軌道牽引鋼絲繩轉(zhuǎn)角裝置設(shè)計(jì)

軌道牽引鋼絲繩轉(zhuǎn)角裝置設(shè)計(jì)

極端動力軸的持續(xù)牽引是中國首次適用于中國國情的新高效安全煤礦輔助設(shè)備。順槽無極繩連續(xù)牽引車運(yùn)輸方式，以其運(yùn)輸途中無停頓、無轉(zhuǎn)換、使用人員設(shè)備少、安全狀況好、運(yùn)輸效率高等特點(diǎn)，將采煤工作面順槽運(yùn)輸技術(shù)，向前推進(jìn)了一大步。在以往的應(yīng)用中獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但是，無極繩連續(xù)牽引車的運(yùn)輸軌道多以直線布置為主。如在遇復(fù)雜地質(zhì)條件，為避開斷層而改變順槽方向、一巷兩順槽布置或“刀把”工作面等情況時(shí)，綜采工作面運(yùn)輸順槽不能按直線布置，往往出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)拐彎，無法發(fā)揮其連續(xù)牽引、直達(dá)運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢，而且系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)輸效率低，安全狀況差。1旋轉(zhuǎn)裝置的研究和設(shè)計(jì)1.1主、副牽引拉伸研制軌道牽引鋼絲繩轉(zhuǎn)彎裝置，實(shí)現(xiàn)無極繩連續(xù)牽引車在轉(zhuǎn)彎巷道條件下的連續(xù)運(yùn)輸，使?fàn)恳囍?、副繩在拐彎軌道準(zhǔn)確可靠地處于正常位置，滿足牽引車在彎道、坡道多變順槽運(yùn)輸?shù)男枨?；主、副牽引鋼絲繩必須定位準(zhǔn)確，拐彎處鋼絲繩產(chǎn)生的水平側(cè)向拉力不足以使車輛脫軌和轉(zhuǎn)彎裝置破壞，有利于鋼絲繩的安全運(yùn)行，梭車通過拐彎巷道時(shí)能夠正常運(yùn)行。要求轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構(gòu)簡單、維修方便。1.2設(shè)置螺釘帶翼緣轉(zhuǎn)向輪組針對以上主要研究內(nèi)容及目標(biāo)，必須考慮鋼絲繩的定位與導(dǎo)向裝置，制約鋼絲繩漂浮與游移，保證在復(fù)雜底板條件下準(zhǔn)確將鋼絲繩導(dǎo)入牽引位置；沿彎道曲線方向設(shè)置雙排帶翼緣轉(zhuǎn)向輪組，增加鋼絲繩接觸點(diǎn)，控制鋼絲繩出槽；設(shè)計(jì)組合構(gòu)件，以足夠的強(qiáng)度平衡水平側(cè)向拉力，保證牽引車輛不承受側(cè)向拉力，在正向牽引力作用下，沿軌道方向運(yùn)行。1.3無法牽引轉(zhuǎn)向輪的裝置結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)方案的確定，鋼絲繩轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有滾動轉(zhuǎn)向輪組，內(nèi)外護(hù)軌，軌枕組件和壓繩裝置四部分組成。轉(zhuǎn)向輪組是實(shí)現(xiàn)鋼絲繩轉(zhuǎn)向的主要部件，轉(zhuǎn)向輪利用輪軸螺栓固定在固定架上，固定架焊接在軌枕上，因無極繩連續(xù)牽引車有主、副鋼絲繩，故轉(zhuǎn)向輪組設(shè)計(jì)為兩排，內(nèi)排轉(zhuǎn)向輪組控制主牽引繩，外排轉(zhuǎn)向輪組控制副牽引繩。每排轉(zhuǎn)向輪組布置6個(gè)轉(zhuǎn)向輪，每個(gè)轉(zhuǎn)向輪的連續(xù)弧與軌道曲線弧平行，無極繩連續(xù)牽引車主繩在兩組轉(zhuǎn)向輪之間運(yùn)行，副繩沿彎道外軌側(cè)的轉(zhuǎn)向輪外側(cè)運(yùn)行，當(dāng)牽引梭車通過轉(zhuǎn)向輪組時(shí)，梭車端頭牽引板將主繩強(qiáng)行移開轉(zhuǎn)向輪，梭車通過后，在鋼絲繩張力作用下，自動恢復(fù)到原來位置。內(nèi)外護(hù)軌為加工組裝件，采用槽鋼作為護(hù)軌。護(hù)軌起加重道床作用，主要目的是防止車輛在曲線段掉道。軌枕組件采用[20a槽鋼制作，轉(zhuǎn)向輪固定架與軌枕焊接成整體；軌道及內(nèi)外護(hù)軌的連接固定板均與軌枕焊接在一起，利用螺栓把軌道及內(nèi)外護(hù)軌與軌道和內(nèi)外護(hù)軌的固定板連接，軌枕間距以兩根軌枕上的轉(zhuǎn)向輪組間隙來確定。每兩根軌枕利用內(nèi)外護(hù)軌聯(lián)成一整體，兩根軌枕上的兩組轉(zhuǎn)向輪與護(hù)軌等組件共同構(gòu)成一節(jié)轉(zhuǎn)彎裝置，即每節(jié)轉(zhuǎn)彎裝置每排有6個(gè)轉(zhuǎn)向輪。軌枕的兩端頭鉆Φ30孔，安裝時(shí)以樹脂錨桿與巷道底板錨固，保證轉(zhuǎn)向裝置不被牽引力抬起。轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向輪固定架、內(nèi)外護(hù)軌、軌枕組件等參見圖1。壓繩裝置分為主、副壓繩輪，其中主壓繩輪由壓輪輪架、彈簧和銷軸等組成，副壓繩輪由壓繩輪輪架和長短銷軸等組成。主要作用為調(diào)整鋼絲繩高度和位置，將鋼絲繩導(dǎo)入轉(zhuǎn)向輪。壓繩裝置安裝在轉(zhuǎn)彎裝置的前后兩端，配合轉(zhuǎn)彎裝置使用，根據(jù)現(xiàn)場坡度情況，一般需要安裝2～3組。1.4護(hù)軌、軌入裝置三部分受力簡單，部件強(qiáng)度無驗(yàn)算根據(jù)轉(zhuǎn)彎裝置的結(jié)構(gòu)組成和承受載荷的分析，內(nèi)外護(hù)軌、軌枕組件及壓繩裝置三部分受力簡單，部件強(qiáng)度不需驗(yàn)算?，F(xiàn)僅對滾動轉(zhuǎn)向輪組進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度驗(yàn)算。1.4.1轉(zhuǎn)向輪組受力分析轉(zhuǎn)彎裝置在拐彎巷道布置的長度，根據(jù)巷道轉(zhuǎn)向角度和軌道曲率半徑確定，牽引鋼絲繩在轉(zhuǎn)彎處把牽引力分解到轉(zhuǎn)向輪組上，每個(gè)轉(zhuǎn)向輪受力大小由轉(zhuǎn)向輪組的多少而定。圖2為轉(zhuǎn)向輪組受力分析圖。轉(zhuǎn)彎裝置長度：L=2πRα/360m轉(zhuǎn)彎巷道需布置的轉(zhuǎn)彎裝置數(shù)量：n=L/每組轉(zhuǎn)彎裝置長度每組轉(zhuǎn)彎裝置長度=1m每組轉(zhuǎn)向輪裝置上單排有壓繩輪數(shù)量：n1=6個(gè)/mSQ-1200系列無極繩連續(xù)牽引車最大牽引力：F=9t取轉(zhuǎn)向輪曲率半徑為9m，則每組轉(zhuǎn)彎裝置的轉(zhuǎn)彎角度：根據(jù)受力分析，,則每個(gè)輪子受力近似取作當(dāng)n=1時(shí),S1計(jì)算值最大。即只有一組轉(zhuǎn)彎裝置受力時(shí)（有6個(gè)轉(zhuǎn)向輪），每個(gè)輪子承受的力最大，對輪軸破壞力最強(qiáng)。因此，每個(gè)輪子最大受力為：1.4.2下軸承距轉(zhuǎn)向輪串聯(lián)板間距輪軸受力分析圖見圖3。轉(zhuǎn)向輪的受力作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪軸承上，所以輪軸受到兩個(gè)力，力大小分別為S1/2。兩軸承間距48mm，下軸承距轉(zhuǎn)向輪聯(lián)接板間距21mm。輪軸按抗彎扭強(qiáng)度計(jì)算：輪軸所受彎矩：軸的許用彎曲應(yīng)力(按固定心軸,載荷變化,軸材料牌號45考慮):輪軸直徑：實(shí)際選用輪軸直徑為30mm,大于計(jì)算直徑15.84mm,完全滿足安全要求。2實(shí)地測試2.1輔順巷道底板坡度應(yīng)用地點(diǎn)選在濟(jì)三煤礦5303工作面輔助運(yùn)輸順槽，該運(yùn)輸順槽線路長1547m，順槽從原5304膠順偏東南400m處開口，整條順槽有三處轉(zhuǎn)彎，12m后轉(zhuǎn)彎向南，在160m后偏東南14.5°直到工作面，輔順巷道底板坡度多變，向工作面方向計(jì)有五個(gè)正坡，兩個(gè)反坡，坡度最小3°，最大13.5°。自牽引車安裝位置至工作面處，高差為128m。2.2軌道牽引鋼絞線檢測能力選用SQ-1200型無極繩連續(xù)牽引車來實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備和材料的運(yùn)輸工作，在輔助順槽轉(zhuǎn)彎1以北大斷面巷道處鋪設(shè)車場，安裝連續(xù)牽引車。在轉(zhuǎn)彎1、2、3處安裝軌道牽引鋼絲繩轉(zhuǎn)彎裝置，使連續(xù)牽引車鋼絲繩順軌道轉(zhuǎn)向。5303輔助運(yùn)輸順槽連續(xù)牽引車轉(zhuǎn)彎裝置布置示意圖見圖4。根據(jù)輔順三處巷道轉(zhuǎn)彎角度，為保證大型液壓支架順利通過，在轉(zhuǎn)彎1、2兩處使用曲率半徑9m的彎軌，在轉(zhuǎn)彎3處使用曲率半徑12m的彎軌。軌道牽引鋼絲繩轉(zhuǎn)彎裝置長度在三處轉(zhuǎn)彎分別設(shè)計(jì)為6m、6m和3m，共計(jì)15m。5303工作面設(shè)備有ZY6400/38型兩柱掩護(hù)式液壓支架，重量每架18.5t，共132架，MGTY400/900-3.3D電牽引采煤機(jī)，SGZ-960/750刮板輸送機(jī)等，整個(gè)工作面設(shè)備重量約4000t。2004年11月1日正式應(yīng)用試驗(yàn)。在試運(yùn)行期間運(yùn)輸支架車-輛，載重量不超過21t，運(yùn)行速度為1.0m/s。運(yùn)輸過程中，設(shè)專人觀察轉(zhuǎn)彎裝置受力和運(yùn)行情況，經(jīng)試運(yùn)行，牽引鋼絲繩轉(zhuǎn)彎裝置效果良好，牽引鋼絲繩準(zhǔn)確沿軌道中心線運(yùn)行，設(shè)備車輛順利通過轉(zhuǎn)彎軌道，壓繩裝置能夠保證鋼絲繩在壓繩輪和轉(zhuǎn)彎導(dǎo)向輪之間運(yùn)行，鋼絲繩不彈跳不脫松，轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸裝置運(yùn)轉(zhuǎn)順利，運(yùn)輸系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，實(shí)現(xiàn)了順槽連續(xù)牽引運(yùn)輸一次到位的目的。工作面安裝歷時(shí)30d全部運(yùn)輸安裝完成，實(shí)現(xiàn)了在順槽轉(zhuǎn)向條件下的連續(xù)運(yùn)輸和安全生產(chǎn)。形態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益較好無極繩連續(xù)牽引車轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸裝置實(shí)現(xiàn)了無極繩連續(xù)牽引車在轉(zhuǎn)彎巷道條件下的連續(xù)運(yùn)輸，約束了鋼絲繩的運(yùn)行方向，在轉(zhuǎn)彎軌道上運(yùn)行的牽引車所受牽引力方向同軌道曲線方向一致，使無極繩連續(xù)牽引車能夠順利通過轉(zhuǎn)彎軌道，保證了無極繩連續(xù)牽引車的安全運(yùn)行；壓繩裝置安全可靠，解決了巷道低洼段鋼絲繩彈跳問題，有利于鋼絲繩的安全運(yùn)行；轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，系統(tǒng)簡單，便于安裝和使用，使用設(shè)備少，無需增加工程量，安全可靠。無極繩連續(xù)牽引車轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸裝置的研制，使無極繩連續(xù)牽引車設(shè)備不僅能在直線巷道運(yùn)輸，而且