)巷道水平轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸?shù)奶厥夤δ?可通過(guò)若干組專用的高強(qiáng)度、組合式轉(zhuǎn)彎裝置和梭車實(shí)現(xiàn)水平彎道運(yùn)行,該系統(tǒng)由下固定板、導(dǎo)向輪組、定位套、定位螺栓、防護(hù)槽鋼等組成,下固定板固定于井下運(yùn)輸軌道水平轉(zhuǎn)彎處,每組導(dǎo)向輪組有高輪和低輪各兩件,在連續(xù)牽引車梭車經(jīng)過(guò)彎道時(shí),主繩經(jīng)梭頭牽引嵌入高輪繩槽內(nèi),副繩處于高低輪之間,鋼絲繩與導(dǎo)向輪組保持滾動(dòng)摩擦,使連續(xù)牽引車順利通過(guò)巷道水平轉(zhuǎn)彎處。目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的類似轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu),其工作原理也是利用導(dǎo)向輪系進(jìn)行工作。由于井下軌道間距及礦用車輛運(yùn)行空間非常有限,該轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)采用懸臂梁結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在井下惡劣的環(huán)境中極易損壞,為井下生產(chǎn)帶來(lái)很大不安全隱患。經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)與論證,本設(shè)計(jì)在有限空間實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。同時(shí)增設(shè)護(hù)軌裝置,在彎道半徑不小于12m的水平轉(zhuǎn)彎巷道,把彎成型的普通軌道與專用轉(zhuǎn)彎裝置固定后,既可完成水平轉(zhuǎn)彎,使運(yùn)輸暢通,該技術(shù)不僅適合于一般彎道,而且適用于連續(xù)“S”型彎道。5裝置的主要功能三種拉緊裝置的性能對(duì)照見(jiàn)表2。根據(jù)3種拉緊裝置的性能,選擇了液壓自動(dòng)拉緊裝置,實(shí)現(xiàn)了:a)起動(dòng)時(shí)拉緊力和正常運(yùn)行時(shí)拉緊力可根據(jù)鋼絲繩張力的需要任意調(diào)節(jié)。b)響應(yīng)快,起動(dòng)時(shí),該設(shè)備能根據(jù)鋼絲繩張力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償功能,從而使起動(dòng)時(shí)平穩(wěn)可靠。c)拉緊力設(shè)定后,可以保持系統(tǒng)處于恒力拉緊狀態(tài)。5連續(xù)牽引運(yùn)輸設(shè)備2005年11月15日至2006年3月15日。KMQ-800-80/55型礦用連續(xù)牽引車樣機(jī)在馬蘭礦南五采區(qū)軌道大巷進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)該機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試,獲得了可靠的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用信息。試驗(yàn)情況如下:馬蘭礦南五采區(qū)軌道大巷全長(zhǎng)1000m,最大坡度5°,環(huán)境溫度-10℃～25℃,牽引車運(yùn)輸距離900m,該型連續(xù)牽引車于2005年11月25日在南五采區(qū)軌道大巷安裝完畢后,KMQ-800-80/55型礦用連續(xù)牽引車運(yùn)輸材料時(shí)主要連接1.5t礦車,運(yùn)輸大型綜采設(shè)備時(shí)連接MP-18平板車。2006年1月使用該設(shè)備進(jìn)行井下材料運(yùn)輸,2006年3月使用該設(shè)備運(yùn)輸液壓支架。實(shí)測(cè)主要技術(shù)參數(shù):牽引力快速38kN,慢速78kN;繩速快速1.23m/s ,慢速0.68m/s,牽引高度 227～320mm,運(yùn)輸距離 900m,整機(jī)綜合噪聲83db。試驗(yàn)期間,該型連續(xù)牽引車操作靈活、可靠,鋼絲繩能達(dá)到恒張力,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且解決了以往連續(xù)牽引車壓繩效果差的缺點(diǎn),是一種適用于煤礦井下長(zhǎng)距離輔助運(yùn)輸?shù)男滦驮O(shè)備,可代替煤礦原來(lái)的所采用的小絞車群運(yùn)輸方式,簡(jiǎn)化運(yùn)輸環(huán)節(jié),減少絞車的使用數(shù)量,減少輔助人員,實(shí)現(xiàn)了工作面順槽的直達(dá)運(yùn)輸,基本上避免了小絞車群接力運(yùn)輸?shù)臄嗬K、跑車等運(yùn)輸事故,提高了運(yùn)輸效率。6提高了運(yùn)輸效率該產(chǎn)品通過(guò)了山西省科技廳組織的成果鑒定,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,并已獲得國(guó)家發(fā)明和實(shí)用新型專利兩項(xiàng),被山西省科技廳確定為2008年山西省科技與環(huán)境產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。目前,西山煤電集團(tuán)公司馬蘭礦、杜兒坪礦、東曲礦等已應(yīng)用KMQ-800型礦用連續(xù)牽引車30余部,實(shí)現(xiàn)了