架空乘人装置断轴保护的设计与应用

朱福文++李玉娟++董庆伟++王洪恩

摘 要：架空乘人装置是一种常用的矿井运输承人设备，其机头机尾一般安装于巷道支架上，形成架空式安装，猴车的驱动轮通过驱动轴带动，驱动轴同时纵向承载着驱动轮的重量，当驱动轴老化或受力过猛时会发生断裂，造成驱动轮坠落，造成安全事故。通过充分论证和探讨，设计和加装了驱动轮防脱落防摆动装置，满足了《煤矿安全规程》（2016）“架空乘人装置应当有断轴保护措施”的要求，并以极低的造价满足了目前生产和安全需要。

关键词：架空乘人装置 驱动轮 断轴 保护

中图分类号：TD563 文献标识码：A 文章编号：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

架空乘人装置主要用于矿井斜巷、平巷运送人员，其工作原理类似于地面旅游索道。它采用电动机带动减速机上的摩擦轮作为驱动装置，采用架空的无极循环钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳主要靠尾部张紧装置进行张紧，沿途依托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的挠度和张力。抱索器将乘人吊椅与钢丝绳连接并随之作循环运行，从而实现运送人员的目的。

由于架空乘人装置具有运行安全可靠、人员上下方便、操作简单、维护方便、动力消耗小、输送效率高、一次性投资低等特点，作为一种新型的现代化矿山人员输送设备，近年来得到广泛应用。但任何事物都不是十全十美的，近年来架空乘人装置也出现过几次事故，为进一步加强管理，《煤矿安全规程》（2016版）第三百八十三条规定：“架空乘人装置应当有断轴保护措施”。

1 断轴保护装置的应用背景

断轴保护措施，主要是指发生断轴时防止牵引绳驱动轮飞出的保护装置。驱动主轴的设计一般都有足够的安全系数，但是井下环境比较恶劣，且部分架空乘人装置运行时间长，负载大（特别是采用摩擦式可摘挂抱索器，没有控制好乘人间距造成超载时），驱动主轴是承受负载最大的部件，同时承受驱动轮转动所需的大扭矩及沿钢丝绳方向的径向拉力，还时常会受到一些冲击载荷，这些因素都可能会缩短主轴的使用寿命，产生裂纹甚至断裂，所以现有的架空乘人装置仍存在较大的安全隐患，需增加一种可靠的安全保护装置，防止这样的事故发生。

2 设计方案

在设计方案时，我们遵循设计简单、操作方便、运行高效安全的原则进行方案设计。通过2016年新版《煤矿安全规程》的要求，提供一种结构简单、能够有效防止驱动轮坠落的架空乘人装置驱动轮防断轴脱落防摆动装置。

该架空乘人装置的驱动轮防脱落防摆动装置，包括上横梁、下横梁、左纵梁和右纵梁，上横梁、下横梁、左纵梁和右纵梁固定形成一个长方形的固定框架，驱动轮位于固定框架内，驱动轮的中心线沿前后水平方向设置，固定框架上设有四组防脱防摆动卡件，四组防脱防摆动卡件绕驱动轮的中心呈周向均匀布置，其中两组防脱防摆动卡件位于上横梁的底部，另外两个防脱防摆动卡件位于下横梁的顶部。

下横梁上的一组防脱防摆动卡件包括两个工字型的限位块，两个限位块沿前后方向并排固定在固定框架下侧边的前侧和后侧，两个限位块之间的距离大于驱动轮的厚度；驱动轮的外缘位于两个限位块之间。

控制部分包括控制器、压力传感器和断路开关，压力传感器设置在下横梁的顶部且位于两组防脱防摆动卡件之间，控制器安装在左纵梁上，断路开关安装在限位块的侧表面，控制器分别通过数据线与压力传感器和断路开关连接。

综上所述，本断轴保护的固定框架安装在矿井内的吊架上，驱动轮由四组防脱防摆动卡件限制位置，当驱动轮断轴时，驱动轮掉落在防脱防摆动卡件上，不会脱落，造成意外事故发生，而且四组防脱防摆动卡件可以防止驱动轮在工作时的摆动；另外在固定框架上装有压力传感器，当断轴发生时，压力传感器接收到驱动轮的压力信号，然后将信号传递给控制器，控制器然后发出指令关掉断路开关，从而停止架空乘人装置进行工作。

3 实施项目及内容

（1）实施项目。

①将架空乘人装置驱动轮固定在长方形防断轴脱落防摆动套架装置内。

②在驅动轮下方安装压力传感器和断路开关并与控制器连接。

（2）附图说明。

（3）具体实施内容。

如图1、图2、图3所示，该架空乘人装置驱动轮防脱落防摆动装置，包括控制器4、压力传感器7、断路开关6、上横梁8、下横梁9、左纵梁10和右纵梁11，上横梁8、下横梁9、左纵梁10和右纵梁11固定形成一个长方形的固定框架1，驱动轮2位于固定框架1内，驱动轮2的中心线沿前后水平方向设置，固定框架1上设有四组防脱防摆动卡件，四组防脱防摆动卡件绕驱动轮2的中心呈周向均匀布置，其中两组防脱防摆动卡件位于上横梁8的底部，另外两个防脱防摆动卡件位于下横梁9的頂部。

下横梁9上的一组防脱防摆动卡件包括两个工字型的限位块3，两个限位块3沿前后方向并排固定在固定框架1下侧边的前侧和后侧，两个限位块3之间的距离大于驱动轮2的厚度；驱动轮2的外缘位于两个限位块3之间。

压力传感器7设置在下横梁9的顶部且位于两组防脱防摆动卡件之间，控制器4安装在左纵梁10上，断路开关6安装在限位块的侧表面，控制器4分别通过数据线与压力传感器7和断路开关6连接。

该装置的固定框架1安装在矿井内的吊架上，驱动轮2由四组防脱防摆动卡件限制位置，当驱动轮2断轴时，驱动轮2掉落在防脱防摆动卡件上，不会脱落造成意外事故发生，而且四组防脱防摆动卡件可以防止驱动轮2在工作时的摆动；另外在固定框架1上装有压力传感器7，当断轴发生时，压力传感器7接收到驱动轮2的压力信号，然后将信号传递给控制器4，控制器4然后发出指令关掉断路开关6，从而停止架空乘人装置进行工作。

（4）各生产矿井根据自己使用架空乘人在装置驱动轮的具体型号尺寸量身定做固定套架。

4 创新点

此架空乘人装置主轴断轴保护措施改造主要创新点如下。

（1）通过加装架空乘人装置驱动轮防脱落防摆动装置后，满足了2016年新版煤矿安全规程的要求。

（2）以极低的造价满足了目前生产需要。

（3）在方案设计、材料选型上，紧密结合现场实际状况，制作出了结构简易合理、安全性高、使用方便的装置。

5 应用情况

自7月份驱动轮防脱落防摆动装置在各矿的架空乘人装置上陆续加装后，通过近半年的运行，效果良好，保护试验安全可靠，并获得国家知识产权局实用新型专利。

6 效果评价

（1）满足了2016年新版煤矿安全规程关于架空乘人装置“应当有断轴保护措施”的要求。

（2）对架空乘人装置主轴形成了全方位的保护。

①防止了主轴驱动轮的坠落和滑脱。

架空乘人装置的驱动轮通过驱动轴带动，驱动轴同时纵向承载着驱动轮的重量，当驱动轴老化或受力过猛时会发生断裂，导致驱动轮坠落，将造成人员伤亡等安全事故，断轴保护装置安装后，能够全方位有效的防止主驱动轮掉落后产生的次生灾害。

②配备接触开关，实现故障断电。

在主轴驱动轮下方安装接触式开关，当驱动轮下坠时能够解释断电停机，实现人员安全运输要求。

（3）节约成本，开源节流。

经与相关厂家沟通，一套架空乘人装置的断轴保护需要资金约5万元，焦煤公司现9对生产矿井共有架空乘人装置22部，我们自行设计生产的成本每套500元左右，共节约资金约108.96万元。

参考文献

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