煤矿井下翻车系统存在问题分析及解决方案

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【摘 要】本文针对煤矿井下翻车系统存在缺陷问题，通过使用变频调速器、操作离合制动器的使用，解决了频繁启动电机造成电机损坏的难题。

【关键词】翻车系统；自动化；设计

1 原翻车系统工作原理及存在的问题

翻车系统是我矿原煤运输的关键环节，多年来，由于翻车系统任务重、系统本身存在缺陷、操作流程不合理、主要设备老化易损坏，工作过程中经常发生机电事故影响系统正常运行。

各生产采区运出的原煤车辆经井底车场调车线用架线式电机车顶入翻车机进车线，然后由翻车系统的推车机推入翻笼。翻笼的翻车是通过启动电动机联动变速箱，带动翻笼底部的主动轴轮与翻笼摩擦带动翻笼旋转进行翻车。但是当翻笼在顺时针翻车时经过360度旋转，需要在正确位置停车时，因惯性电机的停止时间，用人工操作电机翻笼在正确位置很难实现。所以便有时翻笼转过正确，有时转不到正确位置，这样就不得不频繁启动电机正反转寻找正确的位置。在这样的情况下电动机很容易损坏（电动机烧坏的原因：电动机瞬间启动电流是电机正常运转时电流的近20倍，所以电机在频繁启动下，电动机长时间受到大电流冲击是绕组出现匝间松弛，绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到摩擦从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组）变速箱也因为在电动机的频繁启动下造成齿轮打齿，拧断轴等情况的发生；真空启动器的接触器也因点触动作次数过多经常烧毁（电动机频繁启动堵转电流过大造成接触器触点、线圈过热，过度频繁操作引起接触器线圈烧毁）。推车机由电动机联动变速箱带动前连轮和后链轮上的链子碰爪，推动矿车进翻笼翻车由于-120翻车机巷道是水平巷道，当推车机推动被翻矿车进翻笼时，由于矿车重量惯性，推车机不能准确将矿车推入翻笼的翻车位置，有时把矿车推入翻笼后，后面的矿车半个矿车身位也跟着进入翻笼，矿车不易把连接环拉紧，造成翻车的连接环不易转动，有时扭断连接环，有时把翻笼外车身进入翻笼一半的矿车拧倒，容易造成人身伤害，还有时矿车连接销子脱出不能起到前拉后拽的作用，影响翻车速度。

2 翻车系统自动化改造方案设计

2.1 翻车机的改造方案

改造设计

在主动轴轮的侧面制作安装一套离合装置。

①在主动轴轮的侧上方安装一个托臂，固定在支架上用圆空销子串连，托臂按翻笼的位置需求而产生托起与下落的作用。

②在托臂的偏下方安装一S型连杆，连杆中间用圆孔销子固定在支架上，前端制作一托轮托住托臂，在翻笼西侧的同样一套从动离合装制用一连接轴连接传动。在连杆的后端下方和地面固定连接一拉簧。

③在S型连杆的后面安装一挂爪，挂爪用圆孔销子连接在挂爪座上能够左右摆动，挂爪上方用圆空销子连接自回式气缸。

④翻车系统的技术参数：托臂总长860mm，厚度40mm，S弯度R800mm.碰爪长200mm宽150mm，厚度20mm.S型连杆厚度20mm，总长700mm.挂爪长度400mm，厚度30mm，两端销控直径22mm.拉簧伸拉长度400mm，直径80mm。支架用160槽钢，高度900mm.槽钢支架和S型连杆的连接销直径40mm，长度110mm.托轮直径110mm，厚度60mm。连接轴总长1980mm，直径80mm的厚壁管，其轴头长300mm，直径80mm的圆钢制成和连接轴焊接。轴的两端用外径140mm，内径80mm的轴枕固定在地面。气缸行程75mm，气缸推拉力大于4公斤。

2.2 改造后的工作原理

当翻笼在填车位置时，托臂挂住碰爪自动把翻笼小距离托起，翻笼与主动轮拖离，失去动力而停止转动。填入矿车后启动风缸做抽回工作将挂爪与S型连杆脱开，S型连杆与其连接的托轮将托臂落下与主动轮摩擦，翻笼跟随主动轮的转动随即翻车，翻笼在翻转过程中，托臂不受力，拉簧收缩拉起前端的托轮，自回式风缸伸出，挂爪又一次挂住S型连杆，托起托臂，这时翻笼翻转到填车位置，托臂前挂钩钩住翻笼上的碰爪，又小距离托起翻笼停在填车位置，这样就完成了一个翻车过程。靠这套离合装置翻车，电机始终处在匀速常转的状态下，避免了频繁启动电机正反转，导致电动机、变速箱、接触器损坏情况的发生。

3 推车机的改造方案

3.1 改造设计

（1）首先推车机前连轮更换成两侧都带联轴器的链轮轴，在原有的基础上在链轮的另一侧另外安装一套离合式变速箱，使电机一次性启动，推车与停车用离合按钮控制。

（2）在推车机前方，近于翻笼时段，安装一台自动阻车器，动力采用气缸电动控制，当推车机停止推车时，同时阻车装置启动，矿车在翻笼内中间位置时，阻止翻笼外矿车前行。

（3）在翻笼出车侧，设计安装一套短距离推车装置，动力也采用气缸电动按钮控制。在进车侧自动阻车器开启阻车时，操作按钮和出车侧短距离推车装置联动，开始往前推车，把翻笼内被翻矿车两侧连接环拉紧，增加此套设备装置与其它各工作设备达到同力运转，相互支持，来完成一个共同目的――安全高效翻煤。

（4）技术参数。

滑道2跟：120槽钢，长950mm；横梁2跟：110#工字钢，1000mm；推爪：长340mm，厚40mm；短距离推车装置气缸：行程600mm，推拉力大于4公斤；自动阻车器气缸：行程250mm，推拉力大于4公斤；翻笼两侧距两侧矿车370mm；自动阻车阻爪器距翻笼650mm。

3.2 推车机系统技术改进后的工作原理

架线式电机车把一列煤车顶入翻车机进车线，翻车机司机操作推车机按钮，启动推车机电机联动变速箱，同过变速箱上的制动器带动前链轮、从链轮传动链子上的碰爪推动矿车进入翻笼，这时司机启动翻笼进车侧的自动阻车器，阻止后面的矿车前进，同时翻笼出车侧的短距离推车装置启动拉动翻笼出车侧的矿车，把翻笼内被翻矿车两侧连接环拉紧，使翻笼里的被翻矿车两侧连接环拉紧顺利翻车。

4 供电系统改造方案及技术参数

在解决了翻车系统本身存在的缺陷、操作流程不合理的问题后，又在电机供电系统中，安装了一台隔爆兼本安变频调速器（KJPT55/660型），其优点是：重负荷软启动，软停车变速控制，启动电流小，起动速度平稳，启动时间可调，对电动机冲击小，性能可靠。从而减少了起动时对设备的动张力。电源电压：AC660V；主回路工作电流65A；输出频率：5-50Hz；控制电机最大功率：55KW；本安工作电压DC5V。

5 应用效果

翻车机电机启动后翻笼翻车仅靠操作气缸安钮做推拉运动就完成了一次次的翻车工序，在这一过程中点机就启动一次，而原先频繁启动电机造成电机损坏的大难题得以解决。另外在翻车机供电系统中变频调速器让电机启动时启动电流由零开始逐渐增大，起到电动机平稳起动减少了对电动机的冲击，起到了对电动机的保护。在推车系统中，推车机的电机在匀速运转的情况下，操作离合制动器实现了推车机的推车作用，推车机将矿车推入翻笼，这是启动自动阻车器阻挡后面矿车，同时短距离推车装置前推出车侧矿车，这样三矿车连接环拉紧，三套设备协同工作，顺利的完成了翻车工序。