單軌吊運行工況分析及改進(jìn)措施

崔東偉，袁猛

（1.山東能源集團(tuán)棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）柴里煤礦，山東 棗莊 277000；2.山東能源集團(tuán)棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）付村煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

單軌吊車是一種沿著特制工字鋼軌道行駛的起重設(shè)備，由各種功能的吊掛車輛組成，牽引動力可以是鋼絲繩、柴油機(jī)、蓄電池或風(fēng)動裝置。它可以用于工業(yè)生產(chǎn)線、倉庫、碼頭等場所的貨物運輸和搬運。單軌吊車可以幫助企業(yè)降低人工成本、提高生產(chǎn)效率，同時也能減少因人為操作而導(dǎo)致的事故風(fēng)險。但由于吊車在長期運輸?shù)倪^程中驅(qū)動輪必然會出現(xiàn)磨損、脫膠現(xiàn)象，如不加以維護(hù)，可能會造成設(shè)備無形中增加配件材料的資金投入，因此，對單軌吊運的工況進(jìn)行分析和改進(jìn)措施的研究具有重要的實際意義。

1 單軌吊運的工況分析

1.1 單軌吊缺乏靈活性

單軌吊車是一種常見的物流運輸設(shè)備，根據(jù)牽引動力可分為柴油機(jī)、繩牽引與電牽引3 種形式。然而，長繩牽引單軌吊由于采用了牽引絞車，未能充分發(fā)揮其多道岔故障、長距離的優(yōu)勢以及應(yīng)用的靈活性，在實際應(yīng)用中受到了一定的限制。過去對牽引電動機(jī)的選擇多為感應(yīng)式或液壓式，存在著運行穩(wěn)定性差、維護(hù)困難等問題，很難滿足當(dāng)前的需要。防爆柴油單軌吊運輸技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于煤礦等輔助交通領(lǐng)域，但在實際應(yīng)用中，若發(fā)動機(jī)的液壓部件自身存在問題，或使用不充分，則會引起漏油、噪音過大、成本高等問題，不但會使車輛性能下降，而且還會使吊車受到嚴(yán)重的損壞，對吊車及駕駛員的安全構(gòu)成巨大威脅。因此，如何在不使用電纜供電的情況下，實現(xiàn)電牽引單軌機(jī)器人起重機(jī)的實際工作范圍，是目前單軌吊研究的一個重要方向。

1.2 單軌吊運行過程中，缺乏可靠制動

在單軌吊的使用中，缺少可靠的剎車系統(tǒng)也是迫切需要解決的問題。與此同時，在起重機(jī)荷載作用下，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的疲勞問題也引起了廣泛的重視。比如，在傾斜巷道上升時，單軌吊的機(jī)車要減速或者剎車，如果工作制動器失效，而又不能及時放入安全制動器，則由于無制動力矩，將導(dǎo)致機(jī)車發(fā)生滑行。同理，單軌吊在工作運行中，在提升材料的過程中，如果不能及時啟動工作閘，也會由于沒有制動力矩而出現(xiàn)下滑。

2 改進(jìn)措施

2.1 對安防措施的改善

為解決鋼絲繩牽引式單軌吊在使用中出現(xiàn)的一些問題，我們從技術(shù)上加以改進(jìn)，并制定了如下作業(yè)規(guī)程。首先，施工場地要堅固、平整，支撐腿要牢固，在旋轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)不能有障礙。其次，制定了設(shè)備作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制訂了設(shè)備作業(yè)指導(dǎo)書，并對其進(jìn)行了嚴(yán)格的要求，以保證作業(yè)的安全性。同時，當(dāng)2 個以上的吊車吊運同一個貨物時，一定要使鋼索垂直，每一個吊車的提升和下降要同步，并且不能超出其額定承載力。鋼絲繩牽引單軌吊車與調(diào)盤絞車、普通無極繩絞車在特定地質(zhì)條件下的比較見表1。

表1 鋼絲繩牽引單軌吊車與調(diào)盤絞車、普通無極繩絞車在特定地質(zhì)條件下的比較

在吊裝重物時，首先要把重物吊到離地約10cm 處，然后用繩子把鉤子和吊繩固定好，同時要做好防護(hù)措施，以保證其安全使用。停車時，應(yīng)檢查剎車靈敏度、可靠性、重件捆綁是否緊固，確保一切正常，才能繼續(xù)操作。工作時，請勿搬運重物。在升降過程中，應(yīng)保持平穩(wěn)的速度，使機(jī)體保持平穩(wěn)，避免重心偏移。另外，在工作中，不允許在旋轉(zhuǎn)半徑以內(nèi)的吊桿下站立人員，不允許所起吊的重物自由下落。在輸電線下面工作時，吊桿、吊具、輔助設(shè)備、鋼絲繩等必須與輸電線保持一定的間距。操作人員不能從事任何與本工作無關(guān)的工作，要密切關(guān)注貨物的搬運，如有異常，應(yīng)立即采取緊急行動。

2.2 提高生產(chǎn)效率的措施

在此基礎(chǔ)上，提出了一系列改進(jìn)方案，以提高單軌吊的工作效率。首先，為避免單軌吊在下山過程中出現(xiàn)的安全事故，在減速機(jī)構(gòu)中增設(shè)了反向驅(qū)動的雙向換向器。在單軌吊的停機(jī)狀態(tài)下，反向驅(qū)動的雙向逆變器可以實現(xiàn)正、反向的自鎖，實現(xiàn)安全、準(zhǔn)確地停機(jī)。具體地說，在星輪（被驅(qū)動軸）順時針旋轉(zhuǎn)的情況下，由于摩擦的影響，滾子被楔入楔槽中，從而構(gòu)成了自鎖式；相反，如果星輪是逆時針旋轉(zhuǎn)，則滾筒就會在楔口較窄的地方被楔入，從而形成自鎖式。

這樣，單軌吊就可以穩(wěn)妥地避免滑落事故。并在反螺旋機(jī)構(gòu)與恒定力矩機(jī)構(gòu)間加入一種雙向棘輪機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了對齒輪傳動方向的控制，從而防止了緩沖平臺的彈跳。上、下推拉式裝置采用彈簧自復(fù)位的方式，使得在高空作業(yè)時，不論受多大的力，均不會自行松開，從而極大地提高了作業(yè)的安全性。同時，根據(jù)吊管機(jī)組的工作特點，對其進(jìn)行了剛性結(jié)構(gòu)的改造，使其能夠承載20t以上的物料，從而增強(qiáng)了機(jī)組的安全性能。

2.3 減少維護(hù)費用的方法

通過對單軌吊的日常檢修，能夠及時地發(fā)現(xiàn)并處理好故障，防止小故障發(fā)展為大故障，降低維修費用。對設(shè)備進(jìn)行全面的檢查、調(diào)試、維護(hù)、潤滑與維護(hù)，可有效地降低設(shè)備的損耗，降低故障，提高設(shè)備的利用率。比如，對摩擦傳動輪、制動器、馬達(dá)等零件進(jìn)行定期檢查，并對磨損較大的零件進(jìn)行及時的更換，從而確保了單軌吊的正常運轉(zhuǎn)。單軌吊日常檢修數(shù)據(jù)見表2。

表2 單軌吊日常檢修數(shù)據(jù)

通過對單軌吊的日常檢修，降低維修費用，并提高設(shè)備的利用率。繼續(xù)執(zhí)行這一有效的檢修計劃將有助于保持單軌吊的長期穩(wěn)定運行。

同時，通過做好日常維護(hù)，可以提高單軌吊車的使用壽命，降低維修次數(shù)，降低維修費用。比如，可以對單軌吊的零件進(jìn)行周期性的清潔，同時也可以防止塵土、碎屑等的損壞。在對單軌吊進(jìn)行維護(hù)時，選用高質(zhì)量的零部件，不僅可以確保設(shè)備的使用壽命，而且還可以降低后期的失效與維護(hù)費用。所以，在選購零件時，不能僅僅看價錢，而是要選擇質(zhì)量好、性能穩(wěn)定的零件。利用智能化設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對單軌吊車的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而降低故障和維修成本，還能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并利用智能系統(tǒng)對其進(jìn)行預(yù)警和處理。維護(hù)裝備的技術(shù)水平是維護(hù)裝備的關(guān)鍵，維護(hù)裝備的技術(shù)水平是對裝備故障進(jìn)行準(zhǔn)確、快速判斷的依據(jù)，也是裝備正常運轉(zhuǎn)的有力保證。

3 實施效果評估

3.1 工作面概況

柴里煤礦23606 采區(qū)為刀把式工作面，在開采過程中，必須對其進(jìn)行大、小切眼檢查。要做到這一點，不但要有精準(zhǔn)的量算，還要有熟練的工作人員，在漫長的勞動中不斷努力。隨著工作面推采，補(bǔ)運輸巷每日都要進(jìn)行溜子槽的回撤，其運輸量相對較大，同時由于巷道空間受限，其變形更為嚴(yán)重，常發(fā)生“邊擴(kuò)邊退”的現(xiàn)象，給煤礦的安全、高效生產(chǎn)造成了很大的困難。原車道也無法裝設(shè)履帶，使絞盤無法進(jìn)行溜子槽、減速箱、引擎等主要設(shè)備的全面運送；后退的溜子溝很難向外轉(zhuǎn)，增加了礦工的勞動強(qiáng)度，還對工作面的正常推進(jìn)產(chǎn)生了直接的影響。為了提高生產(chǎn)效率，確保安全，一定要拓寬生產(chǎn)工作思路，挖掘內(nèi)部潛力，從根本上解決工作面合茬前后，綜機(jī)設(shè)備完全退出過程中存在的問題。為此，本煤礦大力推廣采用絞式鋼絲繩牽引的單軌起重機(jī)輸送新技術(shù)。在柴里礦，由于采煤技術(shù)的限制，如何安全、迅速、高效地拆除合茬前后的綜采設(shè)備，是我們礦井目前面臨的一個重大課題。

3.2 技術(shù)優(yōu)化

針對礦井單軌吊打運系統(tǒng)的實際情況，該礦機(jī)電管理制定了4 項管控措施，以保障單軌吊打運系統(tǒng)暢通高效。這4 項措施體現(xiàn)了該礦機(jī)電管理的專業(yè)性，下面將對這些措施進(jìn)行詳細(xì)介紹。

首先，建立微信工作群，要求各施工單位提前一個小班將物料明細(xì)發(fā)至工作群，相關(guān)單位按照排定的計劃有序運輸物資到井下指定地點，提高溝通效率。這項措施充分利用了現(xiàn)代化通信技術(shù)，通過微信工作群實現(xiàn)了物資信息的快速傳遞和溝通，有效提高了溝通效率，為單軌吊打運系統(tǒng)的暢通高效提供了有力保障。

其次，合理利用車場。該礦在煤上口車場規(guī)范物料周轉(zhuǎn)停放位置，充分發(fā)揮主道與副道的作用，在現(xiàn)場配置電機(jī)車，及時轉(zhuǎn)運停放車皮，主輔道循環(huán)使用，兩股軌道循環(huán)周轉(zhuǎn)。這項措施體現(xiàn)了該礦機(jī)電管理的專業(yè)性和良好的管理水平，通過對車場的規(guī)范管理和合理利用，有效提高了物資周轉(zhuǎn)效率和單軌吊打運系統(tǒng)的暢通性。

第三，規(guī)范單軌吊斜巷打運避讓要求，原則上輕車讓重車。在斜巷打運時提前通過電話溝通，按現(xiàn)場信號指定行車、避讓，避免出現(xiàn)堵車現(xiàn)象。這項措施體現(xiàn)了該礦機(jī)電管理的專業(yè)性和對安全的高度重視，通過規(guī)范斜巷打運和避讓要求，降低了事故發(fā)生的風(fēng)險，保障了人員和設(shè)備的安全。

最后，規(guī)范單軌吊檢修。要求各施工單位嚴(yán)格按照劃分的單軌吊檢修硐室及時間段，依次進(jìn)行檢修，在檢修現(xiàn)場配足配齊專業(yè)檢修人員、工具和零配件，保證檢修質(zhì)量，確保檢修效率有提升、檢修質(zhì)量有保障。這項措施體現(xiàn)了該礦機(jī)電管理的專業(yè)性和對設(shè)備維護(hù)的高度重視，通過規(guī)范單軌吊檢修流程和配備專業(yè)人員和工具，提高了檢修效率和質(zhì)量，保障了設(shè)備的正常運行。

3.3 改進(jìn)效果評估結(jié)果分析

為此，該礦機(jī)電管理根據(jù)井下現(xiàn)場實際情況，制定了4 項管控措施，切實保障單軌吊打運系統(tǒng)暢通高效。單軌吊運行工況見表3。

表3 單軌吊運行工況

通過表3 可以看出，絞車式鋼絲繩牽引單軌吊運輸系統(tǒng)在煤礦等井下或地下運輸場所具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其適應(yīng)性強(qiáng)、高效節(jié)能、運行平穩(wěn)、自動化程度高、維護(hù)成本低等性能特點，使得其成為井下輔助運輸裝備的首選之一。絞車式鋼絲繩牽引單軌吊運輸系統(tǒng)的優(yōu)勢表現(xiàn)及集約費用見表4。

通過表4 可以看出，絞車式鋼絲繩牽引單軌吊運輸系統(tǒng)在23606 工作面的使用具有多重優(yōu)點，包括適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)省設(shè)備投入、節(jié)省人員、使用方便、安全性高、減少運輸空間影響和提高運輸工效等。這些優(yōu)點不僅大大提高了運輸效率，也降低了成本，為煤礦等井下或地下運輸場所帶來了非常實用的輔助運輸裝備。

在礦領(lǐng)導(dǎo)的重視下，通過對綜（采）放工作面絞車式鋼絲繩牽引單軌吊運輸系統(tǒng)新工藝的探索和實踐，在確保安全生產(chǎn)和施工質(zhì)量的前提下，確保了技術(shù)改進(jìn)和生產(chǎn)運行兩不誤。該方案可有效地提高回采效率，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果，為回采安全、快速回采提供了技術(shù)保證，具有較強(qiáng)的推廣價值。通過對礦井的治理，使礦井達(dá)到了安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益“雙豐收”的目的。

4 結(jié)語

改進(jìn)后的單軌吊車性能較為穩(wěn)定，且操作簡單，整車全年耗費較低，真正實現(xiàn)了低碳環(huán)保、低耗能的經(jīng)濟(jì)運行，也能夠充分彰顯以人為本的設(shè)計理念，當(dāng)前柴里煤礦推采的技術(shù)縮短了撤除時間，為工作面的原煤生產(chǎn)節(jié)省了操作時間，為全年生產(chǎn)計劃提供了有力保障，且該公司也充分促進(jìn)了該單軌吊技術(shù)優(yōu)化工藝的優(yōu)越性。