架空乘人裝置斷軸保護的設計與應用

朱福文++李玉娟++董慶偉++王洪恩

摘 要：架空乘人裝置是一種常用的礦井運輸承人設備，其機頭機尾一般安裝于巷道支架上，形成架空式安裝，猴車的驅動輪通過驅動軸帶動，驅動軸同時縱向承載著驅動輪的重量，當驅動軸老化或受力過猛時會發生斷裂，造成驅動輪墜落，造成安全事故。通過充分論證和探討，設計和加裝了驅動輪防脫落防擺動裝置，滿足了《煤礦安全規程》（2016）“架空乘人裝置應當有斷軸保護措施”的要求，并以極低的造價滿足了目前生產和安全需要。

關鍵詞：架空乘人裝置 驅動輪 斷軸 保護

中圖分類號：TD563 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0015-02

Design and Application of Off Axis Protection for Overhead Passenger Device

Zhu Fuwen Li YuJuan Dong Qingwei Wang Hon gen

（Jiaozuo Coal Industry Co，Ltd.，He`nan and Energy&Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Jiaozuo He`nan ，454002， China）

Abstract：Aerial passenger device is a kind of common people for mine transportation equipment， through the design and installation of the driving wheel anti off anti swing device of coal mine safety regulations of the "satisfaction" （2016） "aerial passenger device should have broken shaft protection measures" requirements， and at a very low cost to meet the current production and safety need.

Key Words：Overhead passenger device；Driving wheel；Broken shaft；Protect

架空乘人裝置主要用于礦井斜巷、平巷運送人員，其工作原理類似于地面旅游索道。它采用電動機帶動減速機上的摩擦輪作為驅動裝置，采用架空的無極循環鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的撓度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環運行，從而實現運送人員的目的。

由于架空乘人裝置具有運行安全可靠、人員上下方便、操作簡單、維護方便、動力消耗小、輸送效率高、一次性投資低等特點，作為一種新型的現代化礦山人員輸送設備，近年來得到廣泛應用。但任何事物都不是十全十美的，近年來架空乘人裝置也出現過幾次事故，為進一步加強管理，《煤礦安全規程》（2016版）第三百八十三條規定：“架空乘人裝置應當有斷軸保護措施”。

1 斷軸保護裝置的應用背景

斷軸保護措施，主要是指發生斷軸時防止牽引繩驅動輪飛出的保護裝置。驅動主軸的設計一般都有足夠的安全系數，但是井下環境比較惡劣，且部分架空乘人裝置運行時間長，負載大（特別是采用摩擦式可摘掛抱索器，沒有控制好乘人間距造成超載時），驅動主軸是承受負載最大的部件，同時承受驅動輪轉動所需的大扭矩及沿鋼絲繩方向的徑向拉力，還時常會受到一些沖擊載荷，這些因素都可能會縮短主軸的使用壽命，產生裂紋甚至斷裂，所以現有的架空乘人裝置仍存在較大的安全隱患，需增加一種可靠的安全保護裝置，防止這樣的事故發生。

2 設計方案

在設計方案時，我們遵循設計簡單、操作方便、運行高效安全的原則進行方案設計。通過2016年新版《煤礦安全規程》的要求，提供一種結構簡單、能夠有效防止驅動輪墜落的架空乘人裝置驅動輪防斷軸脫落防擺動裝置。

該架空乘人裝置的驅動輪防脫落防擺動裝置，包括上橫梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁，上橫梁、下橫梁、左縱梁和右縱梁固定形成一個長方形的固定框架，驅動輪位于固定框架內，驅動輪的中心線沿前后水平方向設置，固定框架上設有四組防脫防擺動卡件，四組防脫防擺動卡件繞驅動輪的中心呈周向均勻布置，其中兩組防脫防擺動卡件位于上橫梁的底部，另外兩個防脫防擺動卡件位于下橫梁的頂部。

下橫梁上的一組防脫防擺動卡件包括兩個工字型的限位塊，兩個限位塊沿前后方向并排固定在固定框架下側邊的前側和后側，兩個限位塊之間的距離大于驅動輪的厚度；驅動輪的外緣位于兩個限位塊之間。

控制部分包括控制器、壓力傳感器和斷路開關，壓力傳感器設置在下橫梁的頂部且位于兩組防脫防擺動卡件之間，控制器安裝在左縱梁上，斷路開關安裝在限位塊的側表面，控制器分別通過數據線與壓力傳感器和斷路開關連接。

綜上所述，本斷軸保護的固定框架安裝在礦井內的吊架上，驅動輪由四組防脫防擺動卡件限制位置，當驅動輪斷軸時，驅動輪掉落在防脫防擺動卡件上，不會脫落，造成意外事故發生，而且四組防脫防擺動卡件可以防止驅動輪在工作時的擺動；另外在固定框架上裝有壓力傳感器，當斷軸發生時，壓力傳感器接收到驅動輪的壓力信號，然后將信號傳遞給控制器，控制器然后發出指令關掉斷路開關，從而停止架空乘人裝置進行工作。

3 實施項目及內容

（1）實施項目。

①將架空乘人裝置驅動輪固定在長方形防斷軸脫落防擺動套架裝置內。

②在驅動輪下方安裝壓力傳感器和斷路開關并與控制器連接。

（2）附圖說明。

（3）具體實施內容。

如圖1、圖2、圖3所示，該架空乘人裝置驅動輪防脫落防擺動裝置，包括控制器4、壓力傳感器7、斷路開關6、上橫梁8、下橫梁9、左縱梁10和右縱梁11，上橫梁8、下橫梁9、左縱梁10和右縱梁11固定形成一個長方形的固定框架1，驅動輪2位于固定框架1內，驅動輪2的中心線沿前后水平方向設置，固定框架1上設有四組防脫防擺動卡件，四組防脫防擺動卡件繞驅動輪2的中心呈周向均勻布置，其中兩組防脫防擺動卡件位于上橫梁8的底部，另外兩個防脫防擺動卡件位于下橫梁9的頂部。

下橫梁9上的一組防脫防擺動卡件包括兩個工字型的限位塊3，兩個限位塊3沿前后方向并排固定在固定框架1下側邊的前側和后側，兩個限位塊3之間的距離大于驅動輪2的厚度；驅動輪2的外緣位于兩個限位塊3之間。

壓力傳感器7設置在下橫梁9的頂部且位于兩組防脫防擺動卡件之間，控制器4安裝在左縱梁10上，斷路開關6安裝在限位塊的側表面，控制器4分別通過數據線與壓力傳感器7和斷路開關6連接。

該裝置的固定框架1安裝在礦井內的吊架上，驅動輪2由四組防脫防擺動卡件限制位置，當驅動輪2斷軸時，驅動輪2掉落在防脫防擺動卡件上，不會脫落造成意外事故發生，而且四組防脫防擺動卡件可以防止驅動輪2在工作時的擺動；另外在固定框架1上裝有壓力傳感器7，當斷軸發生時，壓力傳感器7接收到驅動輪2的壓力信號，然后將信號傳遞給控制器4，控制器4然后發出指令關掉斷路開關6，從而停止架空乘人裝置進行工作。

（4）各生產礦井根據自己使用架空乘人在裝置驅動輪的具體型號尺寸量身定做固定套架。

4 創新點

此架空乘人裝置主軸斷軸保護措施改造主要創新點如下。

（1）通過加裝架空乘人裝置驅動輪防脫落防擺動裝置后，滿足了2016年新版煤礦安全規程的要求。

（2）以極低的造價滿足了目前生產需要。

（3）在方案設計、材料選型上，緊密結合現場實際狀況，制作出了結構簡易合理、安全性高、使用方便的裝置。

5 應用情況

自7月份驅動輪防脫落防擺動裝置在各礦的架空乘人裝置上陸續加裝后，通過近半年的運行，效果良好，保護試驗安全可靠，并獲得國家知識產權局實用新型專利。

6 效果評價

（1）滿足了2016年新版煤礦安全規程關于架空乘人裝置“應當有斷軸保護措施”的要求。

（2）對架空乘人裝置主軸形成了全方位的保護。

①防止了主軸驅動輪的墜落和滑脫。

架空乘人裝置的驅動輪通過驅動軸帶動，驅動軸同時縱向承載著驅動輪的重量，當驅動軸老化或受力過猛時會發生斷裂，導致驅動輪墜落，將造成人員傷亡等安全事故，斷軸保護裝置安裝后，能夠全方位有效的防止主驅動輪掉落后產生的次生災害。

②配備接觸開關，實現故障斷電。

在主軸驅動輪下方安裝接觸式開關，當驅動輪下墜時能夠解釋斷電停機，實現人員安全運輸要求。

（3）節約成本，開源節流。

經與相關廠家溝通，一套架空乘人裝置的斷軸保護需要資金約5萬元，焦煤公司現9對生產礦井共有架空乘人裝置22部，我們自行設計生產的成本每套500元左右，共節約資金約108.96萬元。

參考文獻

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