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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(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(jī)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(shí)
例進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，動(dòng)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(yùn)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(yùn)輸
的斷繩跑車現(xiàn)象時(shí)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(jì)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(shí)更換，因此在重載提升時(shí)超過鋼繩強(qiáng)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(qiáng)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(yùn)行時(shí)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(jī)構(gòu)來使重錘動(dòng)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(jī)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(dòng)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(dòng)和吸能
制動(dòng)兩種制動(dòng)原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)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(jī)構(gòu)中有一個(gè)楔形箱8和兩個(gè)抱爪6，當(dāng)纜車的牽
引綱絲繩5正常工作時(shí)(裝置在雙點(diǎn)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(dòng)離開楔
形箱，纜車可以正常運(yùn)行。當(dāng)牽引綱絲繩拉斷時(shí)，壓縮彈
簧2迅速推動(dòng)滑塊1左行，在連桿3的作用下，搖桿4繞支
點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向剛好與纜車的運(yùn)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(shí)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(jī)械化及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在主要
研究方向?yàn)闄C(jī)械制造及其自動(dòng)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(yàn)分析
運(yùn)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(jì)的安全裝置如圖2所示。
3．1 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
1)試驗(yàn)地點(diǎn)應(yīng)選在煤礦斜井人車運(yùn)行的下部。
2)在試驗(yàn)地點(diǎn)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(yàn)時(shí)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(gè)乘客的重量)，并均布
在座位上。
4)試驗(yàn)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(yàn)步驟
1)空車斷繩試驗(yàn)。在試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作做好后，將煤
礦斜井人車起動(dòng)，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(shí)，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(dòng)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(yàn)。在試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作做好后，每個(gè)
座位上放置70kg的砂袋，將煤礦斜井人車起動(dòng)，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(shí)，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(dòng)完成抱軌鎖死，煤礦斜井人車在軌道上
安全停車。
3．3 試驗(yàn)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(yàn)地點(diǎn)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(shí)總重量為5000kg，進(jìn)行重載實(shí)驗(yàn)時(shí)加載車上的砂
為1400kg。實(shí)驗(yàn)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(jī)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(yàn)后各數(shù)據(jù)測量 空載試驗(yàn)后各數(shù)據(jù)測量 重載試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)的安全要求。
4 結(jié)論
由于斷繩安全裝置在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)才會起作用，平
時(shí)基本不動(dòng)作，又因?yàn)榄h(huán)境的影響，零件會生銹；因此會
產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)副在真正用到時(shí)可能不靈活的現(xiàn)象。故要求間隔
一段時(shí)間就要對安全裝置進(jìn)行保養(yǎng)和試驗(yàn)，以保持其機(jī)構(gòu)
的靈活性。該裝置動(dòng)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(yàn)新方法[J]．煤礦機(jī)械，2oo5，
(5)：40．
[3] 樊福漢，楊續(xù)冠，陳風(fēng)．斜井人車的試驗(yàn)方法[J]．煤礦
機(jī)械，2OH05，(3)：54～56． (責(zé)任編輯趙巧芝)

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