煤礦用架空乘人裝置制動(dòng)可靠性的研究

董志遠(yuǎn)

摘要：本文通過對(duì)架空乘人裝置運(yùn)行及制動(dòng)工況的分析，闡述了導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生“飛車”現(xiàn)象的幾種誘因，并從設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及用戶使用維護(hù)角度提出保證制動(dòng)可靠性的措施。

關(guān)鍵詞：架空乘人裝置；猴車；制動(dòng)可靠性

煤礦用架空乘人裝置（以下簡(jiǎn)稱猴車）是一種新型高效運(yùn)送煤礦井下工作人員的輔助運(yùn)輸設(shè)備，其具有運(yùn)行安全可靠、人員運(yùn)送量大、乘坐方便、一次性投入低等優(yōu)點(diǎn)。也正是由于其具備的這些優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)階段各大煤礦集團(tuán)在安全整頓時(shí)均將猴車的應(yīng)用做為一項(xiàng)重點(diǎn)整改項(xiàng)目來(lái)抓，因此近年來(lái)猴車市場(chǎng)得到了很大發(fā)展。隨著猴車的大量推廣一大批猴車生產(chǎn)廠家迅速崛起，擁有猴車生產(chǎn)資質(zhì)的廠家很多，然而猴車產(chǎn)品質(zhì)量卻千差萬(wàn)別，導(dǎo)致用戶無(wú)法根據(jù)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)，進(jìn)行有針對(duì)性的維護(hù)、保養(yǎng)，以至于近年來(lái)猴車安全事故時(shí)有發(fā)生。

為此筆者從制動(dòng)可靠性相關(guān)的幾個(gè)問題入手分析導(dǎo)致猴車安全事故的原因。

從狹義上講制動(dòng)可靠性主要是指制動(dòng)器的可靠性，即制動(dòng)器能否正常打開并安全制動(dòng)。

目前猴車較為常用的末級(jí)安全制動(dòng)器有電液和液壓兩種形式。由于電液推動(dòng)器的推力、行程限制，在保證足夠的制動(dòng)力的前提下，一個(gè)推動(dòng)器無(wú)法打開制動(dòng)器，所以電液輪邊制動(dòng)器通常需要由兩個(gè)推動(dòng)器才能實(shí)現(xiàn)開閘動(dòng)作，如所需制動(dòng)力較大時(shí)可能還需兩個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)，也就是需要四個(gè)推動(dòng)器。其中一個(gè)推動(dòng)器出問題就將出現(xiàn)安全閘無(wú)法打開猴車無(wú)法正常運(yùn)行的情況，使制動(dòng)器的可靠性降低。為此建議末級(jí)制動(dòng)用的安全閘應(yīng)采用泵站打開，碟簧制動(dòng)的液壓輪邊制動(dòng)器。

能可靠地打開只是制動(dòng)器工作的開始，能夠安全可靠地制動(dòng)才算真正可靠。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)功率小于實(shí)際使用功率或乘員未按乘坐要求乘坐，系統(tǒng)超載時(shí)，將可能出現(xiàn)主電機(jī)無(wú)法拖動(dòng)負(fù)載，產(chǎn)生牽引鋼絲繩加速運(yùn)行的現(xiàn)象，即造成“飛車”。

為了防止飛車造成更大損失，應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置速度保護(hù)，出現(xiàn)“飛車”時(shí)，該保護(hù)動(dòng)作使系統(tǒng)停車。

但是當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后，雖然系統(tǒng)得到了停車指令，但是制動(dòng)系統(tǒng)卻可能無(wú)法使猴車立即停止。

造成制動(dòng)系統(tǒng)不能可靠制動(dòng)的原因有以下幾種：

（1）制動(dòng)器本身設(shè)計(jì)的制動(dòng)力不足以使系統(tǒng)在滿負(fù)荷時(shí)停車，即制動(dòng)力不夠；

（2）制動(dòng)間隙太大，制動(dòng)器調(diào)試不當(dāng)或由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行閘皮磨損后未及時(shí)調(diào)整制動(dòng)間隙，使制動(dòng)器空動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)；

（3）僅在減速機(jī)高速端設(shè)置工作制動(dòng)器，而沒有設(shè)置末級(jí)安全制動(dòng)器時(shí)，雖然高速端已正常制動(dòng)，主電機(jī)停止運(yùn)行，減速器輸入端隨之停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于減速器或低速端聯(lián)軸器損壞，造成驅(qū)動(dòng)輪依然處于自由狀態(tài)的情況。這會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩依舊繼續(xù)運(yùn)行，“飛車”事故依舊進(jìn)行。

從廣義上講制動(dòng)可靠性不僅僅是指制動(dòng)器的制動(dòng)可靠，它還包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及維護(hù)使用等諸多因素。

在猴車系統(tǒng)張緊力不夠或驅(qū)動(dòng)輪輪襯的摩擦系數(shù)不夠的情況下即使制動(dòng)系統(tǒng)能夠正常制動(dòng)，“飛車”事故可能仍然得不到控制。為防止出現(xiàn)類似情況，在猴車系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將防滑設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)來(lái)考慮。

《架空索道工程技術(shù)規(guī)范》（GB50127-2007，4.4.4-1）中有關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置防滑的安全要求最接近猴車使用工況。

通常情況下摩擦式驅(qū)動(dòng)裝置的防滑安全系數(shù)，不得小于1.5；在最不利載荷情況下啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，不應(yīng)小于1.25，并按以下公式計(jì)算：

式中：

為此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮足夠的張緊力及摩擦系數(shù)以防止系統(tǒng)打滑。

系統(tǒng)張緊力不夠可能由兩方面原因造成：

（1）重錘數(shù)量不足，難以使鋼絲繩張緊；

（2）張緊小車滑道長(zhǎng)度不夠，致使小車到達(dá)滑道尾部時(shí)仍不能有效提供足夠的張緊力，導(dǎo)致鋼絲繩打滑。

除在設(shè)計(jì)計(jì)算中考慮足夠張緊力外還應(yīng)在機(jī)尾張緊小車前后設(shè)置重錘上下限位保護(hù)，增加被動(dòng)安全防護(hù)措施，可以在重錘張緊力不足小車前移或滑道長(zhǎng)度不夠重錘無(wú)法提供足夠張緊力時(shí)及時(shí)發(fā)出停車信號(hào)，停機(jī)制動(dòng)，以防出現(xiàn)鋼絲繩打滑現(xiàn)象。

摩擦系數(shù)不夠則有可能是然而即使系統(tǒng)張緊力及輪襯摩擦系數(shù)足夠時(shí)，若輪襯材料選用聚氨酯等熱熔性材料時(shí)仍有可能出現(xiàn)打滑情況。

聚氨酯材料最大特點(diǎn)是韌性好、耐磨，但也有其無(wú)法克服的弱點(diǎn)，如：熔點(diǎn)低（一般只有100℃，意外情況下，難以保證襯墊的摩擦性能），熱傳導(dǎo)能力非常差（易使摩擦熱聚集及局部溫度升高而影響摩擦系數(shù)），橫向鋼性差（受力后變形大，易發(fā)生疲勞斷裂），老化周期短。

如果設(shè)計(jì)人員選用了聚氨酯作為驅(qū)動(dòng)輪輪襯，在發(fā)生“飛車”事故或其他可能導(dǎo)致輪襯與鋼絲繩接觸面發(fā)熱的情況時(shí)，會(huì)造成輪襯摩擦系數(shù)降低，導(dǎo)致系統(tǒng)打滑。

與熱熔性材料相比，非熱熔性材料則具有受熱不熔化，摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定，硬度高，橫向鋼性好，受力后變形小，不易生疲勞斷裂，抗老化能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)摩擦式提升機(jī)的工作特點(diǎn)，建議驅(qū)動(dòng)輪襯使用非熱熔性材料，以防止由熱熔性材料受熱后性能突變導(dǎo)致的“飛車”事故。

另外，建議采用聚氨酯等熱熔性輪襯的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)增加制動(dòng)鋼絲繩的專門裝置，以杜絕由輪襯摩擦系數(shù)突變?cè)斐傻某Ｒ?guī)制動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法有效制動(dòng)猴車系統(tǒng)的事件。

用戶在使用猴車時(shí)也應(yīng)嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品使用、維護(hù)說明，文明使用、按期維護(hù)設(shè)備，這樣才能更好的達(dá)到預(yù)期的使用效果。否則，在長(zhǎng)時(shí)間超載運(yùn)行或得不到有效可靠的維護(hù)的情況下一切安全防護(hù)都將不復(fù)存在，當(dāng)這種非正常運(yùn)行狀態(tài)由量變積累到質(zhì)變時(shí)就會(huì)出現(xiàn)重大危險(xiǎn)事故。

結(jié)合上述分析：一套猴車系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行首先要由廠家做出合理正確的設(shè)計(jì)選型；其次也要求用戶在使用時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)能力正常使用，按期維護(hù)。這樣才能使設(shè)備在滿足用戶使用要求的前提下安全可靠的運(yùn)行。

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