气控绞车排绳器在矿井绞车排绳中的研究与设计

吴新选 侯中敏 毛玉鹏 杨 文 陈宝卫

（1.陕煤集团澄合矿业有限公司王村煤矿，陕西省渭南市，710089；2.陕西斯克达环保动力机械有限公司，陕西省西安市，710005）

气控绞车排绳器在矿井绞车排绳中的研究与设计

吴新选1侯中敏1毛玉鹏2杨 文2陈宝卫2

（1.陕煤集团澄合矿业有限公司王村煤矿，陕西省渭南市，710089；2.陕西斯克达环保动力机械有限公司，陕西省西安市，710005）

针对矿井绞车在运输过程中存在的排绳乱、钢丝绳寿命低以及容易造成安全事故的问题，本文根据井下自身环境设计了一种气控绞车排绳器。介绍了该种气控绞车排绳器结构、功能及工作原理，分析了其技术状况和社会效益。

气控 矿井绞车 排绳器 辅助运输

在矿井采区斜巷及采煤工作面巷道中，矿井绞车是矿井物料、设备、矸石等提升运输的主要工具。矿井绞车安装位置不正和矿井绞车安装在轨道一侧容易使绞车在工作时出现钢丝绳排绳不整齐，进而造成压绳、乱绳和钢丝绳相互挤压的现象，不仅降低了钢丝绳的使用寿命，而且在斜巷运输中极易出现剁绳现象造成严重的安全隐患。目前，市场上出现的排绳器种类较多且各有优缺点，本文设计的气控绞车排绳器有效地解决了上述问题，确保了井下的运输安全。

1 已有排绳器性能分析对比

目前，解决矿用绞车排绳乱的主要技术方法有整体式排绳器和分离式排绳器两大类。

1.1 整体式排绳器

整体式排绳器是指排绳器与绞车同为整体，不可分离，排绳器所需动力一般来自绞车自身动力。整体式排绳器出现的结构形式主要为以下3种。

（1）绞车＋减速器＋齿条推动。这种结构形式的排绳器是在绞车辊筒上安装齿圈或链轮，通过齿轮或链条将动力传输到减速器中，经过适当的变速后将旋转运动变为齿条的直线移动来推动钢丝绳强制排绳。这种控制方式具有结构复杂、尺寸大、制造成本高以及维护性能差等特点，并且在减速器确定之后只适用于同一种型号的绞车。

（2）绞车＋减速器＋丝杠螺母推动。这种结构形式的排绳器控制方式与绞车＋减速器＋齿条推动类似，也是最终将辊筒的旋转运动转变为螺母的特定直线运动，从而推动钢丝绳强制排绳。

（3）绞车前加挡辊。绞车前加挡辊是用于调整钢丝绳中心线与绞车辊筒中心线的垂直度，但由于挡辊是固定不动的，不能随着钢丝绳的左右移动而移动，因此不能从根本上解决排绳乱的问题。

1.2 分离式排绳器

分离式排绳器是指排绳器与绞车各为一体，相互分离，排绳器所需的动力是由其它动力装置提供。分离式排绳器的结构形式主要为绞车＋液压缸推动＋液压元件控制。它是通过液压缸杆的特定移动来推动相应装置，从而推动钢丝绳达到强制排绳的作用。此种控制方式结构较为简单，易于控制，但由于需要一套油站系统，这使得排绳器的整体成本增高，不利于普遍推广。

综上所述，结合现有整体式排绳器和分离式排绳器的结构形式及其优缺点，根据矿井下的实际环境，设计了一种结构形式为绞车＋气缸推动＋气动元件为控制方式的气控绞车排绳器。这种控制方式也是通过气缸杆的特定移动来推动相应装置，从而推动钢丝绳达到强制排绳的作用。这种控制方式结构简单且易于控制，可以直接利用压缩空气作为动力源，减少了一套专门用于气缸运动的气站系统，相比液压推动控制方式其成本大大降低，有利于普遍推广。

2 气控绞车排绳器结构、结构功能及工作原理

2.1 气控绞车排绳器结构

气控绞车排绳器主要包括气缸、立辊支撑座、横辊支撑座、底座以及气动控制设备组成。气缸由气缸支座连接支撑，气缸杆通过铰链连接在立辊支撑座上。立辊支撑座上装有支撑轴，并通过装在支撑轴上的滚动轴承支撑在导轨板、导向板和压板之间，立辊支撑座在其间由气缸杆推动往复移动。横辊两端安装有回转轴承，回转轴承安装在两个横辊支撑座上，两个横辊支撑座又通过螺钉安装在支撑槽钢侧面，横辊可绕其轴线旋转。气控绞车排绳器结构图如图1所示。

2.2 气控绞车排绳器结构功能

（1）气缸。气缸主要用于动力输出，主要功能是将压缩空气转换为气缸活塞杆移动的动能，拉动或推动立辊支撑座实现强制排绳。

（2）立辊支撑座。立辊支撑座主要由两个立辊（立辊可绕自身轴线旋转）、支架以及支撑轴承组成，主要功能是将气缸传递的动能作用在立辊支撑座上使其往复移动，起到引导和确定钢丝绳排绳位置的作用。

（3）横辊支撑座。横辊支撑座主要由横辊（横辊可绕自身轴线旋转）、支架以及支撑轴承组成，主要功能是将钢丝绳支撑起来，防止钢丝绳与轨道或其它部位接触摩擦。

图1 气控绞车排绳器结构图

（4）底座。底座主要由导轨板、导向板、压板、下底板以及支撑槽钢组成，主要功能是将立辊支撑座通过装在支撑轴上的滚动轴承支撑在导轨板、导向板和压板之间并可在其间往复移动。

（5）气动控制设备。气动控制设备主要由气动控制元件组成，主要功能是调节控制气路使气缸按照规定的动作工作。

2.3 气控绞车排绳器工作原理

气控绞车排绳器工作原理为：打开进气阀开关1后检查压力表3的压力值是否正常，根据现场钢丝绳所需的拉力大小调节进气处的减压阀2，保证气缸杆能够推动或拉动钢丝绳；调节两个单向节流阀5和7，使气缸杆能够按照所需的速度移动（由于绞车辊筒速度一般是不变的，故气动元件在第一次调定好后就不需要在做调定）；将推拉式换向阀4的手柄推到中间位置，调节减压阀9使得气缸杆能够保持静止不动；在气动元件都调定好后，将手柄推拉式换向阀4的手柄从中间位置推拉到左右某个位置即可实现气缸杆的左移或右移，当手柄位于中间位置时，气缸杆静止不动从而推动或拉动立辊支撑座，进而完成排绳器的强制排绳或保证立辊支撑座静止不动。气控绞车排绳器气动原理图如图2所示。

图2 气控绞车排绳器气动原理图

3 技术和效益分析

3.1 技术分析

（1）可行性分析。气控绞车排绳器采用的动力源是压缩空气，在压缩空气较为充足的煤矿井下能够持续不断地提供气控绞车所需要的动力，保证其正常工作，气缸的推拉力能够将钢丝绳推拉到满足钢丝绳正常缠绳的位置。

（2）可靠性分析。气控绞车排绳器无需使用电源，没有防爆要求，便于快速安装、拆卸、更换和维修，并且气动元件属于市场常规产品，可靠性高。

3.2 效益分析

气控绞车排绳器的成功设计进一步确保了井下绞车辅助运输的安全性能，有效防止了因绞车在运输过程中钢丝绳排绳乱所造成的断绳、跑车事故和人工排绳的伤害事故。同时，本设计已应用于陕煤集团澄合矿业有限公司王村煤矿井下，经过半年的试验使用，该设计的有效性和安全性已得到了充分的验证。由于该设计结构简单、可靠以及制造、安装和维护方便，因此可以在矿井绞车排绳中普遍推广，具有显著的社会效益。

［1］ 牛广播.提升机钢丝绳咬绳现象的处理方法［J］.中小企业管理与科技，2010（11）

［2］ 张金，孙洪彬，王宝忠等.气动小绞车排绳器设计［J］.中国科技博览，2011（36）

［3］ 刘文宜.绞车排绳器设计［J］.企业技术开发，2009（5）

［4］ 凌信东，张宝民.矿用调度绞车自动排绳器开发与应用［J］.中国煤炭，2009（8）

［5］ 耿华锋.一种自动排绳小绞车［J］.煤矿安全，2003（2）

Research and design of pneumatic controlled hoist rope arranger for winches in coal mine

Wu Xinxuan1，Hou Zhongmin1，Mao Yupeng2，Yang Wen2，Chen Baowei2
（1.Wangcun Coal Mine，Shaanxi Chenghe Mining Co.，Ltd.，Weinan，Shaanxi 710089，China；2.Shaanxi SKD Environmental Protection Machine Co.，Ltd.，Xi＇an，Shaanxi 710005，China）

Aimed at such problems as the disorder and short service life of hoist rope，which are easy to cause the safety accidents during the transport by using the winches，apneumatic controlled hoist rope arranger was designed for the winches according to the underground environment.This paper introduces the structure，functions and principle of this pneumatic controlled hoist rope arranger.The technology and social benefits have been analyzed.

pneumatic control，mine winch，hoist rope arranger，auxiliary transportation

TD532

A

吴新选（1966－），男，陕西临潼人，1990年毕业于西安矿业学院采矿系，学士，高级工程师，现任陕煤澄合矿业有限公司王村煤矿矿总工程师，主要从事矿井技术管理工作。

（责任编辑 路 强）