井下简易卡轨车的应用设计

朱睿卿

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046600）

1 概况

根据山西霍尔辛赫煤矿综采工作面安装时运输系统复杂、运输量大的特点，结合实际运输经验，利用1台SDJ-20绞车作为动力源，参照液压卡轨车的方式，设计了一套简易卡轨车，实现了仅用1台小绞车的远距离运输，提高了工作效率，减少了设备投入，运输的安全性得到了强有力的保障，为霍尔辛赫煤矿节约了资金投入，产生了很好的经济效益。

2 运输系统的设计方案

（1）驱动部分。驱动部分选用该矿现有的SDJ-20绞车，进行了2项改造。

① 绞车的改造。绞车作为无极绳的驱动部分，其滚筒必须进行改造，制作了2个半圆形铸钢滚筒套，夹在滚筒外面作为驱动直接执行机构。其结构图及示意图如图1所示。

图1 改造后的滚筒结构及示意图

制作的滚筒套与原滚筒固定方式有2种：一是用4条直径为30ram螺栓将两半圆夹紧在滚筒上；二是在原滚筒内侧焊矩形挡块，在滚筒套侧面开矩形槽，这样做确保了滚筒套与滚筒在受外力的情况下也不至于相对运动。其安装结构图如图2所示。

图2 滚筒安装结构示意图

② 绞车地脚的改造。由于改用无极强牵引后，相对要求绞车的固定要牢靠，与底板之间不能有相对运动，故在地角两侧用200mm厚钢板各焊10个固定座，加上三角筋与绞车底盘焊牢，这样绞车固定时可打20根地锚，确保了绞车的稳固。

（2）张紧部分的设计。张紧部分由张紧器和牵引车绞车张紧两部分构成。①张紧器：在主绳道上安装一三轮张紧器，该张紧器选用东宠矿废弃不用的三轮张紧器，经过改造、加装配重、导绳轮后，重新可以用在简易卡轨车上；②牵引车绞车张紧：在牵引车上安装一台7.5kW绞车，作为张紧和绳道储绳用，在滚筒一侧安装一牙轮自行将7.5kW绞车张紧到一定程度后，停电，滚筒一侧的牙轮自行将7.5kW绞车反方向运转锁定，使电机不受力，确保绳不会自动松开。

（3）牵引车的设计。牵引车是卡轨车的关键部件，是能否实现顺利运输的关键。在吸取原卡轨车的牵引车较长、容易掉道的教训后，用一铁平车，把两侧各去掉一点进行改造，平车上安有张紧用7.5kW绞车和配重，在铁平车下面前后端安装分绳器，把铁平车的两个碰头改造成圆弧形，这样遇到变坡点不会发生碰头与碰头挤压而发生掉道事故。改造好的牵引车，整体小，重量大（可达2.5t），故适应变坡和转弯的性能好，不易掉道。

（4）回绳站的设计。本次设计采用了原液压卡轨车的回绳站，固定方式为打地锚固定。

（5）绳道限位装置。在变坡、转弯处安装卡绳轮，托绳轮和导绳轮，平巷一般每100m安一组托绳轮和导绳轮，尽量减少轮系的使用量。

（6）绳的选择。在第一次使用时，选择直径为24.5mm绳，在驱动滚筒上缠绕3圈，以保证有足够的摩擦力。

（7）信号的选择。为确保运输的安全，选用两路信号：① 原液压卡轨车所用的RX-2型斜井人车信号；② 沿上巷每100m安一个电铃，变坡及转弯处加装电铃。

3 设计方案的计算

主要校验绳的安全系数如滚筒摩擦力及功率。假设：运输距离1000m，倾角5°，一次运一架共4车，如图3所示。则牵引总重量G=G1+G2+G3=25t。其中单架支架重量G1为20t，牵引车自重G2为4t，4个铁平车自重G3为0.75t。

图3 受力分析示意图

主绳牵引重车总摩擦力：

式中：

α-倾角，5°；

u-铁与铁摩擦系数，0.02。

而下滑力F1下滑力=G×sinα=2.2t，绳下滑分力F1绳下滑分力=2000×1.65×0.1=330kg，故总拉力F1=0.05+2.2+0.33+0.75=3.33t，其中0.75为配重作用在牵引绳上的分力。

（1）验算围包角

α=16.9=5.38π＜6π，缠绕三周围包角实际为6π，故合适。

（2）验算安全系数

n=F1破断力/F=36/3.33=10.8＞6.5，合格。

（3）功率验算

N实=F1V=3.33 ×1=3.33kW＜22kW。

故以上3个验算完全符合要求。

4 简易卡轨车投入及优点分析

4.1 制作与投入

（1）投入设备：STD-20绞车1台，JH-5绞车1台，铁平车1辆，三轮张紧器1个，回绳站1套，开始轨1套，制作滚筒1套。

（2）资金投入。该系统除矿现有设备以外，只需投入1.5万元即可完成，故为矿节约了大量资金。如果购买一台液压卡轨车，大约花费几十万元，经济效益显著。

4.2 优点分析

（1）运输效率高。比用绞车运输效率提高10倍，减少了设备的投入和操作人员的使用。（2）安全系数高。由于该系统为无极绳牵引，故安全系数大大提高，确保了运输的安全性。

（3）安装容易。该系统由就位到打地锚，如果由3个人工作，用2个班即可完成任务，不用浇注基础，故安装较方便。

（4）设备投入少。1000m运输，仅用1台绞车，大大减少了设备投入。

5 结语

本文对于新型简易卡轨车的设计通过理论计算表明是合理的、切实可行的。同时还可以进行相应的二次改造：（1）驱动系统的二次改造。由单滚筒改为双滚筒，这样就克服了单滚筒驱动的绳磨损严重的难题；增大了围包角，使驱动力更加充沛，克服滚筒打滑现象。（2）张紧器的改造。根据运输距离和坡度的不同要求，在副绳道上再加一个三轮张紧器，即使用2个三轮张紧器。（3）控制系统的改进。现在用2个80N开关控制正、反方向运动，启动时由于是硬启动，故开始运动时不稳，改造后，将硬启动改为软启动，在80N开关后串联东庞矿现有的GRB-1140/300隔爆型软启动控制器。二次改造后的简易卡轨车运行和运输效率更加稳定。