无级绳绞车弯道段断绳保护器的设计

弓 晨

（潞安环保能源股份公司五阳煤矿， 山西 长治 046205）

引言

无级绳绞车在煤矿行业属于非常重要的运输设备，是借助钢丝绳拉动的轨道运输设备，虽然能够在直线运输状态下表现良好，但是由于井下工作环境比较繁琐，其所采用的绳子较长，不能满足巷道弯曲的环境。因此可以在弯道位置设置导向轮，这样能够使得导向轮发生弯曲，从而较好地实现运输任务。由于钢丝绳在弯道位置所受到的力比较复杂，因此往往会出现断绳的事故。现行的设备并未安装相应的断绳保护装置，严重削弱了煤矿的安全性[1]。因此针对绞车断绳薄弱点，设计了无级绳绞车断绳保护装置，同时设计了断绳保护器。

1 无级绳绞车工况特点

无极绳绞车可以实现水平方向的直线运动，同时也可以辅助相应的弯道运动。一般在弯道轮组配合压绳轮组实现运动，进而能够满足一定的弯度运动。图1 所示为无级绳绞车运输系统的示意图，图2为现有弯道轮组结构及受力分析图。

通过分析图2 可以发现，当处于弯道位置时，通常钢丝绳可以借助导向轮改变方向，这时钢丝绳需要承担来自两个力的作用：轴向拉力和径向的剪切力。钢丝绳在无极绳绞车弯道运输变化过程中其所受力比较复杂且集中，出现断裂往往发生在弯道位置。由于在无极绳绞车发生故障的弯道位置处并未设置相应的保护机制，假如绞车绳出现断裂的现象，在其所受到的张紧力和弯道轮组的合力F的作用下，导致钢丝绳被高速甩出，严重危及工作人员的生命安全。因此，针对弯道变化设置一个断绳保护装置，能够有效地防止由于断绳造成的危害[2]。

图1 无极绳绞车运输系统示意图

图2 现有弯道轮组结构及受力分析图

2 弯道段断绳保护器的设计原理

通过分析图1 与图2 可以发现，无极绳绞车在工作时，钢丝绳包括两种：主绳、副绳，其中前者与梭车相连接，而对应的副绳是一种起到运输连续的回绳段。当处于弯道时，主绳和副绳所处的工作环境不同，为此设计的断绳保护装置也不同。

图3 主、副绳断绳保护装置原理图

图3 为相应的无极绳绞车主绳与副绳保护原理图。由于主绳在牵引时，伴有梭车运动，这时的断绳保护装置可以采用动连接保护。通过分析图3-1 可以看出，主绳断绳能够以挡轴运动，当处于正常的工作状态时，由于尾部弹簧作用，促使挡轴压紧在轨枕上方。假如出现断绳现象，那么钢丝绳将出现在挡轴限位位置，这样能够防止钢丝绳出现甩绳的现象。假如当梭车通过时，触碰到挡板，开始挤压挡轴，在力的作用下发生转送，开始后撤，这样并不影响梭车。当梭车通过导向轮的过程中，弹簧可以使得挡轴返回到原来的位置。但副绳在工作过程中，并未有梭车，这时可以将保护装置设置为固定挡板的形式，如图3-2 所示。这样可以把钢丝绳限定在一个合理的区域，当发生断绳时不会被甩出去。

3 弯道段断绳保护器与压绳保护

通过分析图4 所述原理，可以在主绳和相应的导向轮之间设置断绳转动挡轴，当梭车通过时，相应的挡轴转动出现后退，不会对梭车带来影响。当梭车通过之后，挡轴回归原位之后，能够对断绳起到保护作用。假如发生断绳之后，挡轴起到限制绳子的作用，可以有效地避免出现甩绳的现象。相应的副绳和导向轮之间设置固定挡轴，可以把钢丝绳限定在一个合理的区域，从而当断绳发生时，其不会被甩出，避免出现伤人的情况[3-4]。

图4 带断绳保护器的弯道轮组结构图

经过对现有弯道断绳事故分析发现，事故主要是由断绳之后甩绳导致伤人。因此，只有设置上述压绳保护装置才可以有效地避免出现甩绳引起的伤人事故。为此依据无极绞车在巷道中的工作特点，在原有设备的基础上对压绳保护装置进行改进。

4 压绳装置的改进措施

4.1 增加压绳弹簧数量

依据钢丝绳所具有的弹性，可以通过调整压绳弹簧数量，以有效增加拉应力，从而保证钢丝绳不会出现弹绳现象。在选择弹簧的参数时，需要依据如下影响因子：重启动时刻力、钢丝绳的牵引力，同时还需要设定一定的安全系数。

4.2 优化压绳装置位置

在绞车所处的不同位置设置安装压绳装置，其受力情况不同，需依据相应的情况确定。假如某一个位置出现较大的载荷，那么可以把压绳设置为多组，与此同时还应该调整装置之间的距离。

4.3 增设挡销

假如绞车在运动时，相应的压绳出现反复振动，那么这时将会使得压绳轮位置的固定螺栓出现松动，最终将会使得固定架上的钢丝绳轮松动。经过对绳轮结构分析，通常可以设置一定的挡销，这样能够有效避免出现固定栓松动。

经过改造后的无极绳绞车压绳装置，能够有效减少钢丝绳脱轮的现象，并且能够有效解决钢丝绳弹绳现象。在对压绳装置进行优化之后，钢丝绳并未再出现脱绳，极大地提高了无极绳绞车的运行效率。

5 结语

对无极绳绞车的运行情况进行调研发现，当无极绳绞车处于弯道位置时往往出现断绳的现象。鉴于主绳和副绳的不同过绳原理，设计无级绳绞车断绳保护装置，主绳和相应的导向轮之间设置断绳转动挡轴，副绳和导向轮之间设置固定挡轴，以确保无极绳绞车的运行安全和运行效率。