架空乘人裝置斷軸保護(hù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱福文++李玉娟++董慶偉++王洪恩

摘 要：架空乘人裝置是一種常用的礦井運(yùn)輸承人設(shè)備，其機(jī)頭機(jī)尾一般安裝于巷道支架上，形成架空式安裝，猴車的驅(qū)動(dòng)輪通過驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸同時(shí)縱向承載著驅(qū)動(dòng)輪的重量，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸老化或受力過猛時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂，造成驅(qū)動(dòng)輪墜落，造成安全事故。通過充分論證和探討，設(shè)計(jì)和加裝了驅(qū)動(dòng)輪防脫落防擺動(dòng)裝置，滿足了《煤礦安全規(guī)程》（2016）“架空乘人裝置應(yīng)當(dāng)有斷軸保護(hù)措施”的要求，并以極低的造價(jià)滿足了目前生產(chǎn)和安全需要。

關(guān)鍵詞：架空乘人裝置 驅(qū)動(dòng)輪 斷軸 保護(hù)

中圖分類號(hào)：TD563 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（b）-0015-02

Design and Application of Off Axis Protection for Overhead Passenger Device

Zhu Fuwen Li YuJuan Dong Qingwei Wang Hon gen

（Jiaozuo Coal Industry Co，Ltd.，He`nan and Energy&Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Jiaozuo He`nan ，454002， China）

Abstract：Aerial passenger device is a kind of common people for mine transportation equipment， through the design and installation of the driving wheel anti off anti swing device of coal mine safety regulations of the "satisfaction" （2016） "aerial passenger device should have broken shaft protection measures" requirements， and at a very low cost to meet the current production and safety need.

Key Words：Overhead passenger device；Driving wheel；Broken shaft；Protect

架空乘人裝置主要用于礦井斜巷、平巷運(yùn)送人員，其工作原理類似于地面旅游索道。它采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)上的摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，采用架空的無極循環(huán)鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進(jìn)行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的撓度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環(huán)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送人員的目的。

由于架空乘人裝置具有運(yùn)行安全可靠、人員上下方便、操作簡單、維護(hù)方便、動(dòng)力消耗小、輸送效率高、一次性投資低等特點(diǎn)，作為一種新型的現(xiàn)代化礦山人員輸送設(shè)備，近年來得到廣泛應(yīng)用。但任何事物都不是十全十美的，近年來架空乘人裝置也出現(xiàn)過幾次事故，為進(jìn)一步加強(qiáng)管理，《煤礦安全規(guī)程》（2016版）第三百八十三條規(guī)定：“架空乘人裝置應(yīng)當(dāng)有斷軸保護(hù)措施”。

1 斷軸保護(hù)裝置的應(yīng)用背景

斷軸保護(hù)措施，主要是指發(fā)生斷軸時(shí)防止?fàn)恳K驅(qū)動(dòng)輪飛出的保護(hù)裝置。驅(qū)動(dòng)主軸的設(shè)計(jì)一般都有足夠的安全系數(shù)，但是井下環(huán)境比較惡劣，且部分架空乘人裝置運(yùn)行時(shí)間長，負(fù)載大（特別是采用摩擦式可摘掛抱索器，沒有控制好乘人間距造成超載時(shí)），驅(qū)動(dòng)主軸是承受負(fù)載最大的部件，同時(shí)承受驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需的大扭矩及沿鋼絲繩方向的徑向拉力，還時(shí)常會(huì)受到一些沖擊載荷，這些因素都可能會(huì)縮短主軸的使用壽命，產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，所以現(xiàn)有的架空乘人裝置仍存在較大的安全隱患，需增加一種可靠的安全保護(hù)裝置，防止這樣的事故發(fā)生。

2 設(shè)計(jì)方案

在設(shè)計(jì)方案時(shí)，我們遵循設(shè)計(jì)簡單、操作方便、運(yùn)行高效安全的原則進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。通過2016年新版《煤礦安全規(guī)程》的要求，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠有效防止驅(qū)動(dòng)輪墜落的架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)輪防斷軸脫落防擺動(dòng)裝置。

該架空乘人裝置的驅(qū)動(dòng)輪防脫落防擺動(dòng)裝置，包括上橫梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁，上橫梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁固定形成一個(gè)長方形的固定框架，驅(qū)動(dòng)輪位于固定框架內(nèi)，驅(qū)動(dòng)輪的中心線沿前后水平方向設(shè)置，固定框架上設(shè)有四組防脫防擺動(dòng)卡件，四組防脫防擺動(dòng)卡件繞驅(qū)動(dòng)輪的中心呈周向均勻布置，其中兩組防脫防擺動(dòng)卡件位于上橫梁的底部，另外兩個(gè)防脫防擺動(dòng)卡件位于下橫梁的頂部。

下橫梁上的一組防脫防擺動(dòng)卡件包括兩個(gè)工字型的限位塊，兩個(gè)限位塊沿前后方向并排固定在固定框架下側(cè)邊的前側(cè)和后側(cè)，兩個(gè)限位塊之間的距離大于驅(qū)動(dòng)輪的厚度；驅(qū)動(dòng)輪的外緣位于兩個(gè)限位塊之間。

控制部分包括控制器、壓力傳感器和斷路開關(guān)，壓力傳感器設(shè)置在下橫梁的頂部且位于兩組防脫防擺動(dòng)卡件之間，控制器安裝在左縱梁上，斷路開關(guān)安裝在限位塊的側(cè)表面，控制器分別通過數(shù)據(jù)線與壓力傳感器和斷路開關(guān)連接。

綜上所述，本斷軸保護(hù)的固定框架安裝在礦井內(nèi)的吊架上，驅(qū)動(dòng)輪由四組防脫防擺動(dòng)卡件限制位置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪斷軸時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪掉落在防脫防擺動(dòng)卡件上，不會(huì)脫落，造成意外事故發(fā)生，而且四組防脫防擺動(dòng)卡件可以防止驅(qū)動(dòng)輪在工作時(shí)的擺動(dòng)；另外在固定框架上裝有壓力傳感器，當(dāng)斷軸發(fā)生時(shí)，壓力傳感器接收到驅(qū)動(dòng)輪的壓力信號(hào)，然后將信號(hào)傳遞給控制器，控制器然后發(fā)出指令關(guān)掉斷路開關(guān)，從而停止架空乘人裝置進(jìn)行工作。

3 實(shí)施項(xiàng)目及內(nèi)容

（1）實(shí)施項(xiàng)目。

①將架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)輪固定在長方形防斷軸脫落防擺動(dòng)套架裝置內(nèi)。

②在驅(qū)動(dòng)輪下方安裝壓力傳感器和斷路開關(guān)并與控制器連接。

（2）附圖說明。

（3）具體實(shí)施內(nèi)容。

如圖1、圖2、圖3所示，該架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)輪防脫落防擺動(dòng)裝置，包括控制器4、壓力傳感器7、斷路開關(guān)6、上橫梁8、下橫梁9、左縱梁10和右縱梁11，上橫梁8、下橫梁9、左縱梁10和右縱梁11固定形成一個(gè)長方形的固定框架1，驅(qū)動(dòng)輪2位于固定框架1內(nèi)，驅(qū)動(dòng)輪2的中心線沿前后水平方向設(shè)置，固定框架1上設(shè)有四組防脫防擺動(dòng)卡件，四組防脫防擺動(dòng)卡件繞驅(qū)動(dòng)輪2的中心呈周向均勻布置，其中兩組防脫防擺動(dòng)卡件位于上橫梁8的底部，另外兩個(gè)防脫防擺動(dòng)卡件位于下橫梁9的頂部。

下橫梁9上的一組防脫防擺動(dòng)卡件包括兩個(gè)工字型的限位塊3，兩個(gè)限位塊3沿前后方向并排固定在固定框架1下側(cè)邊的前側(cè)和后側(cè)，兩個(gè)限位塊3之間的距離大于驅(qū)動(dòng)輪2的厚度；驅(qū)動(dòng)輪2的外緣位于兩個(gè)限位塊3之間。

壓力傳感器7設(shè)置在下橫梁9的頂部且位于兩組防脫防擺動(dòng)卡件之間，控制器4安裝在左縱梁10上，斷路開關(guān)6安裝在限位塊的側(cè)表面，控制器4分別通過數(shù)據(jù)線與壓力傳感器7和斷路開關(guān)6連接。

該裝置的固定框架1安裝在礦井內(nèi)的吊架上，驅(qū)動(dòng)輪2由四組防脫防擺動(dòng)卡件限制位置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪2斷軸時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪2掉落在防脫防擺動(dòng)卡件上，不會(huì)脫落造成意外事故發(fā)生，而且四組防脫防擺動(dòng)卡件可以防止驅(qū)動(dòng)輪2在工作時(shí)的擺動(dòng)；另外在固定框架1上裝有壓力傳感器7，當(dāng)斷軸發(fā)生時(shí)，壓力傳感器7接收到驅(qū)動(dòng)輪2的壓力信號(hào)，然后將信號(hào)傳遞給控制器4，控制器4然后發(fā)出指令關(guān)掉斷路開關(guān)6，從而停止架空乘人裝置進(jìn)行工作。

（4）各生產(chǎn)礦井根據(jù)自己使用架空乘人在裝置驅(qū)動(dòng)輪的具體型號(hào)尺寸量身定做固定套架。

4 創(chuàng)新點(diǎn)

此架空乘人裝置主軸斷軸保護(hù)措施改造主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下。

（1）通過加裝架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)輪防脫落防擺動(dòng)裝置后，滿足了2016年新版煤礦安全規(guī)程的要求。

（2）以極低的造價(jià)滿足了目前生產(chǎn)需要。

（3）在方案設(shè)計(jì)、材料選型上，緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際狀況，制作出了結(jié)構(gòu)簡易合理、安全性高、使用方便的裝置。

5 應(yīng)用情況

自7月份驅(qū)動(dòng)輪防脫落防擺動(dòng)裝置在各礦的架空乘人裝置上陸續(xù)加裝后，通過近半年的運(yùn)行，效果良好，保護(hù)試驗(yàn)安全可靠，并獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型專利。

6 效果評(píng)價(jià)

（1）滿足了2016年新版煤礦安全規(guī)程關(guān)于架空乘人裝置“應(yīng)當(dāng)有斷軸保護(hù)措施”的要求。

（2）對(duì)架空乘人裝置主軸形成了全方位的保護(hù)。

①防止了主軸驅(qū)動(dòng)輪的墜落和滑脫。

架空乘人裝置的驅(qū)動(dòng)輪通過驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸同時(shí)縱向承載著驅(qū)動(dòng)輪的重量，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸老化或受力過猛時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪墜落，將造成人員傷亡等安全事故，斷軸保護(hù)裝置安裝后，能夠全方位有效的防止主驅(qū)動(dòng)輪掉落后產(chǎn)生的次生災(zāi)害。

②配備接觸開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障斷電。

在主軸驅(qū)動(dòng)輪下方安裝接觸式開關(guān)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪下墜時(shí)能夠解釋斷電停機(jī)，實(shí)現(xiàn)人員安全運(yùn)輸要求。

（3）節(jié)約成本，開源節(jié)流。

經(jīng)與相關(guān)廠家溝通，一套架空乘人裝置的斷軸保護(hù)需要資金約5萬元，焦煤公司現(xiàn)9對(duì)生產(chǎn)礦井共有架空乘人裝置22部，我們自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成本每套500元左右，共節(jié)約資金約108.96萬元。

參考文獻(xiàn)

[1] 沃磊.架空乘人裝置存在的問題及對(duì)策措施[J].煤炭科技，2014（4）：76-78.

[2] 姚淑清.煤礦架空乘人裝置存在的問題及對(duì)策[J].建井技術(shù)，2013（3）：38-39.

[3] 姜良亮.新型自動(dòng)脫掛式抱索裝置在煤礦井下架空乘人裝置的應(yīng)用研究[J].中國煤炭，2013（1）：70-73.

[4] 許偉.猴車在煤礦應(yīng)用中的問題及對(duì)策研究[J].能源與節(jié)能，2011（11）：93-94.

[5] 王眉林，馮維鈞，高建榮.高速架空乘人系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].中國煤炭，2005（6）：44-45.