滑动式可伸缩拉环.doc

矿用滑动式可伸缩拉环的设计及应用

王国鸿

（中平能化集团；平顶山；467000 ；）

摘要：

针对煤矿井下许多悬吊设备及装置，需要牵引拉线方可实施悬挂，对于较长线路，巷道顶板无悬吊支点，拉线长，紧靠人工拉紧，劳动强度大，拉线的伸缩量不易调节，平煤集体技术人员大胆尝试，经过研究及实验，开发了一种结构简单，便于操作的滑动式可伸缩拉环，该项设备可以满足不同领域拉线的拉紧伸缩需求，值得在全国煤炭系统推广应用。
关键词：矿用；滑动式伸缩拉环；设计及应用
devise and apply of mine
slidingtype stretch out and draw Back pull-tab
Wang guo hong
(1、zhong ping neng hua ji tuan ;ping ding shan ;467000 )
Abstract: on account of coal mine underground a lot of overhang equipment and appliance, need drag stay wire can implement hang, about longer line, tunnel top tray there is not overhang supporting point, stay wire longer, only manpower tensioning, intensity of work great, stay wire device for screen stretch out and draw back measure be difficult to adjust, ping_mei ji tuan technicist bold try, pass research and experiment, open up one type structure not complicated,easy to handle slidingtype can device for screen stretch out and draw back pull-tab, the equipment can satisfy demand to different territory stay wire tensioning device for screen stretch out and draw back require, be worth extend and use.
Keyword: mine ; Slidingtype stretch out and draw Back pull-tab; devise and apply
针对煤矿井下许多悬吊设备及装置，需要牵引拉线方可实施悬挂，特别是对于重量较大的钢丝绳牵引，紧靠人工拉紧，劳动强度大，安全系数低,目前使用的拉紧伸缩装置存在着种种弊端，使用起来不方便，操作复杂，钢丝绳（或拉线）伸缩长度量不能灵活改变，因此开发一种结构简单，便于操作的拉紧伸缩装置，改进拉线伸缩技术是矿井燃眉之需，中平能化集团技术人员大胆尝试，经过研究设计，开发出了一种结构简单，便于操作的滑动式可伸缩拉环，该项设备可以满足不同领域拉线的拉紧伸缩需求。
1国内外拉紧装置使用现状
目前国内外拉紧装置使用现状(表一)：有绞车牵引拉紧装置；重锤滑轮拉紧装置；人工滑轮拉紧装置三种情况，均存在不同的特点和缺点。三种拉紧方式使用较为广泛，但在实际使用过程中由于受现场条件的影响，工艺繁琐，造作复杂，存在种种弊端。
表一
绞车牵引拉紧装置
重锤滑轮拉紧装置
人工滑轮拉紧装置
特点：在煤矿井下使用广泛，需要先安设绞车，铺设电缆，增设防爆防护装置后方可操作。
缺点：动力成本高，安全系数低，投入人数多，需要增设防爆开关，钢丝绳（拉线）伸缩量不宜控制等
特点：需要安设固定滑轮，搬运重锤，拉线通过滑轮固定在重锤上。
缺点：搬运重锤劳动强度大，重锤悬系在拉线上，安全系数低，拉线材料刚度与重锤重量不宜匹配，拉线伸缩量更无法控制。
特点：拉线通过固定滑轮，人员用手抓紧拉线，直接拉紧。
缺点：投入人数多，劳动强度大，安全系数低，

从表一可以看出，三种拉紧装置均存在着不同的缺点，为了改善以上弊端，提高操作效果，开发一种机构简单，具有广泛使用性，成本低廉的轻型滑动式可伸缩拉环是目前矿井的需要。
2滑动式可伸缩拉环的设计原理
根据液压传动原理，机械设计原理，设计开发滑动式可伸缩拉环，千斤顶作为设备动力源，缸体活塞在液压油的驱动力作用下，依据液压闭合回路原理，实现左右运动，从而带动活塞杆做往复运动，活塞杆与框架内滑棒相互连接，滑棒带动滑动板可以在导向轨内自由滑动，滑动板端头有一环形拉环，通过拉环将拉线固定起来，拉环在滑动板的带动下拉动拉线，实现拉线的拉紧伸缩过程；导向轨内有导向孔，当导向孔孔盖打开时，滑棒到达导向孔时，滑棒端头在伸缩弹簧的作用力下弹出导向孔，从而固定滑棒，当孔盖关闭时，滑棒可以顺利通过导向孔，实现自由滑动，根据实际需要确定合适的孔口位置，满足拉线伸缩量需求。
3滑动式可伸缩拉环结构组成及功能
滑动式可伸缩拉环（图3-1）主要由框架、固定环，千斤顶、滑动导轨、导向孔、滑棒、伸缩弹簧、滑板、拉环组成。框架采用不锈钢材为原材料加工制作，这种材料具有质轻而坚硬、抗冲击波强等特点。固定环可以将框架固定在巷道墙壁上，是整个框架的支拉点。
千斤顶是滑动式可伸缩拉环的动力源，根据液压闭合回路原理，通过固定换向阀控制液压油的进回油液方向，当千斤顶左腔进油时，右腔回油，千斤顶活塞向右移动；当千斤顶右腔进油时，左腔回油，千斤顶活塞向左移动；进回油路与固定换向阀之间形成闭合回路，从而活塞带动活塞杆实现左右往返运动。活塞杆与滑棒相互连接，滑棒带动滑板，拉环实施伸缩动作。
滑动导轨是滑棒的运动轨道，对滑棒起稳定导向作用，滑棒可以在导轨内做自由滑动；导轨里刻有导向孔，当导向孔盖处于开启状态时，滑棒到达导向孔时，在伸缩弹簧的弹力作用下，滑棒端头会弹出导向孔，从而固定滑棒；当导向孔盖处于关闭状态时，滑棒可以顺利通过导向孔，根据拉线的伸缩量实际情况，合理确定滑棒的固定位置。滑板与拉环成为一体，滑板从框架的底部通过，拉环是拉线的固定环，滑板、拉环在滑棒的带动下实现左右（上下）运动，从而拉线在拉环带动下完成拉紧伸缩动作。
整个设备结构简单紧凑，将框架固定在墙壁上，拉线牢固拴紧在拉环上，紧靠固定换向阀操作手柄动作，就可实现拉线的拉紧伸缩。节省了人力，物力，大大降低了劳动强度。
4千斤顶工作参数实验室模拟测试
通过模拟实验测得千斤顶(图1-1)工作参数油压P与活塞杆拉（推）力F之间的关系，由于F' =P（S-S'），F=PS ,f拉=F'-uN,f推=F-uN，F'--拉动时活塞受力，F--推动时活塞受力，P--油压力，S--活塞横截面积，活塞杆横截面积S'=3㎡ N—活塞作用在缸体内表面正压力，u—摩擦系数，uN—摩擦力，缸体内表面光滑，u近似于零，所以f拉=F',f推=F试验测得数据如表一、表二所示。
油液
P 油液
活塞
S
活塞杆 （S'）
推 拉

图1--1 千斤顶工作原理示意图

表一 拉力测试参数

P(N\㎡)
S（㎡）
f拉（KN）
1
12
12
2
12
24
3
12
36
4
12
48
5
12
60
6
12
72

表二 推力测试参数
P(N\㎡)
S（㎡）
f推（KN）
1
15
15
2
15
30
3
15
45
4
15
60
5
15
75
6
15
90
注：活塞杆横截面积S'=3㎡

试验证实，当压力油P在1～6MP范围时，拉力可达到72KN,推力可达到90KN,能够满足普通拉线的拉伸需求，压力与推拉力的关系如图2-1所示

图2--1 压力与推(拉)力关系示意图

5滑动式可伸缩拉环具体实施
根据钢丝绳或拉线所需长度要求，首先将框架固定环固定在巷壁上，其次将需要拉紧的钢丝绳或拉线固定在拉环上，然后操作液压换向阀，使压力油从孔1进入千斤顶左腔，推动活塞向右移动，活塞杆带动滑板右移，钢丝绳或拉线逐渐被拉紧，当移动到适宜的导向孔时，滑棒在伸缩弹簧的弹力作用力下伸出导向孔，滑棒固定；当钢丝绳或拉线过紧，需要伸展长度时，操作液压换向阀 ，使得液压油从孔2进入千斤顶右腔，推动活塞向左移动，活塞杆带动滑板左移，钢丝绳或拉丝逐渐松弛伸展，滑棒左移，当到达适宜导向孔时被固定下来。

图3-1 滑动式可伸缩拉环示意图
6滑动式可伸缩拉环的应用
该设备在平煤十二矿投入使用后，取得了良好的使用效果，使用后大大提高了拉线或钢丝绳的拉紧伸缩效果，节约了投入成本，大大提高了悬吊设备在悬挂过程中的安全性，使悬吊速度提高了2-3倍，悬吊设备的悬挂高度可以灵活调节，降低了人力和物力的投入，该矿采用滑动式可伸缩拉环设备后，设备悬吊成本共计节约10万元，为全矿的安全生产提供了保障。
7 结论
滑动式可伸缩拉环其创新特点：
1、设备重量轻，安全性高，便于移动。
2、成本低廉，可重复使用；
3、造作简单，大大降低了劳动强度；
4、具有普遍使用性；
该设备具有广泛适用性；能够满足不同领域需求，悬吊速度快，质量高，有效提高了悬吊设备悬挂的安全性，值得推广和应用。
参考文献
1、雷天觉.新编液压工程手册 [M].北京理工大学出版社，1998，46～82
2、徐福玲 陈尧明 液压与气压传动 北京：机械工业出版社2009（6）
5、成大先.机械设计手册2卷[M].化学工业出版社,2002,296
作者简介
王国鸿 男，1977年2月出生，中平能化集团职工，本科，毕业于中国矿业大学安全工程专业，发表论文多篇。

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