一種窄軌氣動扳道器的研制和應用

摘要：本文指出了平煤一礦原有人工扳道器在使用中存在的問題和使用氣動自動道岔扳道器的原因；闡述了氣動自動道岔扳道器的結構、主要技術經濟指標、工作原理。實踐證明，該裝置突破了以往手動重錘式扳道器的落后模式，利用井下壓風管路作為動力源，實現了就地控制，控制閥安裝在摘掛鉤工便于操作的地點，不需要工人往復路程搬動道岔，對于提高煤礦生產效率和安全生產水平具有非常重要的意義。

關鍵詞：扳道器 氣動 道岔 軌道 礦井

平煤一礦是一座年生產能力為400萬噸的大型現代化礦井，礦井軌道運輸分為三個水平，其中各采區(qū)的主要運輸線路長度為15600米，沿線道岔62付。原來使用的重錘式人工扳道器故障率高、維修量大、搬道速度慢、沉重費力、道岔尖軌密貼不好、操作不便，易引起車輛掉道現象，尤其在人工扳道岔往復行走過程中易造成職工違章行為，也易造成人身傷害事故；而近年在主要運輸大巷使用的司控道岔由于結構復雜、價格昂貴、需要開鑿硐室、維護量大， 難以在各采區(qū)得到廣泛推廣使用。我們在各采區(qū)運輸線路道岔上采用自制的氣動扳道器后，有效地解決了上述問題。

1 設計依據

氣壓傳動是一種動力傳動形式，也是一種能量轉換裝置，它利用氣體的壓力來傳遞能量，與機械傳動相比有很多優(yōu)點，所以近十幾年來發(fā)展速度很快。氣壓傳動的動力傳遞介質是來自于取之不盡的空氣，環(huán)境污染小，工程實現容易，所以氣壓傳動較液壓傳動來說，更易于推廣普及實現工業(yè)自動化的應用技術。新研制的氣動扳道器利用氣動原理，使用煤礦現有壓風系統風源作為動力，帶動氣缸往復工作實現道岔離合。

2 結構及工作原理

2.1 結構及功能

氣動扳道器主要包括五個部分：風源及管路、三位四通閥、氣缸、聯動桿、道岔。打開三位四通閥門4，壓縮空氣從主壓風管路1經過單向閥2和高壓管3進入三位四通閥4，然后經高壓管5進入氣缸6，通過活塞桿7的伸縮運動帶動聯動桿8，最終推動道岔9轉轍。機構組成圖如圖1所示。

各部件在整個機構中的功能：①風源及管路為風動道岔提供穩(wěn)定動力，風源壓力保證在0.4MPa以上；②三位四通閥控制氣缸往復運動，使道岔移動到合適位置；③氣缸為風動道岔的執(zhí)行機構；④聯動桿為氣缸與道岔連接裝置；⑤道岔為礦車運行方向的引導裝置。

2.2 工作原理

工作原理如下：打開控制閥，壓縮空氣通過高壓管從氣缸活塞的上端進入，推動活塞向前運動，活塞帶動連桿將道岔拉起合實，即可以安全行車；反之，關閉控制閥，則道岔張開。

3 技術指標

道岔分為單開、對稱和渡線3種，質量在300kg-2500kg

之間，要推動其轉轍，需要的工作推力只要克服與地面的摩擦力即可，大約在500N-1000N之間，為保證其可靠動作，取1000N作為工作推力計算。

選擇適合的氣缸，在壓縮空氣的作用下要能完全推動道岔。考慮到井下環(huán)境狹窄，選擇體積小、行程必須達到道岔轉轍行程（即80-110mm）的活動軸。

4 安裝與使用

4.1 安裝調試

在道岔接近風源一側挖500×300×250基礎坑，四周用水泥打平，在遠離道岔的方向預埋固定氣缸吊耳的固定件；然后將氣缸吊耳安裝在固定件上，用聯動桿將氣缸活塞桿與道岔橫桿連接；最后再用高壓管接三位四通閥到氣缸上；用10mm厚鋼板將基礎坑蓋住，以保護氣缸。連接現場外接氣源，氣路連接應保證無泄漏。

三位四通閥經風管分別接通大巷風管和氣缸，缸體必須可靠的固定在軌道一側，嚴防松動，不得妨礙車輛駛過。聯動桿長度要合適，與缸體和軌道的焊接牢固，能承受車輛的劇烈沖擊。

4.2 操作使用

①本設備接通氣源前，先檢查道岔滑床板有無東西，若有必須清理干凈；②扭動三位四通閥手把60°氣缸推動道岔，道尖合攏，礦車按道岔引導方向運行。往回扭動三位四通閥手把60°氣缸拉動道岔，道尖復位。

4.3 使用注意事項

①首先要保證氣源氣壓穩(wěn)定，保證在0.4MPa以上；②操作二位四通閥時，道岔上嚴禁站人；③道岔滑床板要經常潤滑，以減小氣缸運行阻力。

4.4 維護與保養(yǎng)

氣動扳道器如果不注意維護保養(yǎng)工作，就會過早損壞或頻繁發(fā)生故障，使裝置的使用壽命大大降低，在對裝置進行維護保養(yǎng)時，應針對發(fā)現的事故苗頭，及時采取措施，這樣可減少和防止故障的發(fā)生，延長元件和系統的使用壽命。其主要內容是：仔細檢查各處泄露情況，緊固松動的螺釘和管接頭，檢查閥門切換動作的可靠性，檢查氣缸活塞桿的質量以及一切從外部能夠檢查的內容。維護工作可以分為經常性的維護工作和定期的維護工作。維護工作應有記錄，以利于今后的故障診斷和處理。

5 應用效果

①該裝置采用氣動機構，尖軌易保持恒定側壓力，尖軌密貼性能和擠岔保護性能好，可有效解決車輛通過道岔時發(fā)生竄車及掉道現象；②該裝置結構簡單、體積小、重量輕、安裝方便、維修量小、動作可靠，是一種經濟實惠、性能優(yōu)良的道岔控制器；③該裝置的使用，解決了傳統人工扳道岔的困難，極大地減輕了職工的工作強度，并有效地避免作業(yè)人員在人工扳道岔往復行走過程中易造成人身傷害事故，進一步提高了作業(yè)人員的安全系數；④該裝置自投入使用以來，不僅有效地提高了職工的工時利用率，而且還大大提高了車輛的運輸效率，取得了較好的社會效益，適合在煤礦井上下軌道運輸線路廣泛推廣使用。

參考文獻：

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[4]徐炳輝.氣動手冊[M].上海科學技術出版社，2005.

[5]楊幫文.液壓閥和氣動閥選型手冊[M].化學工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：張靜波（1979-），男，山西臨汾人，助理工程師，畢業(yè)于河南理工大學，助理工程師，現從事機電運輸管理工作；蘇偉（1969-），男，河南舞陽人，助理工程師，畢業(yè)于鄭州礦務局職工大學，助理工程師，現從事機電運輸管理工作。