机械管理开发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
总第191期
2019年第3期
Total 191No.3, 2019
机械分析与设计
D01:10.16525/jkil4-1134/th.2019.03.033
王承龙
(山西潞安集团余吾煤业有限公司，山西长治046103)
摘要：针对架空乘人装置会发生断绳后的安全事故的问题，提出一种新型断绳抓捕装置.即具有自锁功能的
楔形断绳抓捕装置。该装置基于机械自锁结构满足抓捕时的制动力要求，利用液压控制系统实现对断绳的快速 抓捕，可极大地提升架空乘人装置在运行时的安全性和可靠性。 关键词：架空乘人装置断绳抓捕可靠制动
中图分类号:TD526 文献标识码:A 文章编号:1003-773X( 2019 )03-0075-02
引言
随着煤炭开采向着大深度发展，从井口到综采 作业面的距离短则几千米，长则数十千米，为了缩短 员工在井下行进时的时间，提升煤矿井下的综采效
率，架空乘人装置应运而生，其通过电动机带动减速 机上的摩擦轮作为驱动装置，采用架空的无极循环 的钢丝绳作为牵引承载，极大的提升了井下人员运 输效率，降低了人员非工作体力损耗，对提升煤矿井
下的生产效率和确保井下综采作业的安全具有十分 重要的作用切。
随着架空乘人装置应用规模的不断扩大，加之
煤矿井下工作环境恶劣，架空乘人装置的牵引钢丝 绳在工作中受疲劳损坏、载荷冲击等因素导致断裂， 导致人员在重力作用下沿巷道不断加速下滑，造成 了巨大的人员伤亡事故，因此，各煤炭生产企业均将
确保架空乘人装置的工作安全放在了极其重要的位
置，传统的架空乘人装置断绳保护装置在应用过程 中存在着制动力低下、制动速度慢等缺陷，已经无法 满足高速架空乘人装置的发展要求，因此提出了一
冷气机组种新的具有自锁功能的楔形断绳抓捕装置.对确保 架空乘人装置的工作安全具有十分重大的意义。
1架空乘人装置断绳抓捕设备的整体结构
该架空乘人装置断绳抓捕设备的整体结构如图
1所示。由于当架空乘人装置发生钢丝绳断裂事故后
需要在最短的时间内用最大的力将断裂的钢丝绳进
行制动，因此在该断绳抓捕系统内，设置有对钢丝绳
运行状态进行检查的信号监测装置，用于对钢丝绳 的运行状态进行监测，电控系统用于对各类的控制 信号进行接收、处理和发送，利用机械抓捕结构实现
对断裂的断绳进行抓捕，机械抓捕结构采用了具有 自锁功能的楔形块结构，满足抓捕时的制动力要求。
收稿日期:2018-11-14
作者简介：王承龙(1987—)，男，本科，毕业于中国矿业大学,
助理工程师，主要从事煤矿辅助运输系统方面的工作。
1一泵站;2—信号线;3-液压管路;4一隔爆电控箱;5—通信
信号线；6—蓄能器;7—阀块;8—钢丝绳;9—速度传感器；
10—机械抓捕装置
图4架空乘人装置断绳抓捕设备结构示意图
由图1可知，该架空乘人装置整体结构包括液 压控制系统、电控系统、机械抓捕结构以及钢丝绳信
号监测系统构成。其中钢丝绳信号监测系统主要根 据钢丝绳的运行状态向电控系统发出控制信号，当
电控系统根据监测系统返回的钢丝绳运行状态信号
判定钢丝绳发生断绳事故时，将在第一时间发出断 绳抓捕信号给液压系统，控制液压系统执行油缸工
作，带动断绳抓捕装置的机械机构完成及时制动。
在该断绳抓捕装置中，为了防止断绳监测系统 对钢丝绳的运行状态发生误判.影响架空乘人装置
运行的稳定性，因此，在该系统中设计了钢丝绳的张 紧力突变监测、驱动电机的工作电流突变监测、编码
器信号监测以及配重装置的位置检测等四重信号监 测系统⑵，在该监测系统中只有当三种以上的装置同
时判断发生断带后，系统才会发出断带抓捕指令.确 保信号监测装置对钢丝绳运转状态监测的准确性， 避免发展误抓捕。
2抓捕机构的楔形抓捕原理
假山模型
当架空乘人装置的牵引钢丝绳发生断裂事故 后，在该装置自重及乘坐人员自重作用下将沿着倾 斜的巷道加速下滑，为确保断绳抓捕装置对断绳抓
捕的可靠性，采用了具有自锁性能的楔形结构，如下
机械管理开发
jxglkfbjb@126第34卷
•76・
图2所示。
楔形抓捕装置在执行抓捕动作时的受力如图3所示。
“一楔形块抓捕时作用在钢丝绳上的正压力；&一楔形块的倾斜角；《、*—在正压力作用下沿不同方向上的摩擦力
图3楔形断绳抓捕机构的受力简图
由图3可知，只有当楔形抓捕机构对传动钢丝绳的摩擦阻力高于作用在钢丝绳上的沿运动方向上的分量时，系统才能实现对断裂的钢丝绳的自锁制动，即当HN&TI2的情况下才能可靠制动运动的钢丝绳。式中厂表示沿钢丝绳运动方向上的力,2T=Fg 当Xx=0时，F|-/^Mcose-/V2sin&=0o
当Ey=0时,A^i o
因此可得叫
cos0-p,2sin0)M N2(“2cose+sin&).
对其求解可得：
0W arctan卩厂山.
式中：川表示楔形自锁装置与钢丝绳之间的摩擦系数仙=0.35许2表示楔形自锁装置与机架之间的摩擦系数,“2=0.1。
则计算可知4W13.5。，即楔形块的倾斜角保证在内系统工作时才能产生可靠的自锁。
3断绳抓捕装置液压系统的研究
为了确保断绳抓捕装置执行机构工作时的可靠性和快速性，采用了系统间歇式工作的方案⑷，以囊式蓄能器作为执行机构的动力装置，液压系统的泵站仅用于对蓄能器补充高压油液并维持系统的保压压力，其主要优点是确保了电机的间歇性工作，节约了电能并降低了系统工作时的温升，提高了系统的可靠性和稳定性，最大程度保护了液压系统中各元器件.提升了整个液压系统的使用寿命，其液压系统原理如图4所示。
由图4可知，在架空乘人装置正常运行时，液压系统电机启动带动泵工作，将液压油从油箱通过换
1—油箱;2—液位计;3—滤清器;4—过滤器;5—截止阀；6―安全阀;7—驱动电机;8—泵;9—单向阀；10—压力表；11—电磁换向阀；12—单向阀；13—溢流阀:14—ft向阀I；
15—换向阀H；16-压力传感器；17—囊式蓄能器；
18―'立移传感器
图4断绳抓捕装置液压系统原理图
向阀充入囊式蓄能器内，当达到系统设定的保压压力后电机和泵停止工作，此时系统进入到保压状态。当控制系统发岀抓捕信号后，电液换向阀I和II分别得电，蓄能器中储存的高压油液通过换向阀进入到执行油缸的无杆腔推动楔形抓捕机构执行抓捕动作，在执行抓捕的过程中，电液换向阀14打开，使有杆腔内的油液快速进入到无杆腔内，构成差动连接，极大的提升了楔形抓捕机构运动的速度，从而确保对断绳的快速抓捕。
4结论
针对现有架空乘人装置断绳抓捕系统存在的抓捕速度慢、可靠性差的缺点，对一种新型的断绳抓捕装置的整体结构及工作原理进行了分析研究，结果表明：
1)该断绳抓捕装置采用四重断绳信号检测系统，确保对钢丝绳运行状态监测的准确性，避免系统误抓捕影响架空乘人装置的正常运行；
2)楔形块的倾斜角保证在13.5°内时系统在工作时才能产生可靠的自锁；
3)液压系统的执行油缸采用差动连接方式，能够快速提升楔形抓捕装置的运行速度，确保能够以最短的时间对断绳进行制动，可靠性高、稳定性好，极大的提升了架空乘人装置工作的安全性。
蜗轮滚刀参考文献
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(编辑：苑化军)(下转第197
页)
2019年第3期刘东：矿用联锁自动控制风门分析•197• 闭馈电开关电源使两道门不受风压伸缩臂影响，同时在两道风门上分别安设一道小门，方便人员通过。
3联锁自动控制风门优缺点
3.1优点
1）防爆联锁气动控制风门由于全部为设备自动运行，可以实现无人值守，不但系统可靠性高提高工作效率而且可以降低操作工的劳动强度。
2）联锁馈电控制系统不但能够可靠保障系统的稳定性，同时还能控制两道风门不可同时开启，避免通风系统混乱，从根本上消除安全隐患。
3）在风门外层包裹金属不但能够有效隔绝外部环境使木质材料不会变质而且还能增加风门的机械强度，降低车辆及人为对风门的损伤，减少风门维护费用成本帧。
4）排水系统的设计能够有效将风门内外的积水及时排除，保护风门不被风门内外积水浸泡。
3.2缺点
1）任何碰撞造成四部激光发射器其中一部位置移动，感光仪不能接受信号都将导致整个系统无法正常工作。
2）虽然系统可实现无人值守，但遇到馈电开关损坏或停电等情况，还需人工操作，因此风门还需每班放置一名值守人员。
3)由于两道风门设计距离较小，当有较长车辆通过风门中间时会使中间两部感光仪同时接收不到信号，导致风门无法开启。
4结语
大同煤矿集团大斗沟煤矿通过技术研究，针对5201巷原安装风门主要存在的问题，设计一套联锁自动控制风门，通过实际应用发现，该风门提高了工作面通风系统稳定性，降低了风门开启劳动强度，实现了无人值守风门开启，大大提高了风门自动化水平，取得了显著成效。
厨房纸巾架参考文献
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管理,2016(6):134-135.(编辑：张卓娅)
Analysis of Automatic Control Air Door for Mine Interlocking
Liu Dong
(Dadougou Coal Company of Datong Coal Mine Group,Datong Shanxi037003)
Abstract：In order to improve the automation level of mine ventilation facilities,ensure the safety of mine ventilation and avoid the disturbance of air flow.Datong Coal Mine Group Dadougou Coal Company has designed a set of mine interlocking automatic control air doors through technical research.It has been applied in5201lane and has achieved remarkable results.
瓷管电阻器Key words：coal mine;ventilation;automatic control;air door;design
(上接第76页)
Application of Rope Breaking and Catching Device in Overhead
Passenger Equipments
Wang Chenglong
(Yuwu Coal Industry Co.,Ltd.of Shanxi Lu'an Group,Changzhi Shanxi046103)
Abstract：This paper presents a new type of rope breaking catch device,which is a wedge-shaped r
ope breaking device with self-locking function,in order to solve the problem of safety accident after rope breaking occurs in the overhead passenger device,which has the function of self-locking,so as to solve the problem of the safety accident after breaking the rope.The device is based on the mechanical self-locking structure to meet the requirements of the braking force,and the hydraulic control system is used to realize the quick arrest of broken rope,which can greatly improve the safety and reliability of the overhead passenger device in operation.
Key words:aerial passenger device;broken rope capture;reliable braking
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