kmq-800型礦用連續牽引研制

中國的采礦輔助機械工業起步較晚，并于20世紀70年代末開始開發。多年來,雖然國產和引進的高效煤礦輔助運輸設備的品種不少,配套設備也基本齊全,由于種種原因限制,我國煤礦輔助運輸狀況仍相對落后,絕大多數煤礦尚未實現從地面或從井底車場至采區工作面端頭的直達運輸,而是分階段運輸,效率低,安全性差,占用設備多,用工人數也多。特別是采區的輔助運輸機械化程度還相當低,據統計,我國煤礦輔助運輸人員約占井下職工總數的1/3以上,有些礦甚至達50%。我國煤礦綜采工作面搬家采用傳統方式需要25～45d,用工5000個以上,綜采礦井每采百萬噸煤輔助運輸用工為800～1200工,是發達國家的7～10倍,并且煤礦輔助運輸的安全狀況也不好,其事故率約占井下工傷事故總數的30%,僅次于頂板事故,而且呈上升趨勢。山西焦煤西山煤電集團公司是一個具有50多年歷史的國有大型煤炭生產企業,多年來,為了提高煤礦全員生產效率,曾多次論證推廣上述輔助運輸設備,但由于種種因素所限,至今尚未使用。目前,西山煤電集團公司九大煤礦中,工作面順槽運輸絕大多數仍然依靠小絞車運輸,每個順槽一般需6～8部絞車對拉運輸,運輸環節多,運輸效率低,嚴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節。由山西焦煤集團西山機電總廠研制的KMQ-800型礦用連續牽引車主要由主絞車、張緊裝置、梭車、尾輪、壓繩輪、托繩輪、轉彎系統和通訊系統等組成,該系統以梭車為結點,以主絞車和尾輪分別為首尾兩端,通過鋼絲繩組合成一套完整的運輸系統。它是以鋼絲繩牽引的軌道運輸設備,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輸系統,是煤礦和金屬礦山井下巷道以鋼絲繩牽引的軌道運輸設備,適用于長距離、多變坡、大噸位、一定傾角工況條件下的工作面順槽、采區上下山和集中軌道巷材料、設備等不經轉載的直達運輸。是替代傳統小絞車接力、對拉運輸方式,實現重輕型液壓整體支架和礦井各種材料運輸的一種比較理想的運輸系統。1牽引梭車的裝置絞車是整個系統的動力源,由電動機驅動絞車傳動滾筒、利用液壓張緊裝置,吸收鋼絲繩系統由于彈性變形而伸長的部分,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定的正壓力,借助鋼絲繩與傳動滾筒之間的摩擦力達到牽引梭車的目的。梭車用來牽引礦車、平板車、材料車等車列,并有儲存鋼絲繩功能,以便巷道延伸或縮短運距之用。梭車前后兩端是碰頭,通過碰頭與被牽引車連接,可實現運輸重物。牽引鋼絲繩利用梭車梭頭的導向作用通過壓繩輪、托繩輪,以防止鋼絲繩抬高時車輛掉道,又可避免鋼絲繩摩擦巷道底板,從而適應起伏變化的坡道。對于有轉彎的軌道巷中利用梭頭的引導和轉彎系統的導向作用,實現連續牽引,無需轉載。尾輪固定在運距終端,支承整個系統的反力,并隨工作面的推進方便移動,以實現運距變化。2d23/降低雙軌距采用特點功率:55kW/75kW最大牽引力:80/100kN鋼絲繩規格:d21.5/d23/d24mm軌距:600mm900mm滾筒直徑:800mm最大運距≤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安全型梭車設計1)對比法確定主絞車傳動形式,達到工作效率高、占用空間小、可靠性高的目的。2)工況模擬設計安全型梭車。3)對比法確定拉緊裝置,保證礦用連續牽引車正常運行、啟動和制動時,鋼絲繩在傳動滾筒上不打滑。4)應用有限元分析法設計高強度組合式轉彎裝置,實現可靠性高,穩定性好的目的。4智能cad技術應用在研制過程中借鑒了國內外同類產品的優點,結合西山煤電集團公司井下現有條件和工作面實際情況,運用智能CAD技術,模擬井下工況確定最佳技術方案。1齒輪傳動主絞車組成對比主絞車從傳動形式上有普通減速器傳動和行星齒輪傳動兩種。采用國產普通減速器的主絞車主要由底座、電機、減速器(變速箱)、軸承座、滾筒部分、聯軸器、制動器等組成,以其價格低廉的優勢,應用比較廣泛。但其可靠性比較差,占用空間大。行星齒輪傳動的主絞車主要由底座、電機、行星差速器、調速閘、滾筒部分、末級傳動裝置等組成。與直齒、斜齒輪傳動減速器的主絞車相比,占用空間小,傳動效率高,穩定性好。兩種主絞車性能對比見表1。由上述分析,并根據國內井下巷道斷面的實際情況,選用了行星齒輪傳動機構的主絞車。在此基礎上設計了主絞車調速閘自動閉鎖機構,避免了誤操作,提高了設備的安全性。2安全型梭車的結構梭車是礦用連續牽引車的主要部件之一,其結構和功能必須滿足以下要求:a)牽引平板車、礦車和材料車。b)鋼絲繩的儲存、張緊和固定。c)鋼絲繩出現斷繩時實現安全制動保護。d)實現對鋼絲繩的導向作用,滿足鋼絲繩梭車通過主壓繩輪時對鋼絲繩的導入導出。安全型梭車由車架、儲繩輪、固繩輪、緊繩輪、逆止器、制動器、車輪組件、梭頭等組成,該車與目前井下使用的同類產品相比,不論結構還是性能都具有不可比擬的優越性。a)車架、車輪組件采用重型平板車結構,本設計在保證梭車整體性能的基礎上采用礦用工字鋼,軸卡為8個,而且采用鉚接結構,同時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構。采用固繩輪結構便于鋼絲繩的延伸與緊固,提高了鋼絲繩的使用壽命,增強安全性能。c)增設緊繩輪結構,同時采用了逆止器,通過杠桿原理進行緊繩,改變了以往松開契塊后,一邊用人力拽繩,一邊用人力盤動儲繩輪的人力緊繩狀況,降低了工人勞動強度。3梭頭的更換、繞繩現用同類產品的梭車梭頭為整體結構,梭頭中間為一圓形孔,用來穿引鋼絲繩,進行引導,梭頭本是易損件,每次更換梭頭都需將儲繩輪上的鋼絲繩全部拆卸后,再將鋼絲繩穿過梭頭孔再重新繞繩,繞繩是一項勞動強度大且費時的工作,為此,研制了分體式梭頭,即將圓孔由兩個半圓孔組成。若需更換梭頭時只需將梭頭拆開,將鋼絲繩穿過分體式梭頭的半圓孔,然后將其固定。4轉彎處的工作原理礦用連續牽引車具有實現巷道水平轉彎運輸的特殊功能,可通過若干組專用的高強度、組合式轉彎裝置和梭車實現水平彎道運行,該系統由下固定板、導向輪組、定位套、定位螺栓、防護槽鋼等組成,下固定板固定于井下運輸軌道水平轉彎處,每組導向輪組有高輪和低輪各兩件,在連續牽引車梭車經過彎道時,主繩經梭頭牽引嵌入高輪繩槽內,副繩處于高低輪之間,鋼絲繩與導向輪組保持滾動摩擦,使連續牽引車順利通過巷道水平轉彎處。目前,國內生產的類似轉彎機構,其工作原理也是利用導向輪系進行工作。由于井下軌道間距及礦用車輛運行空間非常有限,該轉彎機構采用懸臂梁結構,這種結構在井下惡劣的環境中極易損壞,為井下生產帶來很大不安全隱患。經過多次的試驗與論證,本設計在有限空間實現簡支梁結構。同時增設護軌裝置,在彎道半徑不小于12m的水平轉彎巷道,把彎成型的普通軌道與專用轉彎裝置固定后,既可完成水平轉彎,使運輸暢通,該技術不僅適合于一般彎道,而且適用于連續“S”型彎道。5裝置的主要功能三種拉緊裝置的性能對照見表2。根據3種拉緊裝置的性能,選擇了液壓自動拉緊裝置,實現了:a)起動時拉緊力和正常運行時拉緊力可根據鋼絲繩張力的需要任意調節。b)響應快,起動時,該設備能根據鋼絲繩張力實現自動補償功能,從而使起動時平穩可靠。c)拉緊力設定后,可以保持系統處于恒力拉緊狀態。5連續牽引運輸設備2005年11月15日至2006年3月15日。KMQ-800-80/55型礦用連續牽引車樣機在馬蘭礦南五采區軌道大巷進行工業性試驗。在試驗過程中對該機各項技術指標進行了測試,獲得了可靠的現場試驗數據和應用信息。試驗情況如下:馬蘭礦南五采區軌道大巷全長1000m,最大坡度5°,環境溫度-10℃～25℃,牽引車運輸距離900m,該型連續牽引車于2005年11月25日在南五采區軌道大巷安裝完畢后,KMQ-800-80/55型礦用連續牽引車運輸材料時主要連接1.5t礦車,運輸大型綜采設備時連接MP-18平板車。2006年1月使用該設備進行井下材料運輸,2006年3月使用該設備運輸液壓支架。實測主要技術參數: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,運輸距離 900m,整機綜合噪聲83db。試驗期間,該型連續牽引車操作靈活、可靠,鋼絲繩能達到恒張力,各項指標均達到設計要求,而且解決了以往連續牽引車壓繩效果差的缺點,是一種適用于煤礦井下長距離輔助運輸的新型設備,可代替煤礦原來的所采用的小絞車群運輸方式,簡化運輸環節,減少絞車的使用數量,減少輔助人員,實現了工作面順槽的直達運輸,基本上避免了小絞車群接力運輸的斷繩、跑車等運輸事故,提高了運輸效率。6提高了運輸效率該產品通過了山西省科技廳組織的成果鑒定,達到國際先進水平,并已獲得國家發明和實用新型專利兩項,被山西省科技廳確定為2008年山西省科技與環境產業化項目。目前,西山煤電集團公司馬蘭礦、杜兒坪礦、東曲礦等已應用KMQ-800型礦用連續牽引車30余部,實現了