煤礦用架空乘人裝置制動可靠性的研究

董志遠

摘要：本文通過對架空乘人裝置運行及制動工況的分析，闡述了導致系統發生“飛車”現象的幾種誘因，并從設計、現場調試及用戶使用維護角度提出保證制動可靠性的措施。

關鍵詞：架空乘人裝置；猴車；制動可靠性

煤礦用架空乘人裝置（以下簡稱猴車）是一種新型高效運送煤礦井下工作人員的輔助運輸設備，其具有運行安全可靠、人員運送量大、乘坐方便、一次性投入低等優點。也正是由于其具備的這些優點，現階段各大煤礦集團在安全整頓時均將猴車的應用做為一項重點整改項目來抓，因此近年來猴車市場得到了很大發展。隨著猴車的大量推廣一大批猴車生產廠家迅速崛起，擁有猴車生產資質的廠家很多，然而猴車產品質量卻千差萬別，導致用戶無法根據產品的不同特點，進行有針對性的維護、保養，以至于近年來猴車安全事故時有發生。

為此筆者從制動可靠性相關的幾個問題入手分析導致猴車安全事故的原因。

從狹義上講制動可靠性主要是指制動器的可靠性，即制動器能否正常打開并安全制動。

目前猴車較為常用的末級安全制動器有電液和液壓兩種形式。由于電液推動器的推力、行程限制，在保證足夠的制動力的前提下，一個推動器無法打開制動器，所以電液輪邊制動器通常需要由兩個推動器才能實現開閘動作，如所需制動力較大時可能還需兩個制動器制動，也就是需要四個推動器。其中一個推動器出問題就將出現安全閘無法打開猴車無法正常運行的情況，使制動器的可靠性降低。為此建議末級制動用的安全閘應采用泵站打開，碟簧制動的液壓輪邊制動器。

能可靠地打開只是制動器工作的開始，能夠安全可靠地制動才算真正可靠。

當電動機設計功率小于實際使用功率或乘員未按乘坐要求乘坐，系統超載時，將可能出現主電機無法拖動負載，產生牽引鋼絲繩加速運行的現象，即造成“飛車”。

為了防止飛車造成更大損失，應在系統中設置速度保護，出現“飛車”時，該保護動作使系統停車。

但是當保護動作后，雖然系統得到了停車指令，但是制動系統卻可能無法使猴車立即停止。

造成制動系統不能可靠制動的原因有以下幾種：

（1）制動器本身設計的制動力不足以使系統在滿負荷時停車，即制動力不夠；

（2）制動間隙太大，制動器調試不當或由于長時間運行閘皮磨損后未及時調整制動間隙，使制動器空動時間太長；

（3）僅在減速機高速端設置工作制動器，而沒有設置末級安全制動器時，雖然高速端已正常制動，主電機停止運行，減速器輸入端隨之停止轉動，但由于減速器或低速端聯軸器損壞，造成驅動輪依然處于自由狀態的情況。這會導致鋼絲繩依舊繼續運行，“飛車”事故依舊進行。

從廣義上講制動可靠性不僅僅是指制動器的制動可靠，它還包括系統設計以及維護使用等諸多因素。

在猴車系統張緊力不夠或驅動輪輪襯的摩擦系數不夠的情況下即使制動系統能夠正常制動，“飛車”事故可能仍然得不到控制。為防止出現類似情況，在猴車系統設計時應將防滑設計作為重點來考慮。

《架空索道工程技術規范》（GB50127-2007，4.4.4-1）中有關驅動裝置防滑的安全要求最接近猴車使用工況。

通常情況下摩擦式驅動裝置的防滑安全系數，不得小于1.5；在最不利載荷情況下啟動或制動時，不應小于1.25，并按以下公式計算：

式中：

為此在系統設計時應考慮足夠的張緊力及摩擦系數以防止系統打滑。

系統張緊力不夠可能由兩方面原因造成：

（1）重錘數量不足，難以使鋼絲繩張緊；

（2）張緊小車滑道長度不夠，致使小車到達滑道尾部時仍不能有效提供足夠的張緊力，導致鋼絲繩打滑。

除在設計計算中考慮足夠張緊力外還應在機尾張緊小車前后設置重錘上下限位保護，增加被動安全防護措施，可以在重錘張緊力不足小車前移或滑道長度不夠重錘無法提供足夠張緊力時及時發出停車信號，停機制動，以防出現鋼絲繩打滑現象。

摩擦系數不夠則有可能是然而即使系統張緊力及輪襯摩擦系數足夠時，若輪襯材料選用聚氨酯等熱熔性材料時仍有可能出現打滑情況。

聚氨酯材料最大特點是韌性好、耐磨，但也有其無法克服的弱點，如：熔點低（一般只有100℃，意外情況下，難以保證襯墊的摩擦性能），熱傳導能力非常差（易使摩擦熱聚集及局部溫度升高而影響摩擦系數），橫向鋼性差（受力后變形大，易發生疲勞斷裂），老化周期短。

如果設計人員選用了聚氨酯作為驅動輪輪襯，在發生“飛車”事故或其他可能導致輪襯與鋼絲繩接觸面發熱的情況時，會造成輪襯摩擦系數降低，導致系統打滑。

與熱熔性材料相比，非熱熔性材料則具有受熱不熔化，摩擦系數高而穩定，硬度高，橫向鋼性好，受力后變形小，不易生疲勞斷裂，抗老化能力強，壽命長等諸多優點。

根據摩擦式提升機的工作特點，建議驅動輪襯使用非熱熔性材料，以防止由熱熔性材料受熱后性能突變導致的“飛車”事故。

另外，建議采用聚氨酯等熱熔性輪襯的系統在設計時增加制動鋼絲繩的專門裝置，以杜絕由輪襯摩擦系數突變造成的常規制動系統無法有效制動猴車系統的事件。

用戶在使用猴車時也應嚴格遵照相關規程、標準及產品使用、維護說明，文明使用、按期維護設備，這樣才能更好的達到預期的使用效果。否則，在長時間超載運行或得不到有效可靠的維護的情況下一切安全防護都將不復存在，當這種非正常運行狀態由量變積累到質變時就會出現重大危險事故。

結合上述分析：一套猴車系統能夠安全可靠的運行首先要由廠家做出合理正確的設計選型；其次也要求用戶在使用時嚴格按照設計能力正常使用，按期維護。這樣才能使設備在滿足用戶使用要求的前提下安全可靠的運行。

參考文獻：

[1]何凡，張蘭勝.礦井輔助運輸設備[M].沈陽：東北大學出版社，2012.

[2]石奉強.客運架空索道制動方式的探討及國內制動裝置現狀與問題[J].工程設計與研究，1995，（89）：15～18.

[3]AQ1038-2007.煤礦用架空乘人裝置安全檢驗規范[S]

[4]GB50127-2007.架空索道工程技術規范[S].

[5]余敏.多繩摩擦式提升機的摩擦襯墊[J].新疆有色金屬，2009，（5）：75～76.