礦用單軌吊存在問題與對策

黃英豪 淮河能源集團煤業(yè)分公司謝橋煤礦

輔助運輸是指煤礦井下的運輸除煤炭運輸以外的人員、材料、設(shè)備和矸石等各種運輸?shù)慕y(tǒng)稱。煤礦井下輔助運輸可分為軌道輔助運輸和無軌輔助運輸兩種。軌道輔助運輸以鋪設(shè)雙軌或懸吊單軌為主要特征，采用架線電力、防爆柴油機、蓄電池和鋼絲繩為牽引動力；而無軌輔助運輸則以膠輪或履帶為行走機構(gòu)，采用防爆柴油機、蓄電池等為牽引動力。

一、現(xiàn)行單軌吊運行中存在的問題

（一）容易出現(xiàn)機車下滑

單軌吊機車運行過程中，因為巷道起伏不平，必須采取可靠的制動措施，提高作業(yè)的安全性。單軌吊在傾斜巷道上行過程中，需要減速或制動時，當工作閘失靈，而又未能及時投入保險閘，因無制動力矩，機車將會出現(xiàn)下滑；在單軌吊工作運行，提升物料過程中突然停電時，未能及時使用工作閘的情況下，同樣因無制動力矩下滑；在停車期間，工作閘及保險閘均處于松閘狀態(tài)，機車自身重力作用，也會導(dǎo)致機車下滑，機車下滑時，整個機車一系列裝置連鎖受到影響，引發(fā)極其嚴重事故。

（二）柴油機、繩牽引和電牽引機車的不足

單軌吊車按牽引動力分為柴油機、繩牽引和電牽引3種形式。繩牽引單軌吊由于使用牽引絞車，使其多道岔、長距離的優(yōu)勢及運輸?shù)撵`活性得不到體現(xiàn)。致使其應(yīng)用受到一定程度的限制。目前防爆柴油機單軌吊運輸在煤礦輔助運輸中得到了廣泛的應(yīng)用，但是使用過程中由于機車液壓件本身的質(zhì)量問題和使用維護不到位，導(dǎo)致機車漏油、噪聲大、成本高、排出的廢氣有少量污染和異味。電牽引單軌吊由于電纜的拖拽距離有限，限制了單軌吊的運動范圍，只能起轉(zhuǎn)載作用。

（三）其他問題

單軌吊機車在下坡運行中，由于重力勢能作用，機車抱閘停止時，總不能穩(wěn)定、精確地到達預(yù)期位置點，這也是單軌吊急需解決的一個問題。同時當抱閘停止完畢再啟動時，總會出現(xiàn)機械傳動制動裝置和電氣控制電機的動作不協(xié)調(diào)，出現(xiàn)啟動延時的現(xiàn)象。這種情況下，機車瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力作用，大大縮短機車的整體使用壽命，甚至帶來其他危險性。

二、改進措施探討

（一）防止機車下滑的改進措施

為了預(yù)防單軌吊上坡下滑事故的發(fā)生，下坡運行過程中能及時停車，可以利用機械摩擦自鎖原理，在減速器結(jié)構(gòu)上可以增加一個自鎖裝置——反傳動雙向逆止器，達到防止機車下滑的目的。在單軌吊需要停止運轉(zhuǎn)時，星輪（從動軸）此時作為原動件，順時針轉(zhuǎn)時，滾柱受摩擦力作用被楔緊在楔槽內(nèi)，形成自鎖，隨著星輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，越鎖越緊。同樣星輪逆時針方向轉(zhuǎn)動趨勢時，滾柱體在摩擦力作用下壓向楔槽狹窄部分被楔緊，形成自鎖。反傳動雙向逆止器能夠在反傳動時順時針和逆時針2個方向形成自鎖。這樣單軌吊能夠在正反2個方向上通過自鎖裝置，可靠準確地停車。為減小單軌吊重量和結(jié)構(gòu)尺寸，在單軌吊減速器上安裝反傳動雙向逆止器裝置，大幅度地提高單軌吊的安全性。

（二）蓄電池電牽引單軌吊的投入使用

針對以上柴油機、繩牽引和電牽引3種形式單軌吊使用中存在的問題分析了研制與開發(fā)蓄電池電牽引單軌吊并得到使用。電牽引單軌吊以蓄電池為動力源，用快速插頭，將電源送至防爆電控箱，再經(jīng)電控箱內(nèi)的四象限變頻器處理，把蓄電池提供的直流電逆變成三相交流電，驅(qū)動牽引電機以及油泵電機。牽引電機動力經(jīng)減速機，最終傳遞至摩擦驅(qū)動輪，使摩擦驅(qū)動輪與道軌摩擦產(chǎn)生驅(qū)動力，同時經(jīng)過變頻器的控制實現(xiàn)正反雙向行駛和變頻無極調(diào)速。另一方面油泵電機驅(qū)動液壓油泵工作，使液壓系統(tǒng)建立壓力，提供給起吊梁，完成起吊梁對物料的提升與下放。壓力油也施壓于每組機車驅(qū)動部上的夾緊油缸，來保證摩擦驅(qū)動輪給吊軌足夠的夾緊力，以使摩擦驅(qū)動輪與吊軌摩擦產(chǎn)生驅(qū)動力。機車在平坦或者上坡路段時，依靠蓄電池提供能量來完成牽引工作；機車下坡時，重力勢能使機車產(chǎn)生下滑力，下滑力傳動至電機，使電機旋轉(zhuǎn)處于發(fā)電工況，電能經(jīng)電控箱內(nèi)的四象限變頻器處理后，向蓄電池充電，實現(xiàn)能量回饋制動。

防爆蓄電池單軌吊車有許多不同的型號，如：有用于巷道底板條件差的，能快速運人和運送一些輕型輔料的DX27 型、TXD-25 型防爆蓄電池單軌吊車，有用于掘進距離長、速度快的掘進巷道運輸?shù)腡XD-7 型防爆蓄電池單軌吊車，以及用于大型綜采工作面，運送機重量大機械裝備的DXP40 型、DX6 型和DX80 型防爆蓄電池單軌吊車。

（三）電氣控制的改進方案

電氣控制采用PLC與變頻器配合實現(xiàn)對單軌吊的控制，具有調(diào)速范圍寬、精度高、響應(yīng)速度快和四象限的可逆運行等優(yōu)點，能夠更有效地保證控制系統(tǒng)操作靈活、安全可靠，實現(xiàn)運行狀態(tài)顯示和故障報警功能，能夠使電牽引單軌吊操作簡單，科學(xué)合理。

單軌吊機車在停車時，2個司機室的操作權(quán)是均等的，哪個司機室首先操作，哪個司機室取得操作權(quán)，另一個司機室則失去操作權(quán)，當取得操作權(quán)的司機室操作結(jié)束，即單軌吊車停止運行，2個司機室都又獲得相同的操作機會（司機室顯示器允許操作指示燈亮）。一個司機室操作單軌吊車運行時，另一個司機室正向/反向推桿失效，但急停按鈕、鳴號按鈕可正常操作。

三、單軌吊改進后的應(yīng)用前景分析

改進后的蓄電池單軌吊機車性能穩(wěn)定，操作簡單、故障少、噪音低，全年運行費用低，真正實現(xiàn)了節(jié)能、低耗的經(jīng)濟運行，也體現(xiàn)了現(xiàn)代、環(huán)保、以人為本的設(shè)計理念。

蓄電池單軌吊具有適應(yīng)性強、適用范圍廣、靈活性強、運力大、占用人員少、運輸效率高、安裝維護方便、安全性好等特點。隨著大功率、高效率蓄電池的進一步開發(fā)必將得到更廣泛的應(yīng)用，今后將成為煤礦輔助運輸機械的發(fā)展方向，必將為現(xiàn)代化礦井的生產(chǎn)建設(shè)提供有力的保障。