探析平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)在煤礦架空乘人裝置中的設(shè)計

摘要：平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)是煤礦架空乘人裝置中非常關(guān)鍵的部分，其設(shè)計理念和設(shè)計方法在國外已經(jīng)比較成熟，但是國內(nèi)關(guān)于這方面的介紹還不是很多，文章圍繞某平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)對其進行探討，該裝置已經(jīng)應(yīng)用于很多煤礦中，經(jīng)過事實證明效果良好。

關(guān)鍵詞：平面轉(zhuǎn)彎；煤礦；架空乘人；設(shè)計

中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）21-0017-01

如何在復(fù)雜的礦下巷道中不摘掉椅子而直接順利的通過彎道，一直是個技術(shù)難題，如果能夠破解這個技術(shù)難題，將有助于減輕井下工人的勞動強度，并且能夠節(jié)約設(shè)備的運行成本，因此必須要研究如何恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計出平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)。本文將圍繞這個問題進行技術(shù)上的探討。

1平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)的設(shè)計思路來源及設(shè)計方法

零速度上下車裝置。在設(shè)計平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)時，可以通過參考零速度上下車裝置，零速度上下車裝置的導(dǎo)軌比較特殊，導(dǎo)軌的兩個導(dǎo)軌面成一定的角度傾斜，為了使鋼絲繩能夠在導(dǎo)軌面上穿過，在導(dǎo)軌面的底部進行了開槽處理，當(dāng)鋼絲穿過以后，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌與鋼絲繩之間的傾斜角度，使其與鋼絲成一定的夾角。其工作過程是：在架空乘人裝置不停車的狀態(tài)下將抱索器放在導(dǎo)軌上，松開開關(guān)閘以后，抱索器會自動的滑落到鋼絲繩上面，依靠摩擦力與鋼絲繩一起運動。從上面的介紹可以看出，在整個運行過程中，抱索器的設(shè)計是整個設(shè)備的關(guān)鍵部分。抱索器的兩對滾輪是對稱的，并且在頂部裝有橡膠墊子，當(dāng)抱索器滑落到鋼絲繩上時，橡膠墊子就會與鋼絲繩接觸，由于重力的原因，鋼絲繩與橡膠墊子之間會存在比較大的摩擦力，在這種情況下，鋼絲繩運動就會帶動抱索器一起運動；當(dāng)抱索器位于導(dǎo)軌上的時候，則抱索器與軌道之間的接觸運動就靠兩側(cè)的輪子來完成，抱索器的輪子在軌道上運動。其具體運動過程為：抱索器與吊椅連接，首先將抱索器放到導(dǎo)軌上，然后要下井的人員坐在吊椅上，由于導(dǎo)軌處于一個傾斜的角度，松開控制閘以后，由于人的重力作用，克服抱索器輪子與導(dǎo)軌之間的摩擦力，向下滑，當(dāng)滑到鋼絲繩上面的時候，由于橡皮墊，與鋼絲繩之間產(chǎn)生摩擦力，當(dāng)摩擦力增大到了一定程度后，鋼絲繩運動時就能帶動抱索器一起運動從而帶動吊椅一起運動，當(dāng)運動到終點以后，進入下車裝置的導(dǎo)軌。

2平面轉(zhuǎn)彎裝置的設(shè)計

根據(jù)上文對零速度上下車裝置比較詳細(xì)的分析介紹，依據(jù)它的設(shè)計理念，結(jié)合礦井的實際情況，可以對煤礦架空乘人裝置的平面轉(zhuǎn)彎裝置進行設(shè)計。從整體的安全性考慮，空架乘人裝置的上車段導(dǎo)軌和下車段的導(dǎo)軌應(yīng)該是直線狀態(tài)，以便于減小上車下車的沖擊，使設(shè)備的整體平穩(wěn)性很好，并且在導(dǎo)軌上開槽，方便鋼絲繩的順利穿過，中間的導(dǎo)軌則應(yīng)該根據(jù)煤礦內(nèi)巷道的具體情況匹配相應(yīng)的角度及方向，最后將上下車的導(dǎo)軌和中間的導(dǎo)軌通過合適的方法連接成為一個整體。依據(jù)具體情況具體分析、取長補短的原則，架空乘人裝置的上下車部分模仿了零速度上下車裝置的設(shè)計，但是中間部分卻不能完全模仿，因為兩種裝置在這個階段面臨的實際工作情況不相同，礦井的環(huán)境更加復(fù)雜、惡劣。平面轉(zhuǎn)彎裝置的導(dǎo)軌在進行安裝的時候，必須要與鋼絲繩分離開，不能接觸，并且鋼絲繩的高度要高于導(dǎo)軌的兩端，但是在導(dǎo)軌的中間階段，導(dǎo)軌又必須高于鋼絲繩，只有這樣才能保證抱索器既可以順利的使鋼絲繩滑落到導(dǎo)軌的軌道中，又可以方便地從導(dǎo)軌滑到鋼絲繩。為了達(dá)到這個設(shè)計要求，必須要從兩個角度進行考慮：①在設(shè)計時必須根據(jù)導(dǎo)軌段的實際長度將導(dǎo)軌進行傾斜設(shè)計，并且要盡量保證傾斜的方向與運行方向之間的一致性；②為了達(dá)到上面所要求的在不同階段鋼絲繩高度與導(dǎo)軌高度之間的關(guān)系，可以采取這樣的方式，在導(dǎo)軌的前端使用托輪將鋼絲繩托起來，在導(dǎo)軌的中端用托輪將它壓下去，在轉(zhuǎn)彎處使用抗繩輪，最終達(dá)到繩軌分離。抱索器帶坐著吊椅上的工作人員運行到需要轉(zhuǎn)彎的地方時，抱索器從鋼絲繩進入導(dǎo)軌，依靠輪子滑動前進，完成后從導(dǎo)軌進入鋼絲繩，依靠摩擦力，與繩子一起運動。抱索器是一個重要的部件，因此很有必要對它在轉(zhuǎn)彎時候的受力情況進行分析。

3抱索器在轉(zhuǎn)彎時的運動分析

抱索器處于彎道時，其簡圖如圖1所示。

從上面的簡圖可以看出，滑輪分別受到了離心力、摩擦力、重力、支承反力等的作用，受力情況比較復(fù)雜。當(dāng)抱索器在導(dǎo)軌上運動時，它沿切線的運動速度與鋼絲繩給它的運行初速、滾輪與軌道之間的摩擦力大小、導(dǎo)軌的傾斜程度等息息相關(guān)。從圖中可以看出，根據(jù)對抱索器在轉(zhuǎn)彎時的運動分析情況來看，摩擦力、重力、支承反力都屬于客觀受力，因此有必要對抱索器在軌道上拐彎的時候收到的離心力進行分析，根據(jù)離心力的計算公式（離心力的計算公式為：質(zhì)量×速度的平方/運動半徑），以及由于兩條軌道存在一定的距離，可知抱索器在轉(zhuǎn)彎處運動時兩個軌道上所受到的離心力是不相同的，但是離心力的大小與抱索器拐彎運動的穩(wěn)定性息息相關(guān)，若沒有在設(shè)計轉(zhuǎn)彎機構(gòu)時考慮到離心力，則有可能造成抱索器脫軌的危險，造成人身或者經(jīng)濟方面的損失。由公式可知，離心力與物體的質(zhì)量大小、速度大小的平方成正比，與轉(zhuǎn)彎的半徑成反比，從理論的角度上來說，要想實現(xiàn)抱索器的運動平穩(wěn)性和安全性，可以通過調(diào)節(jié)這幾個參數(shù)來對離心力進行調(diào)節(jié)。由于抱索器在軌道的滾動速度在設(shè)計上要求與索道的速度保持一致（若是不一致，當(dāng)從軌道進入索道的時候，可能會由于慣性力的存在造成事故），所以在進行設(shè)計的時候要盡量促使轉(zhuǎn)彎半徑大一些，另外，在設(shè)計時必須要注意關(guān)鍵元器件的壽命，例如滾輪等，盡量避免事故的發(fā)生。

4結(jié)語

本文首先敘述了煤礦架空乘人裝置的特點和意義，從而引出了平面轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)這一關(guān)鍵部分設(shè)計，介紹了零速度上下車裝置的定義、特點等，在后面的平面轉(zhuǎn)彎機構(gòu)中引用了設(shè)計理念，介紹了抱索器在轉(zhuǎn)彎階段的受力情況，以期能對相關(guān)的技術(shù)人員有一定的借鑒作用。

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