kmq-800型矿用连续牵引研制

kmq-800型矿用连续牵引研制

中国的采矿辅助机械工业起步较晚，并于20世纪70年代末开始开发。多年来,虽然国产和引进的高效煤矿辅助运输设备的品种不少,配套设备也基本齐全,由于种种原因限制,我国煤矿辅助运输状况仍相对落后,绝大多数煤矿尚未实现从地面或从井底车场至采区工作面端头的直达运输,而是分阶段运输,效率低,安全性差,占用设备多,用工人数也多。特别是采区的辅助运输机械化程度还相当低,据统计,我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上,有些矿甚至达50%。我国煤矿综采工作面搬家采用传统方式需要25～45d,用工5000个以上,综采矿井每采百万吨煤辅助运输用工为800～1200工,是发达国家的7～10倍,并且煤矿辅助运输的安全状况也不好,其事故率约占井下工伤事故总数的30%,仅次于顶板事故,而且呈上升趋势。山西焦煤西山煤电集团公司是一个具有50多年历史的国有大型煤炭生产企业,多年来,为了提高煤矿全员生产效率,曾多次论证推广上述辅助运输设备,但由于种种因素所限,至今尚未使用。目前,西山煤电集团公司九大煤矿中,工作面顺槽运输绝大多数仍然依靠小绞车运输,每个顺槽一般需6～8部绞车对拉运输,运输环节多,运输效率低,严重制约着工作面的安撤速度,而且安全隐患多,是安全管理的薄弱环节。由山西焦煤集团西山机电总厂研制的KMQ-800型矿用连续牵引车主要由主绞车、张紧装置、梭车、尾轮、压绳轮、托绳轮、转弯系统和通讯系统等组成,该系统以梭车为结点,以主绞车和尾轮分别为首尾两端,通过钢丝绳组合成一套完整的运输系统。它是以钢丝绳牵引的轨道运输设备,是一种比较适合煤矿井下的、新型的、安全高效的井下辅助运输系统,是煤矿和金属矿山井下巷道以钢丝绳牵引的轨道运输设备,适用于长距离、多变坡、大吨位、一定倾角工况条件下的工作面顺槽、采区上下山和集中轨道巷材料、设备等不经转载的直达运输。是替代传统小绞车接力、对拉运输方式,实现重轻型液压整体支架和矿井各种材料运输的一种比较理想的运输系统。1牵引梭车的装置绞车是整个系统的动力源,由电动机驱动绞车传动滚筒、利用液压张紧装置,吸收钢丝绳系统由于弹性变形而伸长的部分,为绞车提供足够的张紧力,保证钢丝绳在摩擦滚筒上有较稳定的正压力,借助钢丝绳与传动滚筒之间的摩擦力达到牵引梭车的目的。梭车用来牵引矿车、平板车、材料车等车列,并有储存钢丝绳功能,以便巷道延伸或缩短运距之用。梭车前后两端是碰头,通过碰头与被牵引车连接,可实现运输重物。牵引钢丝绳利用梭车梭头的导向作用通过压绳轮、托绳轮,以防止钢丝绳抬高时车辆掉道,又可避免钢丝绳摩擦巷道底板,从而适应起伏变化的坡道。对于有转弯的轨道巷中利用梭头的引导和转弯系统的导向作用,实现连续牵引,无需转载。尾轮固定在运距终端,支承整个系统的反力,并随工作面的推进方便移动,以实现运距变化。2d23/降低双轨距采用特点功率:55kW/75kW最大牵引力:80/100kN钢丝绳规格:d21.5/d23/d24mm轨距:600mm900mm滚筒直径:800mm最大运距≤2000/3000m轨型:24/38/53kg/m适用倾角≤12°绳速快速:1.27m/s,慢速:0.6m/s3安全型梭车设计1)对比法确定主绞车传动形式,达到工作效率高、占用空间小、可靠性高的目的。2)工况模拟设计安全型梭车。3)对比法确定拉紧装置,保证矿用连续牵引车正常运行、启动和制动时,钢丝绳在传动滚筒上不打滑。4)应用有限元分析法设计高强度组合式转弯装置,实现可靠性高,稳定性好的目的。4智能cad技术应用在研制过程中借鉴了国内外同类产品的优点,结合西山煤电集团公司井下现有条件和工作面实际情况,运用智能CAD技术,模拟井下工况确定最佳技术方案。1齿轮传动主绞车组成对比主绞车从传动形式上有普通减速器传动和行星齿轮传动两种。采用国产普通减速器的主绞车主要由底座、电机、减速器(变速箱)、轴承座、滚筒部分、联轴器、制动器等组成,以其价格低廉的优势,应用比较广泛。但其可靠性比较差,占用空间大。行星齿轮传动的主绞车主要由底座、电机、行星差速器、调速闸、滚筒部分、末级传动装置等组成。与直齿、斜齿轮传动减速器的主绞车相比,占用空间小,传动效率高,稳定性好。两种主绞车性能对比见表1。由上述分析,并根据国内井下巷道断面的实际情况,选用了行星齿轮传动机构的主绞车。在此基础上设计了主绞车调速闸自动闭锁机构,避免了误操作,提高了设备的安全性。2安全型梭车的结构梭车是矿用连续牵引车的主要部件之一,其结构和功能必须满足以下要求:a)牵引平板车、矿车和材料车。b)钢丝绳的储存、张紧和固定。c)钢丝绳出现断绳时实现安全制动保护。d)实现对钢丝绳的导向作用,满足钢丝绳梭车通过主压绳轮时对钢丝绳的导入导出。安全型梭车由车架、储绳轮、固绳轮、紧绳轮、逆止器、制动器、车轮组件、梭头等组成,该车与目前井下使用的同类产品相比,不论结构还是性能都具有不可比拟的优越性。a)车架、车轮组件采用重型平板车结构,本设计在保证梭车整体性能的基础上采用矿用工字钢,轴卡为8个,而且采用铆接结构,同时车轮组件采用平板车车轮组件,轮径小,车轮踏面宽,有效降低梭车重心,稳定性好,安全性高,不易掉道。b)钢丝绳固定方式由契块挤压方式改为固绳轮结构。采用固绳轮结构便于钢丝绳的延伸与紧固,提高了钢丝绳的使用寿命,增强安全性能。c)增设紧绳轮结构,同时采用了逆止器,通过杠杆原理进行紧绳,改变了以往松开契块后,一边用人力拽绳,一边用人力盘动储绳轮的人力紧绳状况,降低了工人劳动强度。3梭头的更换、绕绳现用同类产品的梭车梭头为整体结构,梭头中间为一圆形孔,用来穿引钢丝绳,进行引导,梭头本是易损件,每次更换梭头都需将储绳轮上的钢丝绳全部拆卸后,再将钢丝绳穿过梭头孔再重新绕绳,绕绳是一项劳动强度大且费时的工作,为此,研制了分体式梭头,即将圆孔由两个半圆孔组成。若需更换梭头时只需将梭头拆开,将钢丝绳穿过分体式梭头的半圆孔,然后将其固定。4转弯处的工作原理矿用连续牵引车具有实现巷道水平转弯运输的特殊功能,可通过若干组专用的高强度、组合式转弯装置和梭车实现水平弯道运行,该系统由下固定板、导向轮组、定位套、定位螺栓、防护槽钢等组成,下固定板固定于井下运输轨道水平转弯处,每组导向轮组有高轮和低轮各两件,在连续牵引车梭车经过弯道时,主绳经梭头牵引嵌入高轮绳槽内,副绳处于高低轮之间,钢丝绳与导向轮组保持滚动摩擦,使连续牵引车顺利通过巷道水平转弯处。目前,国内生产的类似转弯机构,其工作原理也是利用导向轮系进行工作。由于井下轨道间距及矿用车辆运行空间非常有限,该转弯机构采用悬臂梁结构,这种结构在井下恶劣的环境中极易损坏,为井下生产带来很大不安全隐患。经过多次的试验与论证,本设计在有限空间实现简支梁结构。同时增设护轨装置,在弯道半径不小于12m的水平转弯巷道,把弯成型的普通轨道与专用转弯装置固定后,既可完成水平转弯,使运输畅通,该技术不仅适合于一般弯道,而且适用于连续“S”型弯道。5装置的主要功能三种拉紧装置的性能对照见表2。根据3种拉紧装置的性能,选择了液压自动拉紧装置,实现了:a)起动时拉紧力和正常运行时拉紧力可根据钢丝绳张力的需要任意调节。b)响应快,起动时,该设备能根据钢丝绳张力实现自动补偿功能,从而使起动时平稳可靠。c)拉紧力设定后,可以保持系统处于恒力拉紧状态。5连续牵引运输设备2005年11月15日至2006年3月15日。KMQ-800-80/55型矿用连续牵引车样机在马兰矿南五采区轨道大巷进行工业性试验。在试验过程中对该机各项技术指标进行了测试,获得了可靠的现场试验数据和应用信息。试验情况如下:马兰矿南五采区轨道大巷全长1000m,最大坡度5°,环境温度-10℃～25℃,牵引车运输距离900m,该型连续牵引车于2005年11月25日在南五采区轨道大巷安装完毕后,KMQ-800-80/55型矿用连续牵引车运输材料时主要连接1.5t矿车,运输大型综采设备时连接MP-18平板车。2006年1月使用该设备进行井下材料运输,2006年3月使用该设备运输液压支架。实测主要技术参数:牵引力快速38kN,慢速78kN;绳速快速1.23m/s ,慢速0.68m/s,牵引高度 227～320mm,运输距离 900m,整机综合噪声83db。试验期间,该型连续牵引车操作灵活、可靠,钢丝绳能达到恒张力,各项指标均达到设计要求,而且解决了以往连续牵引车压绳效果差的缺点,是一种适用于煤矿井下长距离辅助运输的新型设备,可代替煤矿原来的所采用的小绞车群运输方式,简化运输环节,减少绞车的使用数量,减少辅助人员,实现了工作面顺槽的直达运输,基本上避免了小绞车群接力运输的断绳、跑车等运输事故,提高了运输效率。6提高了运输效率该产品通过了山西省科技厅组织的成果鉴定,达到国际先进水平,并已获得国家发明和实用新型专利两项,被山西省科技厅确定为2008年山西省科技与环境产业化项目。目前,西山煤电集团公司马兰矿、杜儿坪矿、东曲矿等已应用KMQ-800型矿用连续牵引车30余部,实现了