陳天亮

（云南銅業(yè)股份有限公司機(jī)械制造分公司，云南 楚雄 675000）

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，銅礦及相關(guān)產(chǎn)業(yè)在日常工作中也加大了自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的力度，日常工作整體的水平以及效率明顯提高。目前國(guó)內(nèi)外很多銅礦產(chǎn)業(yè)都開(kāi)展了信息化技術(shù)的革新工作，并在此基礎(chǔ)上將各類新型的自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)并合理的應(yīng)用到了銅礦產(chǎn)業(yè)的各個(gè)工作環(huán)節(jié)當(dāng)中，這也標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)邁入礦產(chǎn)行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。而對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也為相關(guān)企業(yè)帶來(lái)了技術(shù)革新，對(duì)提高采礦效率、保證采礦工作安全都做出重要保證。所以對(duì)于包括礦業(yè)等產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，都要重視自動(dòng)化技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目背景

1.1 礦產(chǎn)開(kāi)采中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)礦產(chǎn)的開(kāi)采技術(shù)，面臨諸多問(wèn)題，雖然部分已經(jīng)被相關(guān)技術(shù)所解決，但仍然存在部分未被解決的問(wèn)題等待處理。其中部分礦產(chǎn)勘探精度較低，測(cè)量不準(zhǔn)確，從而在開(kāi)采過(guò)程中不能準(zhǔn)確挖掘到礦層所在部位，這樣就使得工作量增加的同時(shí)工作效率不增反減 ；礦產(chǎn)開(kāi)采設(shè)備較落后，安全系數(shù)較低，安全事故治理措施落后，安全水平不達(dá)標(biāo)的情況下，不能夠?qū)Π踩[患進(jìn)行有效治理，并且在安全事故發(fā)生過(guò)后，不能進(jìn)行快速反應(yīng)，減小人員與經(jīng)濟(jì)損失 ；礦產(chǎn)技術(shù)參差不齊，相關(guān)市場(chǎng)發(fā)展極不穩(wěn)定[1]。

1.2 本次設(shè)計(jì)的實(shí)施背景

對(duì)于銅礦開(kāi)采過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題都可尋其根源，對(duì)于在相關(guān)礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中銅礦斜井運(yùn)輸也是安全事故頻發(fā)的一項(xiàng)原因。其中就包括斜井跑車(chē)造成的相關(guān)事故，給銅礦的生產(chǎn)過(guò)程造成了巨大的人員和經(jīng)濟(jì)的損失[2]。而對(duì)于國(guó)家制定的相關(guān)政策當(dāng)中也明確指出 ：在銅礦企業(yè)中，基于銅礦斜井軌道的運(yùn)輸必須進(jìn)行防礦車(chē)跑動(dòng)的裝置。而本篇文章，基于此設(shè)計(jì)了一種全新的礦車(chē)防跑裝置，主要工作原理時(shí)將制動(dòng)裝置安裝在礦車(chē)的底座上，通過(guò)檢測(cè)牽引礦車(chē)的鋼絲繩拉力的變化情況，從而出發(fā)制動(dòng)裝置與軌道進(jìn)行接觸并自鎖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車(chē)的有效制動(dòng)。

2 斜井自制動(dòng)礦車(chē)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

在斜井自制動(dòng)礦車(chē)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最基本的要求就是能在礦車(chē)發(fā)生跑車(chē)事故的很快的時(shí)間內(nèi)，能夠?qū)⒌V車(chē)及時(shí)制動(dòng)，并且在正常情況下不影響自身以及其他礦車(chē)的運(yùn)作。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的新型的斜井自制動(dòng)礦車(chē)的設(shè)計(jì)方案，其實(shí)是通過(guò)檢測(cè)礦車(chē)上牽引鋼絲繩的拉力變化，從而出發(fā)制動(dòng)設(shè)備進(jìn)行礦車(chē)的制動(dòng)[3]。對(duì)于與鋼絲繩連接的特質(zhì)彈簧來(lái)說(shuō)，其實(shí)是作為制動(dòng)設(shè)備的觸發(fā)部分，不作為牽引裝置。所以對(duì)于礦車(chē)的自鎖裝置，仍然是通過(guò)制動(dòng)桿與軌道進(jìn)行相抗完成的。

為了減少大規(guī)模研發(fā)并制造的成本，本次設(shè)計(jì)通過(guò)現(xiàn)有礦車(chē)進(jìn)行改進(jìn)[4]。而為了在日常工作運(yùn)行過(guò)程中，由于鋼絲繩拉力正常變化導(dǎo)致的礦車(chē)錯(cuò)誤制動(dòng)，則進(jìn)行擺錘設(shè)備的設(shè)計(jì)。對(duì)于擺錘來(lái)說(shuō)，其能夠檢測(cè)在礦車(chē)載斜井中行駛過(guò)程中，變坡點(diǎn)以及可能出現(xiàn)受力改變的地方，從而與礦車(chē)的制動(dòng)裝置進(jìn)行連鎖，防止錯(cuò)誤動(dòng)作。

3 斜井自制動(dòng)礦車(chē)的設(shè)計(jì)原理

礦車(chē)在斜井中行駛的過(guò)程中，主要受到重力和牽引力的作用。并且我們?cè)诖嗽O(shè)礦車(chē)自身的重力為G，斜井的傾斜度為α，制動(dòng)桿與軌道接觸時(shí)的夾角為β，制動(dòng)桿的閘塊與軌道之間的摩擦系數(shù)為μ。所以我們通過(guò)基礎(chǔ)物理學(xué)可以知道，當(dāng)?shù)V車(chē)的牽引鋼絲繩斷裂時(shí)，制動(dòng)桿在特質(zhì)彈簧的作用下與軌道進(jìn)行接觸，制動(dòng)桿的閘塊與軌道的摩擦力瞬間增大，從而使得礦車(chē)在短時(shí)間內(nèi)停止在斜井軌道上。而我們通過(guò)對(duì)力的分析，可以得出以下結(jié) 論。N=G x /2cosβ=Gsinα/2cosβ ；N x =Nsinβ=Gsinαtanβ/2 ；N y =Ncosβ=Gsinα/2 ；F=μN(yùn) x =μGsinαtanβ/2。 當(dāng) G x ＜ 2F 的時(shí)候，礦車(chē)就會(huì)自動(dòng)鎖死在斜井軌道上。用力學(xué)公式表示就為 ：μGsinαtanβ＞Gsinα。所以我們通過(guò)上述推理可以得知，礦車(chē)自鎖的條件與自身的重量沒(méi)有絲毫關(guān)系。

4 斜井自制動(dòng)礦車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型的斜井自制動(dòng)礦車(chē)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)是通過(guò)現(xiàn)有礦車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。對(duì)于其內(nèi)在構(gòu)造來(lái)說(shuō)，左側(cè)為主拉桿，并且其穿過(guò)主導(dǎo)方向的橫梁與車(chē)架上的前梁，而且橫梁是通過(guò)兩塊槽鋼相對(duì)焊接而成。主拉桿與橫連桿連接在一起，并且制動(dòng)桿分別和橫連桿與制動(dòng)桿連接在一起[5]。

特質(zhì)彈簧與彈簧安裝桿與制動(dòng)桿緊密相連，在礦車(chē)正常工作過(guò)程中，需要通過(guò)牽引鋼絲繩進(jìn)行拉拽，在主動(dòng)干的拉動(dòng)作用下，橫連桿、制動(dòng)桿預(yù)計(jì)制動(dòng)連桿共同作用，從而使制動(dòng)桿向內(nèi)側(cè)收縮，從而使制動(dòng)桿原理軌道，防止錯(cuò)誤停止。當(dāng)發(fā)生跑車(chē)事故時(shí)，牽引繩上的拉力變小，并且在彈簧的作用下主拉桿被拉回，同時(shí)制動(dòng)桿向外擴(kuò)張與軌道進(jìn)行接觸，進(jìn)而礦車(chē)自鎖。

5 斜井自制動(dòng)礦車(chē)的擺錘設(shè)計(jì)

礦車(chē)在進(jìn)入上下邊坡點(diǎn)位時(shí)，由于牽引的鋼絲繩拉力會(huì)發(fā)生變化，制動(dòng)裝置會(huì)形成錯(cuò)誤動(dòng)作，而為了避免這種情況的發(fā)生，我們根據(jù)重力始終向下的原理，設(shè)計(jì)出一款能夠檢測(cè)礦車(chē)位置的擺錘設(shè)備[6]。

此設(shè)備安裝在方向橫梁的槽鋼內(nèi)，且結(jié)構(gòu)較為緊密。具體實(shí)施方式是水平軌道至坡度軌道過(guò)渡的過(guò)程中，重錘始終垂直向下，且擋板靠近主拉桿的位置，在限位螺絲以及Z形狀的限位板的組當(dāng)下，主拉桿不能形成制動(dòng)動(dòng)作，所以實(shí)現(xiàn)防止動(dòng)作誤判的初衷。當(dāng)?shù)V車(chē)駛?cè)雰A斜巷道上時(shí)，重錘始終垂直向下擺放，此時(shí)限位板與主拉桿的距離較遠(yuǎn)，限位螺絲起不到任何作用，而當(dāng)跑車(chē)事故發(fā)生之時(shí)，主拉桿就可以在彈簧的作用下使制動(dòng)裝置運(yùn)行。

6 總結(jié)

基于礦井內(nèi)安全事故設(shè)計(jì)了一種全新的礦車(chē)防跑裝置，主要工作原理時(shí)將制動(dòng)裝置安裝在礦車(chē)的底座上，通過(guò)檢測(cè)牽引礦車(chē)的鋼絲繩拉力的變化情況，從而出發(fā)制動(dòng)裝置與軌道進(jìn)行接觸并自鎖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車(chē)的有效制動(dòng)。對(duì)于新型斜井自制動(dòng)礦車(chē)是通過(guò)現(xiàn)有礦車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，極大程度減少企業(yè)成本 ；并且由于我們?cè)诘V車(chē)上設(shè)置了擺錘裝置，所以礦車(chē)無(wú)論在平坦還是傾斜的巷道中行駛，都會(huì)進(jìn)行其正確的操作流程，而不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤指令的現(xiàn)象 ；新型的斜井自制動(dòng)礦車(chē)能夠在斜井上實(shí)現(xiàn)快速的制動(dòng)并自鎖，從而極大程度減少了安全事故的發(fā)生。本篇文章，通過(guò)為了對(duì)斜井內(nèi)可能出現(xiàn)的跑車(chē)事故進(jìn)行解決，因此設(shè)計(jì)了斜井自制動(dòng)礦車(chē)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)的日常工作設(shè)備的改良做出理論基礎(chǔ)。