新型無公害繩絞車牽引系統(tǒng)的研制

在現(xiàn)代采礦業(yè)中，輔助運輸?shù)陌l(fā)展已成為衡量現(xiàn)代采礦業(yè)水平的重要指標(biāo)，直接影響著礦山的生產(chǎn)效率。因此,發(fā)展高效、快捷的輔助運輸方式是我國煤礦工業(yè)建設(shè)的一項重要任務(wù)。長沙正忠公司近年來自主開發(fā)了無極繩絞車牽引系統(tǒng),很好地解決了井下大型設(shè)備和物料長距離運輸?shù)碾y題。JWB系列無級繩連續(xù)牽引車主要用于煤礦井下工作面順槽、采區(qū)上下山、回風(fēng)巷、水平拐彎與坡度起伏變化的巷道、集中軌道巷道,及副斜井的物料、設(shè)備等的長距離連續(xù)直達(dá)運輸,運輸線路可根據(jù)需要伸長或縮短,特別適用于大型綜采設(shè)備的在長距離、大噸位、大坡度、多變坡巷道中的整體運輸。該設(shè)備可靠性高、安全性好、投入少、運行費用低,操作簡單,適用性強(qiáng),可替代調(diào)度絞車的串車提升運輸方式,也適合在湖南等南方煤礦巷道中運用。1轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速JWB系列無極繩牽引系統(tǒng)以無級繩絞車作為驅(qū)動裝置,采用機(jī)械傳動,靠摩擦力驅(qū)動鋼絲繩運轉(zhuǎn),牽引速度有單速,雙速和變頻無級調(diào)速。無極繩絞車主要由底座、防爆電機(jī)、變速箱、安全制動、工作制動、驅(qū)動滾筒等組成,具備兩級安全制動保護(hù),同時具備機(jī)械軟啟動,并在運行過程中可調(diào)節(jié)速度。公司開發(fā)的JWB系列無級繩絞車有WJ行星差動減速器變速、PJ變頻調(diào)速和常規(guī)機(jī)械調(diào)速3種方式,其功率范圍有30,37,45,55,75,90,110,132kW等。1.1快慢速液壓控制原理具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的兩級行星差動減速器為雙速無極繩絞車核心傳動部件。通過一雙聯(lián)內(nèi)齒圈內(nèi)安裝的兩級行星輪系,與2套塊式調(diào)速制動閘和磨擦輪離合方式進(jìn)行變速。其減速器原理見圖1。從圖2可知,兩端配有軸承座,外帶末級減速小齒輪,方便拆裝、傳動可靠。當(dāng)電動機(jī)空載起動時,兩塊式調(diào)速制動閘全部打開,行星差速器空轉(zhuǎn),而小齒輪不轉(zhuǎn);負(fù)載時通過兩塊式調(diào)速閘交互使用可形成慢速、快速,最終通過末級平行軸外嚙合齒輪減速傳動磨擦滾筒。與行星差動減速器配套使用的快(慢)速調(diào)速閘是采用彈簧施壓的常開液壓油缸控制,主電機(jī)啟動時全部敞開,運動不輸出。工作時油泵電機(jī)由磁力起動器控制,再通過電動按鈕控制快(慢)速電磁閥中的1個得電,接通調(diào)速閘油路,通過手動調(diào)節(jié)比例減壓閥向調(diào)速閘供油,使調(diào)速閘漸漸閉合。通過快(慢)調(diào)速閘的操作實現(xiàn)零速、快(慢)速的調(diào)速控制,,此項技術(shù)已申報國家專利。慢速為重載,快速為輕載,可以根據(jù)載重的大小,選擇適當(dāng)運輸速度。1.2電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)變頻調(diào)速無極繩絞車?yán)脵C(jī)械傳動和四象限變頻器調(diào)速的原理,變頻器為BPBT系列礦用隔爆型變頻調(diào)速器。三相電壓經(jīng)整流、逆變電路將頻率固定的三相交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源,達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。提升速度可根據(jù)負(fù)載的大小、梭車的位置所需要的速度自行改變,且運行速度平穩(wěn),實現(xiàn)了提升機(jī)構(gòu)的恒加速和恒減速控制,防止了運輸過程中過卷和過放事故的發(fā)生。通過改變電壓頻率而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到軟啟動和無級調(diào)速的效果,速度可規(guī)定在0～2.5m/s的范圍內(nèi)變化,以滿足不同工況和不同巷道條件下的運輸速度需要。用戶可自行決定運輸速度,本變頻器為用戶節(jié)能30%以上,是1種理想的無極繩絞車控制方式。2非線性繩索引入系統(tǒng)的組成無極繩牽引車系統(tǒng)對于不同巷道除無極繩絞車不同外其它配套件完全相同,只因巷道條件和長度有關(guān)數(shù)量發(fā)生變化,系統(tǒng)組成見圖3。(1)絞車?yán)鞆埦o,變化概念科學(xué)檢測,是將絞車需要穩(wěn)定一可保證吸收鋼絲繩由于彈性變形或起伏坡度變化引起的伸長量,以確保鋼絲繩在卷繩筒上有穩(wěn)定的摩擦力,使絞車有穩(wěn)定的牽引力,不會因鋼絲繩伸長而引起絞車鋼絲繩打滑的現(xiàn)象。一般采用前端五輪張緊,結(jié)構(gòu)簡單,反映速度快。由于鋼絲繩雙向運動,主繩和副繩各有1套張緊裝置,2套張緊裝置并排放在一起;也可采用后端液壓張緊,反映速度快,張緊可靠。(2)繩和儲存農(nóng)業(yè)用來連接礦車、平板車、材料車等轉(zhuǎn)載工具,具有固定綱絲繩和儲存鋼絲繩等功能。為保證運行安全,梭車配有機(jī)械插爪式或液壓抱軌式制動方式,對鋼絲繩斷繩時起制動作用保證行車安全,對于大變坡、拐彎巷道可特制棱車滿足用戶的需求。(3)長絲運距控制固定在運距的終端,可隨工作面的推進(jìn)方便地移動,以實現(xiàn)運距的伸長和縮短。在運輸支架等重型機(jī)械時,須澆灌水泥基礎(chǔ)固定尾輪,其它情況可用錨桿、壓柱、將軍柱等方法固定。(4)強(qiáng)制性壓繩技術(shù)在起伏變化坡道的變化時,鋼絲繩會上漂與拉棚,直接影響系統(tǒng)的正常運行和人身安全。因此,為了防止以上現(xiàn)象出現(xiàn),并有效防止車輛掉道,必須在軌道凹點變坡處采用強(qiáng)制性壓繩。壓繩技術(shù)分為主壓繩組和副壓繩組,副壓繩組的輪子相對固定;主壓繩組的輪子靠彈簧壓緊,在外力作用下會張開,使鋼絲繩強(qiáng)制保持在繩輪之間。(5)缺乏彎曲裝置沿煤層掘進(jìn)的巷道除底板起伏變化外,還經(jīng)常出現(xiàn)水平拐彎,為使無極繩絞車實現(xiàn)連續(xù)運輸,減少轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié),配備了獨特的拐彎裝置。拐彎技術(shù)是通過梭車和彎道系統(tǒng)來實現(xiàn)的,梭車通過彎道時借助彎道輪組與軌道的偏差,通過牽引板將鋼絲繩強(qiáng)制偏離輪組,實現(xiàn)車輛通過。梭車通過后,鋼絲繩由于張力自行回位,完成轉(zhuǎn)彎。(6)實時監(jiān)控運行無級繩絞車控制器可對整個系統(tǒng)動態(tài)顯示梭車具體位置,具備實時監(jiān)控、屏幕顯示、緊急停車、軟啟動、軟停車等功能,大大提高了系統(tǒng)的可操作性和可視性。在巷道條件比較好時可啟用PLC自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)無人置守運輸。3適用條件和特點3.1最佳運輸距離及最佳軌道距離的確定(1)無級繩絞車是通過鋪設(shè)于底板上的軌道運行的,與巷道的頂板和支護(hù)方式無關(guān),適應(yīng)于所有軌道運輸巷道。(2)使用坡度一般為20°以下,最佳坡度為15°以下。運輸距離最大可達(dá)3000m,最佳運輸距離為1500～2000m。最小水平曲率半徑為不小于9m,坡度平緩過度垂直曲率半徑為不小于15m。(3)整體軌道布置順暢,避免陰陽軌道出現(xiàn),彎道處不得有變坡和道岔。(4)牽引車安裝的巷道(硐室)一般需要3～4m,特殊情況需擴(kuò)巷。(5)采區(qū)上下山、集中軌道巷、在岔道路較多的巷道在岔道處需使用木軌枕,以保證副鋼絲繩順利通過。3.2絞車司機(jī)沒有進(jìn)入使用巷道內(nèi)(1)主機(jī)外形尺寸較其它單位更小,且主機(jī)各大件可分散下井,運輸方便,安裝便利。(2)在運行中可兩檔行星變速或調(diào)頻無級變速,實現(xiàn)快、慢速轉(zhuǎn)換,為提高運輸效率提供了基礎(chǔ)平臺。(3)所有無級繩絞車可實現(xiàn)軟啟動、軟停車,從而避免梭車、重車掉道、脫軌的危險,保證運輸安全。(4)各大件相對成獨立,維護(hù)、檢修方便。(5)絞車的控制信號采用泄漏通訊方式。實現(xiàn)移動無線傳輸,方便可靠。跟車人員與絞車司機(jī)使用泄漏通訊裝置聯(lián)系,可通話、可打點。(6)跟車人員的手持機(jī)還具備遠(yuǎn)距離遙控停車功能,一旦出現(xiàn)意外情況,按下手機(jī)上的急停按鈕,絞車會自動停車。(7)該系統(tǒng)支持多機(jī)同時通話。絞車司機(jī)可單獨與跟車人員保持通話和信號聯(lián)絡(luò),也可與多部手機(jī)同時通話。手機(jī)與手機(jī)之間,在獲得絞車司機(jī)授權(quán)后,也可實現(xiàn)相互通話。(8)主控臺具備屏幕顯示功能。設(shè)備運行速度、梭車在巷道中的位置、絞車電機(jī)的電流和電壓等運行工況直接在屏幕上顯示。出現(xiàn)故障時也同樣可以顯示,司機(jī)操作時一目了然,十分方便。4穩(wěn)定、可靠的