煤矿用架空乘人装置制动可靠性的研究

董志远

摘要：本文通过对架空乘人装置运行及制动工况的分析，阐述了导致系统发生“飞车”现象的几种诱因，并从设计、现场调试及用户使用维护角度提出保证制动可靠性的措施。

关键词：架空乘人装置；猴车；制动可靠性

煤矿用架空乘人装置（以下简称猴车）是一种新型高效运送煤矿井下工作人员的辅助运输设备，其具有运行安全可靠、人员运送量大、乘坐方便、一次性投入低等优点。也正是由于其具备的这些优点，现阶段各大煤矿集团在安全整顿时均将猴车的应用做为一项重点整改项目来抓，因此近年来猴车市场得到了很大发展。随着猴车的大量推广一大批猴车生产厂家迅速崛起，拥有猴车生产资质的厂家很多，然而猴车产品质量却千差万别，导致用户无法根据产品的不同特点，进行有针对性的维护、保养，以至于近年来猴车安全事故时有发生。

为此笔者从制动可靠性相关的几个问题入手分析导致猴车安全事故的原因。

从狭义上讲制动可靠性主要是指制动器的可靠性，即制动器能否正常打开并安全制动。

目前猴车较为常用的末级安全制动器有电液和液压两种形式。由于电液推动器的推力、行程限制，在保证足够的制动力的前提下，一个推动器无法打开制动器，所以电液轮边制动器通常需要由两个推动器才能实现开闸动作，如所需制动力较大时可能还需两个制动器制动，也就是需要四个推动器。其中一个推动器出问题就将出现安全闸无法打开猴车无法正常运行的情况，使制动器的可靠性降低。为此建议末级制动用的安全闸应采用泵站打开，碟簧制动的液压轮边制动器。

能可靠地打开只是制动器工作的开始，能够安全可靠地制动才算真正可靠。

当电动机设计功率小于实际使用功率或乘员未按乘坐要求乘坐，系统超载时，将可能出现主电机无法拖动负载，产生牵引钢丝绳加速运行的现象，即造成“飞车”。

为了防止飞车造成更大损失，应在系统中设置速度保护，出现“飞车”时，该保护动作使系统停车。

但是当保护动作后，虽然系统得到了停车指令，但是制动系统却可能无法使猴车立即停止。

造成制动系统不能可靠制动的原因有以下几种：

（1）制动器本身设计的制动力不足以使系统在满负荷时停车，即制动力不够；

（2）制动间隙太大，制动器调试不当或由于长时间运行闸皮磨损后未及时调整制动间隙，使制动器空动时间太长；

（3）仅在减速机高速端设置工作制动器，而没有设置末级安全制动器时，虽然高速端已正常制动，主电机停止运行，减速器输入端随之停止转动，但由于减速器或低速端联轴器损坏，造成驱动轮依然处于自由状态的情况。这会导致钢丝绳依旧继续运行，“飞车”事故依旧进行。

从广义上讲制动可靠性不仅仅是指制动器的制动可靠，它还包括系统设计以及维护使用等诸多因素。

在猴车系统张紧力不够或驱动轮轮衬的摩擦系数不够的情况下即使制动系统能够正常制动，“飞车”事故可能仍然得不到控制。为防止出现类似情况，在猴车系统设计时应将防滑设计作为重点来考虑。

《架空索道工程技术规范》（GB50127-2007，4.4.4-1）中有关驱动装置防滑的安全要求最接近猴车使用工况。

通常情况下摩擦式驱动装置的防滑安全系数，不得小于1.5；在最不利载荷情况下启动或制动时，不应小于1.25，并按以下公式计算：

式中：

为此在系统设计时应考虑足够的张紧力及摩擦系数以防止系统打滑。

系统张紧力不够可能由两方面原因造成：

（1）重锤数量不足，难以使钢丝绳张紧；

（2）张紧小车滑道长度不够，致使小车到达滑道尾部时仍不能有效提供足够的张紧力，导致钢丝绳打滑。

除在设计计算中考虑足够张紧力外还应在机尾张紧小车前后设置重锤上下限位保护，增加被动安全防护措施，可以在重锤张紧力不足小车前移或滑道长度不够重锤无法提供足够张紧力时及时发出停车信号，停机制动，以防出现钢丝绳打滑现象。

摩擦系数不够则有可能是然而即使系统张紧力及轮衬摩擦系数足够时，若轮衬材料选用聚氨酯等热熔性材料时仍有可能出现打滑情况。

聚氨酯材料最大特点是韧性好、耐磨，但也有其无法克服的弱点，如：熔点低（一般只有100℃，意外情况下，难以保证衬垫的摩擦性能），热传导能力非常差（易使摩擦热聚集及局部温度升高而影响摩擦系数），横向钢性差（受力后变形大，易发生疲劳断裂），老化周期短。

如果设计人员选用了聚氨酯作为驱动轮轮衬，在发生“飞车”事故或其他可能导致轮衬与钢丝绳接触面發热的情况时，会造成轮衬摩擦系数降低，导致系统打滑。

与热熔性材料相比，非热熔性材料则具有受热不熔化，摩擦系数高而稳定，硬度高，横向钢性好，受力后变形小，不易生疲劳断裂，抗老化能力强，寿命长等诸多优点。

根据摩擦式提升机的工作特点，建议驱动轮衬使用非热熔性材料，以防止由热熔性材料受热后性能突变导致的“飞车”事故。

另外，建议采用聚氨酯等热熔性轮衬的系统在设计时增加制动钢丝绳的专门装置，以杜绝由轮衬摩擦系数突变造成的常规制动系统无法有效制动猴车系统的事件。

用户在使用猴车时也应严格遵照相关规程、标准及产品使用、维护说明，文明使用、按期维护设备，这样才能更好的达到预期的使用效果。否则，在长时间超载运行或得不到有效可靠的维护的情况下一切安全防护都将不复存在，当这种非正常运行状态由量变积累到质变时就会出现重大危险事故。

结合上述分析：一套猴车系统能够安全可靠的运行首先要由厂家做出合理正确的设计选型；其次也要求用户在使用时严格按照设计能力正常使用，按期维护。这样才能使设备在满足用户使用要求的前提下安全可靠的运行。

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