双速多用绞车安全制动的研究
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作者:吕西洋
摘 要：双速多用绞车的结构型式一般为单筒缠绕式，它通过联轴节、减速器、一级开式圆柱齿轮将动力传递到滚筒。通过控制电机的正转、反转和停转，从而使缠绕在卷筒上的钢丝绳进入工作状态。减速箱是绞车的传动心脏，共有2种速度图示为慢速传动位置，其快速传动位置是搬动调速手把将第一级闭式圆柱齿轮传动的小齿轮滑移到与内齿圈联接，便实现快速传动。针对传统双速多用绞车的安全制动，存在有空档飞车的安全隐患，改变安全制动闸的安装位置，在保证安全制动比的前提下，将安全制动闸安装在绞车变速箱第三传动轴上，使安绞车安全制动性能既安全又可靠。
关键词：双速多用绞车 安全制动 制动比
中图分类号：TD50 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（c）-0065-02
在煤矿井下的采掘面上，随着矿井巷道的不断延伸，有大量的岩石等物料需要向外运输，在岩石运输中，首先需要对矿车进行调度编组及牵引矿车，这样就需要用牵引力较小、速度较快的调度绞车[2]。如需要对大型设备搬迁，例如，液压支柱等的运输工作，就需要牵引力较大的运输绞车[3]。由于井下巷道条件限制，一个工作平面安装2种绞车很不方便，使用效率低。目前解决此问题使用较多的是使用双速多用绞车。双速多用绞车之所以能解决一机多用的问题，是在其变速箱中，第二传动轴上设计有变速机构，通过滑移齿轮的拔动，改变变速箱中的齿轮传动比，从而实现快慢速的转换。而为了实现较高的制动比，该绞车的安全制动闸都是安装在第二传动轴上，这就存在着滑移齿轮在快慢速变档的间隔中存在有空档的风险，如果出现空档制动，安全制动即为失效，造成空档飞车。在实际应用中，上述设备安全事故层出不穷，严重影响该设备的推广应用。
1 安全制动闸的设计方案
要解决安全制动闸的空档飞车问题，理轮上有2种方案：一是在绞车卷筒上直接制动，但该方案需要强大的制动力，虽然可以通过增设液压设备实现，但使该设备的制造成本会成倍的上升，不具经济性。二是在第三传动轴上（即非滑移轴）实施制动，这样就可以规避掉空档的隐患。但同时另一问题就会出现，第三轴与电机输出端间隔有第二轴，其与绞车卷筒的传动比失去了二轴减速，已相对较小，从而造成在此轴上直接安装制动闸的话，安全制动比不足，同样不能解决问题。
针对上述分析，解决问题的可行方案倾向于第二种方案，但在此方案的前题下，需要解决制动比问题。这就需要改变以往简单地对传动轴进行直接制动的理念，重新设计制动盘过渡，将安全制动闸安装在过渡盘的轴端，而制动盘的另一端伸入减速箱内，通过绞制孔螺栓与第三传动轴上的双联齿轴紧固联接，而该双联齿轮与第二轴上的齿轮属常啮合，这便规避了滑移齿轮在空档时便无传动链的风险，形成了一套直接对常啮合齿轮制动系统，从而达到对工作卷筒进行安全制动效果。将安全制动闸安装在制动盘上，具体的制动路线参见下图：安全制动装置13→制动盘→第三传动轴上的双联齿轮7的小端齿轮→第二传动轴上的双联齿轮5的大端→第二传动轴上的双联齿轮5的小端→第三传动轴上的齿轮8→小齿轮9→过桥齿轮11→大齿轮12，大齿轮由螺栓紧固于双速多用绞车的卷筒上。整个传动路线是闭合的，与空档无关，这样保证了安全制动的可靠性。由于两组双联齿轮及后两级齿轮都是常啮合，不会因为变速的滑移齿轮滑移至空档时而使卷筒失控，避免了空档飞车的安全隐患。制动力在传动过程中，通过对一级双联齿轮及轮系制动，加大了卷筒与制动轮间的传动比，从而保证了制动力矩的放大，达到了增加安全制动比的目的，具体见图1。
2 传动比和安全制动装置的计算校验
以JSDB-30双速多用绞车为例，传动比计算具体如下。
2.1 慢速时传动比i1
i1==163
2.2 快速时传动比i2
i2==47
2.3 慢速时工作制动轮与卷筒传动比i3
i3==60.9
2.4 慢速时安全制动轮与卷筒传动比i4
i4==14.1
由上可见，将安全制动设置在第三传动轴位置后，快速和慢速的制动比与设置在二轴上更优。
3 设计效果
该安全制动结构紧凑，只须对一级双联齿轮结构进行改进设计，增加过渡制动盘即可实现，巧妙地利用了减速器内的现有结构，便于制造与维修，具有较好的经济性。
4 结语
该技术不仅可适用于双速多用绞车中，也可广泛应用于无极绳连续牵引车等一切采用减速器结构传动的其他需要制动机构的设备中，其技术应用对绞车类设备的发展有特别重要的意义。
参考文献
[1] 国家发改委.MTT952-2005，双速多用绞车[S].2005.
[2] 郭葆菁.浅谈矿用小绞车的维护[J].科技创业家，2012（19）：104.
[3] 尹成迅，張永根，李铁莲.矿山运输与提升专业定位分析[J].山西煤炭管理干部学院学报，2012，25（2）：143-145.
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