钢丝绳牵引单轨吊的研发

钢丝绳牵引单轨吊的研发

淮北矿集团煤矿地质结构复杂，煤层深，矿压大，道路变形，底鼓严重，采空区道路距离远，工人素质高，辅助运输设备滞后，越来越明显。近年来，通过推广使用封闭式悬索和单轨提升，很大提高了运输能力，保障了运输能力。但柴油机单轨吊主要依赖进口,使用成本较高,无极绳绞车目前还不具备运人条件,使用范围受到限制,而淮北矿业集团公司采掘工作面机风巷和掘进巷道距离大多数在1500~2000m左右,为解决长距离工作面设备、材料和人员一体化运输问题,淮北矿业集团与常州御发工矿设备有限公司共同开发研制了具有安全制动的钢丝绳牵引单轨吊装备,实现了设备、材料和人员的一体化运输［1－4］。1采用高效的运动钢丝绳牵引单轨吊通过钢丝绳与驱动轮之间的摩擦力来带动钢丝绳运行,从而牵引单轨吊车沿悬挂在巷道顶部的单轨轨道往复运动,具有结构紧凑、重量轻、噪音低、无污染、安全可靠、操作维修方便、使用成本低等特点。主机部分采用目前传统无极绳绞车的牵引和张紧系统,配置新型牵引车(梭车)机构、超速液压制动刹车机构、气动起吊梁、压绳轮组件及弯道固定装置后,不仅可以用来运输材料、设备,还可以运输人员,且安全可靠［5，6］。无极绳单轨吊牵引系统图如图1所示。2单轨提升系统主要配置2.1牵引梭车上盘绳牵引单轨吊系统目前一般绳牵引单轨吊的钢丝绳与牵引梭车的连接是采用直接固定在牵引梭车上部,该系统将钢丝绳缠绕在牵引梭车上,牵引梭车的上部设有滚轮组件、绳索固定装置、穿绳孔和两个卷筒,钢丝绳与牵引梭车通过绳索固定连接,钢丝绳依次缠绕在两个筒上,使牵引力集中于轨道中心,牵引梭车在轨道转弯段、上下坡不会被卡死,满足无极绳牵引单轨吊系统的正常运行。牵引车穿绳示意图如图2所示。2.2安全制动装置为防止钢丝绳牵引单轨吊运行过程中突然断绳出现放大滑事故,研制一种新型超速液压制动系统,系统控制原理是机组运行时,制动缸内充有压力油,使闸块离开导轨腹板而处于松闸状态,需要制动时,使制动液压缸内压力释放,在弹簧力作用下,闸块压紧导轨腹板实现停车制动。该制动装置采用液压松闸、弹簧制动,当系统速度超过正常速度15%时,离心机构动作,系统进行安全制动。为确保系统可靠,将安全制动操作机构用一根细钢丝绳引至乘人车内,一旦系统有误,将人工进行安全制动,从而保证系统安全。制动控制原理图如图3所示。2.3吊挂行驶小龙装置传统钢丝绳单轨吊行走轮容易摩擦轨道腹面,导致阻力增大,加快行走轮及轨道的磨损,影响系统使用寿命。该套装置行走轮采用倾斜安装,减少轮子与钢轨接触面积从而降低阻力,轮对称布置,起到很好的限位作用;行走轮端面采用球面结构,起到很好的导向作用,在两行走轮之间及中心偏上加装导向轮,不仅起导向还起到限位作用;吊挂销采用两端面压板固定,不仅满足吊挂及拆卸方便,还辅助车架防止超重张开出现重大事故。吊挂行走小车结构图如图4所示。采用上述结构后,既可以减少列车行走阻力,还可提高绳牵引单轨吊车行走的平稳性。2.4地面下统的牵引与系统稳定性传统的压绳轮组件的安装板为T型结构,钢丝绳在穿过压绳轮组件后与轨道之间的距离过远,造成钢丝绳牵引稳定性差且牵引力小,因此必须缩小钢丝绳与轨道之间的距离,确保牵引力集中于轨道中心,提高系统牵引力和系统稳定性。该系统将三块“7”字形安装板平行布置,两块侧板分别固定连接在三块安装板的两侧,底板固定连接在三块安装板的底部,且底板与轨道固定连接,两个压绳轮组件分别装在三块“7”字形安装板的相邻的两块安装板上,且相邻两个“7”字形安装板之间设有弹簧销,压绳轮通过销轴铰接在相邻的两块安装板上,复位弹簧的一端装在压绳轮上,另一端装在弹簧销上,弯道轮组件固定连接在其中一块侧板上,钢丝绳直接穿过两个压绳轮之间,缩短钢丝绳与轨道的距离,使钢丝绳牵引力集中于轨道中心,增大牵引力矩,从而提高煤矿井下无极绳单轨吊系统的牵引力和运行稳定性。压绳轮组结构如图5所示。2.5牵引头和牵引梭车固定连接设计方案目前煤矿运输系统普遍采用牵引头和牵引梭车均是固定连接在一起,由于煤矿的通道高低起伏不平,牵引头和牵引梭车在运动中也会存在转弯和起伏,由于牵引头和牵引梭车固定连接,就会在转弯和高低起伏的轨道上移动不平稳,甚至出现卡死现象。该系统是将牵引头和牵引梭车通过拉杆组件联接,而且拉杆组件包括螺杆拉杆和螺孔拉杆,螺杆拉杆和螺孔拉杆螺纹连接,且螺杆拉杆的一端装在第一连接销上,螺孔拉杆的一端装在第二连接销上,因此在牵引头和牵引梭车移动中,拉杆组件能够很好的起到过渡作用,提高牵引头和牵引梭车的移动平稳性。2.6顶座设吊挂轮组+轨道系统尾轮导向系统图如图6所示,将回绳轮倒挂安装在顶部轨道的下方,用压板固定,再在回绳轮上安装顶座,确保进一步夹紧钢轨;且回绳轮上设有吊挂轮组,在回采或向前掘进时无需拆卸回绳轮及钢丝绳,直接在轨道上滑动,大大减少拆除及安装工作量,节省了时间,保证了安全;另外为防止回绳轮受力摆动,在回绳轮尾部采用链条拉紧固定装置,以满足煤矿井下无极绳单轨吊系统掘进延伸和回采工作需要。2.7单轨吊电控系统为保证钢丝绳牵引单轨吊安全运行,研制新型电气综合保护控制系统,该系统采用PLC为控制核心,将钢丝绳牵引单轨吊电控系统高度集成,使系统更加智能化、集约化、科学化,系统实现了对单轨吊司机的识别与控制及单轨吊多重过卷、过速等保护,集成了泄漏通讯、电动机正反转及软启动和单轨吊沿线无线移动视频监控等保护功能。3现场应用效果钢丝绳牵引单轨吊技术经过调研、设计和不断创新,最终完成了新产品的开发,2013年4月,在