一種窄軌氣動(dòng)扳道器的研制和應(yīng)用

摘要：本文指出了平煤一礦原有人工扳道器在使用中存在的問(wèn)題和使用氣動(dòng)自動(dòng)道岔扳道器的原因；闡述了氣動(dòng)自動(dòng)道岔扳道器的結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工作原理。實(shí)踐證明，該裝置突破了以往手動(dòng)重錘式扳道器的落后模式，利用井下壓風(fēng)管路作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)了就地控制，控制閥安裝在摘掛鉤工便于操作的地點(diǎn)，不需要工人往復(fù)路程搬動(dòng)道岔，對(duì)于提高煤礦生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)水平具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：扳道器 氣動(dòng) 道岔 軌道 礦井

平煤一礦是一座年生產(chǎn)能力為400萬(wàn)噸的大型現(xiàn)代化礦井，礦井軌道運(yùn)輸分為三個(gè)水平，其中各采區(qū)的主要運(yùn)輸線路長(zhǎng)度為15600米，沿線道岔62付。原來(lái)使用的重錘式人工扳道器故障率高、維修量大、搬道速度慢、沉重費(fèi)力、道岔尖軌密貼不好、操作不便，易引起車(chē)輛掉道現(xiàn)象，尤其在人工扳道岔往復(fù)行走過(guò)程中易造成職工違章行為，也易造成人身傷害事故；而近年在主要運(yùn)輸大巷使用的司控道岔由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、需要開(kāi)鑿硐室、維護(hù)量大， 難以在各采區(qū)得到廣泛推廣使用。我們?cè)诟鞑蓞^(qū)運(yùn)輸線路道岔上采用自制的氣動(dòng)扳道器后，有效地解決了上述問(wèn)題。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

氣壓傳動(dòng)是一種動(dòng)力傳動(dòng)形式，也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它利用氣體的壓力來(lái)傳遞能量，與機(jī)械傳動(dòng)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，所以近十幾年來(lái)發(fā)展速度很快。氣壓傳動(dòng)的動(dòng)力傳遞介質(zhì)是來(lái)自于取之不盡的空氣，環(huán)境污染小，工程實(shí)現(xiàn)容易，所以氣壓傳動(dòng)較液壓傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，更易于推廣普及實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用技術(shù)。新研制的氣動(dòng)扳道器利用氣動(dòng)原理，使用煤礦現(xiàn)有壓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)源作為動(dòng)力，帶動(dòng)氣缸往復(fù)工作實(shí)現(xiàn)道岔離合。

2 結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)及功能

氣動(dòng)扳道器主要包括五個(gè)部分：風(fēng)源及管路、三位四通閥、氣缸、聯(lián)動(dòng)桿、道岔。打開(kāi)三位四通閥門(mén)4，壓縮空氣從主壓風(fēng)管路1經(jīng)過(guò)單向閥2和高壓管3進(jìn)入三位四通閥4，然后經(jīng)高壓管5進(jìn)入氣缸6，通過(guò)活塞桿7的伸縮運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)桿8，最終推動(dòng)道岔9轉(zhuǎn)轍。機(jī)構(gòu)組成圖如圖1所示。

各部件在整個(gè)機(jī)構(gòu)中的功能：①風(fēng)源及管路為風(fēng)動(dòng)道岔提供穩(wěn)定動(dòng)力，風(fēng)源壓力保證在0.4MPa以上；②三位四通閥控制氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使道岔移動(dòng)到合適位置；③氣缸為風(fēng)動(dòng)道岔的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；④聯(lián)動(dòng)桿為氣缸與道岔連接裝置；⑤道岔為礦車(chē)運(yùn)行方向的引導(dǎo)裝置。

2.2 工作原理

工作原理如下：打開(kāi)控制閥，壓縮空氣通過(guò)高壓管從氣缸活塞的上端進(jìn)入，推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，活塞帶動(dòng)連桿將道岔拉起合實(shí)，即可以安全行車(chē)；反之，關(guān)閉控制閥，則道岔張開(kāi)。

3 技術(shù)指標(biāo)

道岔分為單開(kāi)、對(duì)稱和渡線3種，質(zhì)量在300kg-2500kg

之間，要推動(dòng)其轉(zhuǎn)轍，需要的工作推力只要克服與地面的摩擦力即可，大約在500N-1000N之間，為保證其可靠動(dòng)作，取1000N作為工作推力計(jì)算。

選擇適合的氣缸，在壓縮空氣的作用下要能完全推動(dòng)道岔。考慮到井下環(huán)境狹窄，選擇體積小、行程必須達(dá)到道岔轉(zhuǎn)轍行程（即80-110mm）的活動(dòng)軸。

4 安裝與使用

4.1 安裝調(diào)試

在道岔接近風(fēng)源一側(cè)挖500×300×250基礎(chǔ)坑，四周用水泥打平，在遠(yuǎn)離道岔的方向預(yù)埋固定氣缸吊耳的固定件；然后將氣缸吊耳安裝在固定件上，用聯(lián)動(dòng)桿將氣缸活塞桿與道岔橫桿連接；最后再用高壓管接三位四通閥到氣缸上；用10mm厚鋼板將基礎(chǔ)坑蓋住，以保護(hù)氣缸。連接現(xiàn)場(chǎng)外接氣源，氣路連接應(yīng)保證無(wú)泄漏。

三位四通閥經(jīng)風(fēng)管分別接通大巷風(fēng)管和氣缸，缸體必須可靠的固定在軌道一側(cè)，嚴(yán)防松動(dòng)，不得妨礙車(chē)輛駛過(guò)。聯(lián)動(dòng)桿長(zhǎng)度要合適，與缸體和軌道的焊接牢固，能承受車(chē)輛的劇烈沖擊。

4.2 操作使用

①本設(shè)備接通氣源前，先檢查道岔滑床板有無(wú)東西，若有必須清理干凈；②扭動(dòng)三位四通閥手把60°氣缸推動(dòng)道岔，道尖合攏，礦車(chē)按道岔引導(dǎo)方向運(yùn)行。往回扭動(dòng)三位四通閥手把60°氣缸拉動(dòng)道岔，道尖復(fù)位。

4.3 使用注意事項(xiàng)

①首先要保證氣源氣壓穩(wěn)定，保證在0.4MPa以上；②操作二位四通閥時(shí)，道岔上嚴(yán)禁站人；③道岔滑床板要經(jīng)常潤(rùn)滑，以減小氣缸運(yùn)行阻力。

4.4 維護(hù)與保養(yǎng)

氣動(dòng)扳道器如果不注意維護(hù)保養(yǎng)工作，就會(huì)過(guò)早損壞或頻繁發(fā)生故障，使裝置的使用壽命大大降低，在對(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)針對(duì)發(fā)現(xiàn)的事故苗頭，及時(shí)采取措施，這樣可減少和防止故障的發(fā)生，延長(zhǎng)元件和系統(tǒng)的使用壽命。其主要內(nèi)容是：仔細(xì)檢查各處泄露情況，緊固松動(dòng)的螺釘和管接頭，檢查閥門(mén)切換動(dòng)作的可靠性，檢查氣缸活塞桿的質(zhì)量以及一切從外部能夠檢查的內(nèi)容。維護(hù)工作可以分為經(jīng)常性的維護(hù)工作和定期的維護(hù)工作。維護(hù)工作應(yīng)有記錄，以利于今后的故障診斷和處理。

5 應(yīng)用效果

①該裝置采用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，尖軌易保持恒定側(cè)壓力，尖軌密貼性能和擠岔保護(hù)性能好，可有效解決車(chē)輛通過(guò)道岔時(shí)發(fā)生竄車(chē)及掉道現(xiàn)象；②該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝方便、維修量小、動(dòng)作可靠，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、性能優(yōu)良的道岔控制器；③該裝置的使用，解決了傳統(tǒng)人工扳道岔的困難，極大地減輕了職工的工作強(qiáng)度，并有效地避免作業(yè)人員在人工扳道岔往復(fù)行走過(guò)程中易造成人身傷害事故，進(jìn)一步提高了作業(yè)人員的安全系數(shù)；④該裝置自投入使用以來(lái)，不僅有效地提高了職工的工時(shí)利用率，而且還大大提高了車(chē)輛的運(yùn)輸效率，取得了較好的社會(huì)效益，適合在煤礦井上下軌道運(yùn)輸線路廣泛推廣使用。

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作者簡(jiǎn)介：張靜波（1979-），男，山西臨汾人，助理工程師，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事機(jī)電運(yùn)輸管理工作；蘇偉（1969-），男，河南舞陽(yáng)人，助理工程師，畢業(yè)于鄭州礦務(wù)局職工大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事機(jī)電運(yùn)輸管理工作。