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煤礦斜井人車斷繩安全裝置研究

文檔作者：任立剛楊維平文檔來源：昆明理工大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月28日
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2010年第2期 煤炭工程
煤礦斜井人車斷繩安全裝置研究
任立剛，楊維平
(昆明理工大學(xué)機電工程學(xué)院，云南昆明65~93)
摘要：敘述了一種新型的煤礦斜井人車楔形增力斷繩安全保護(hù)裝置的工作原理，并結(jié)合實
例進(jìn)行了試驗。結(jié)果表明，該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，動作靈敏、迅速，鎖緊安全可靠等優(yōu)
越的技術(shù)性能。
關(guān)鍵詞：斜井人車；安全裝置；楔形增力
中圖分類號：TD529 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671—0959(2010)02_I)105_()2
1 概 述 增力斷繩安全裝置的研究與應(yīng)用。
利用煤礦斜井人車運送人員可大大減少井下作業(yè)人員
的體力消耗，然而在煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦斜井人車運輸
的斷繩跑車現(xiàn)象時有發(fā)生。一旦發(fā)生跑車，往往發(fā)展成為
人車惡性事故，造成設(shè)備損壞，人員傷亡。長期以來，地
質(zhì)勘探和煤礦斜井防止斷繩跑車，一直是煤礦斜井人車設(shè)
計和管理人員最為關(guān)心的問題之一，煤礦斜井?dāng)嗬K跑車原
因有以下幾種情況：
1)在提升過程中鋼繩與鋪設(shè)在斜井上的地滾、枕木或
巖石摩擦，表面嚴(yán)重磨損，當(dāng)鋼絲的折斷根數(shù)超過規(guī)定后
又未及時更換，因此在重載提升時超過鋼繩強度而導(dǎo)致鋼
繩拉斷。
2)長期使用的鋼繩經(jīng)反復(fù)彎曲拉伸發(fā)生疲勞拉斷。
3)井巷中的涌水長期腐蝕鋼繩降低了鋼繩的強度。
4)鋼繩在提升中超過允許的沖擊載荷。
5)工人操作偶然疏忽，將未掛好鉤的礦車推入井下。
6)中途運行時掛鉤跳脫。
因此，對斜井人車進(jìn)行斷繩安全保護(hù)裝置的研究非常
重要。目前常見的斷繩安全保護(hù)裝置的主要形式有重力夾
緊式和彈簧夾緊式。重力夾緊式安全裝置依靠重錘的重量
產(chǎn)生夾緊力，其夾緊力恒定，所要求重錘的重量較大，結(jié)
構(gòu)尺寸較大，斷繩信號需要一定的轉(zhuǎn)換機構(gòu)來使重錘動作，
過多的中間環(huán)節(jié)使裝置的可靠性降低。彈簧夾緊式依靠彈
簧恢復(fù)力產(chǎn)生夾緊力，夾緊力隨彈簧的伸長而減少，所要
求的彈簧剛度加大，彈簧力需要一定的放大機構(gòu)轉(zhuǎn)換至夾
鉗上，結(jié)構(gòu)尺寸加大。因此有必要研制一種依靠斜井人車
下滑力產(chǎn)生夾緊力的斷繩安全保護(hù)裝置，并將是否斷繩直
接與該裝置動作與否相聯(lián)系。
本文在分析煤礦斜井人車跑車原因及剛性制動和吸能
制動兩種制動原理的基礎(chǔ)上，重點介紹煤礦斜井人車楔形
2 楔形增力斷繩安全裝置及工作原理
煤礦斜井人車楔形增力斷繩安全裝置的工作原理如圖1
所示。在機構(gòu)中有一個楔形箱8和兩個抱爪6，當(dāng)纜車的牽
引綱絲繩5正常工作時(裝置在雙點畫線位置)，彈簧2被
牽引綱絲繩所產(chǎn)生的拉力壓縮，抱爪被搖桿4帶動離開楔
形箱，纜車可以正常運行。當(dāng)牽引綱絲繩拉斷時，壓縮彈
簧2迅速推動滑塊1左行，在連桿3的作用下，搖桿4繞支
點逆時針轉(zhuǎn)動，帶動抱爪6進(jìn)入到楔形箱8內(nèi)，楔形箱焊
接在纜車車體上，因此楔形箱隨纜車在自重下往下滑行，
抱爪在彈簧力的作用下，其運動方向剛好與纜車的運行方
向相反，則抱爪與楔形箱就越楔越緊，抱爪對軌道或承載
繩的擠壓力也就越來越大，產(chǎn)生了巨大的阻力，迫使纜車
迅速停止在軌道或承載繩上，實現(xiàn)安全鎖死(卡住)。
1滑塊2彈簧
8楔形箱
(與箱體聯(lián)
為—體)
圖1 煤礦斜井人車楔形增力斷繩安全裝置
原理示意圖
收稿日期：2009—05—09
作者簡介：任立剛(1984一)，男，河南駐馬店人，2006年畢業(yè)于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)機械化及自動化專業(yè)，現(xiàn)在主要
研究方向為機械制造及其自動化。
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煤炭 工 程 2010年第2期
3 斷繩保護(hù)裝置斷繩試驗分析
運用上面介紹的煤礦斜井人車楔形增力斷繩安全裝置
工作原理設(shè)計的安全裝置如圖2所示。
3．1 試驗前的準(zhǔn)備工作
1)試驗地點應(yīng)選在煤礦斜井人車運行的下部。
2)在試驗地點下部5～6m處，應(yīng)加設(shè)牢固的密集支
柱，并堆放滿木屑的麻袋等緩沖物，或者設(shè)有其它形式的
擋車裝置。
3)重載試驗時按煤礦斜井人車滿載乘人數(shù)量準(zhǔn)備足夠
的麻袋，每袋裝砂70kg(相當(dāng)于一個乘客的重量)，并均布
在座位上。
4)試驗前首先對煤礦斜井人車各部件的聯(lián)結(jié)及其靈活
性進(jìn)行詳細(xì)的檢查。
5)用8號鐵絲一頭與拉桿聯(lián)接，另一頭與車架后部聯(lián)
接，通過拉桿的調(diào)節(jié)螺母調(diào)緊彈簧，使左、右搖桿與軌道
的垂線夾角不小于40。，且抱爪在楔形箱內(nèi)應(yīng)全部張開。
3．2 試驗步驟
1)空車斷繩試驗。在試驗前的準(zhǔn)備工作做好后，將煤
礦斜井人車起動，當(dāng)煤礦斜井人車以正常速度(1．25m／s)下
行至距底部大約10m的距離時，在車上用鋼絲鉗剪斷8號
鐵絲，使抱爪在碟形彈簧的作用下下落自動完成抱軌鎖死，
煤礦斜井人車在軌道上安全停車。
2)重載斷繩試驗。在試驗前的準(zhǔn)備工作做好后，每個
座位上放置70kg的砂袋，將煤礦斜井人車起動，當(dāng)煤礦斜
井人車以正常速度(1．25m／s)下行至距底部大約10m的距
離時，在車上用鋼絲鉗剪斷8號鐵絲，使抱爪在碟形彈簧
的作用下下落自動完成抱軌鎖死，煤礦斜井人車在軌道上
安全停車。
3．3 試驗結(jié)果及分析
煤礦斜井人車斷繩安全保護(hù)裝置的性能試驗地點選用
羅平九龍瀑布景區(qū)的地軌纜車軌道。此處的軌道面斜坡角
度為20。，車速為3nJs，牽引煤礦斜井人車的力為70kN，
車空載時總重量為5000kg，進(jìn)行重載實驗時加載車上的砂
為1400kg。實驗測試的煤礦斜井人車斷繩安全保護(hù)裝置性
能的數(shù)據(jù)如表1。
1一支座；2一滑塊；3一連桿；4一軸；5一搖桿；6一軸；7一軸；8一缸體；9一螺桿；1O一導(dǎo)桿；11一纜車底盤
12一機架；l3～楔形箱；14一輪子；l5一牽引鋼絲繩；16一軌道；17一抱爪；18一軌道壓板
圖2 煤礦斜井人車楔形增力斷繩安全裝置總裝圖
表1 煤礦斜井人車斷繩安全保護(hù)裝置性能數(shù)據(jù)
試驗后各數(shù)據(jù)測量 空載試驗后各數(shù)據(jù)測量 重載試驗后各數(shù)據(jù)測量
左、右搖桿與軌道垂線的夾角 42。 5。 d。
抱爪與軌側(cè)面的滑痕長度 抱爪處于楔形箱內(nèi)中央 25cm 35cm
斜鐵磨損情況 斜鐵未磨損 斜鐵磨損正常 斜鐵磨損正常
通過對空載和重載斷繩實驗表明，由抱爪楔入楔形箱與
軌跡的楔形空間產(chǎn)生的摩擦力形成制動力，它隨下滑力的增
大而增大，鎖緊安全可靠，完全滿足斷繩時的安全要求。
4 結(jié)論
由于斷繩安全裝置在發(fā)生危險情況時才會起作用，平
時基本不動作，又因為環(huán)境的影響，零件會生銹；因此會
產(chǎn)生運動副在真正用到時可能不靈活的現(xiàn)象。故要求間隔
一段時間就要對安全裝置進(jìn)行保養(yǎng)和試驗，以保持其機構(gòu)
的靈活性。該裝置動作靈活、迅速、且結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，
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值得在地質(zhì)勘探和礦井中推廣使用，以保障生產(chǎn)過程中工
人安全和生產(chǎn)順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張佳文．斜井安全裝置的研究與應(yīng)用[J]．西部探礦工程，
1994，(6)：43～44．
[2] 王海洋．一種斜井人車試驗新方法[J]．煤礦機械，2oo5，
(5)：40．
[3] 樊福漢，楊續(xù)冠，陳風(fēng)．斜井人車的試驗方法[J]．煤礦
機械，2OH05，(3)：54～56． (責(zé)任編輯趙巧芝)

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