方 超，皮 婷，蔣京名

（1.湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南電科院檢測(cè)集團(tuán)有限公司，湖南 湘鄉(xiāng) 411400）

隨著《淘汰落后安全技術(shù)工藝、設(shè)備目錄（2016年）》的正式發(fā)布，普通軌叉爪式斜井人車和普通軌抱軌式斜井人車即將逐步退出歷史舞臺(tái)，而具有運(yùn)行安全可靠、人員上下方便、操作簡(jiǎn)單、輸送效率高、一次性投資低等眾多優(yōu)勢(shì)的架空乘人裝置成為了目前現(xiàn)代化礦山斜井人員運(yùn)輸設(shè)備的主要選擇［1-2］。架空乘人裝置安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行是礦山安全生產(chǎn)工作的前提條件，要保證架空乘人裝置安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，除了需要礦方工作人員的日常維護(hù)保養(yǎng)和檢查檢修外，具有相關(guān)資質(zhì)的第三方檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)每年的定期檢測(cè)檢驗(yàn)也是必不可少的，每年定期全面的、深入的體檢，能夠發(fā)現(xiàn)裝置存在的潛在安全隱患，進(jìn)而提醒礦方及時(shí)消除隱患，確保乘坐人員的安全，保障礦方正常安全生產(chǎn)［3-4］。檢驗(yàn)檢測(cè)的方式、方法和相關(guān)輔助裝置的選擇對(duì)檢測(cè)的結(jié)果有著直接的影響，科學(xué)合理的檢測(cè)方法和便捷可靠的輔助裝置是順利完成架空乘人裝置定期檢驗(yàn)檢測(cè)的基本保障。

1 架空乘人裝置的應(yīng)用背景及工作原理

1.1 應(yīng)用背景

我國(guó)地大物博，是礦產(chǎn)資源富饒的國(guó)家，地下蘊(yùn)藏著大量用于國(guó)防、軍工、芯片等高科技行業(yè)不可或缺的重要戰(zhàn)略資源。新中國(guó)成立后，礦山行業(yè)順應(yīng)歷史時(shí)代潮流迅速崛起，成為了當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的中流砥柱。而今，礦山企業(yè)依舊做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。我國(guó)的礦山多為地下斜井開(kāi)采，正因?yàn)槿绱?，架空乘人裝置（俗稱“猴車”）孕育而生。

1.2 工作原理

架空乘人裝置作為輸送人員的主要設(shè)備之一，目前廣泛應(yīng)用于斜井開(kāi)采的地下礦山。其機(jī)頭和機(jī)尾分別安裝在“始發(fā)地”和“目的地”所在的不同中段，主要通過(guò)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)力傳遞到與其直接連接的減速機(jī)上，通過(guò)減速機(jī)的齒比變速后，將動(dòng)力傳遞到與減速機(jī)直接相連的驅(qū)動(dòng)輪（也叫“首輪”，安裝在機(jī)頭位置）上，使得驅(qū)動(dòng)輪在設(shè)定的速度下旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪（也叫“尾輪”，安裝在機(jī)尾位置）的輪槽內(nèi)纏上同一根牽引鋼絲繩，通過(guò)牽引鋼絲繩將兩輪連接起來(lái)，牽引鋼絲繩在從動(dòng)輪所在中段通過(guò)重錘的重力作用將其張緊，使其與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。架空乘人裝置的吊椅通過(guò)抱索器與牽引鋼絲繩牢固連接，驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)通過(guò)牽引鋼絲繩帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸人員的目的。斜井架空乘人裝置的安裝形式如圖1所示。

圖1 架空乘人裝置的安裝形式示意圖

機(jī)頭部位有兩套制動(dòng)器，分別是位于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)之間的工作制動(dòng)器和位于驅(qū)動(dòng)輪輪邊的安全制動(dòng)器（即：驅(qū)動(dòng)輪的輪邊制動(dòng)器）。工作制動(dòng)器主要用于制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的連接軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；安全制動(dòng)器主要用于制動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；兩套制動(dòng)器都能使裝置實(shí)現(xiàn)可靠停車。機(jī)頭部位的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 機(jī)頭部位的結(jié)構(gòu)示意圖

2 現(xiàn)有的制動(dòng)力測(cè)試方法和存在的問(wèn)題

2.1 現(xiàn)有的制動(dòng)力測(cè)試方法

在確保架空乘人裝置上無(wú)乘坐人員后，關(guān)閉裝置，使其停止運(yùn)行，讓工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器都處于剎車狀態(tài)。

按照《煤礦用架空乘人裝置安全檢驗(yàn)規(guī)范》（AQ 1038—2007）的規(guī)定連接好試驗(yàn)所需的各項(xiàng)裝置，具體試驗(yàn)方式如下：

取直徑大小和長(zhǎng)度合適的測(cè)試鋼絲繩一根，一端與牽引鋼絲繩（架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)輪位置的一段牽引鋼絲繩）牢固連接，另一端與測(cè)力裝置的一端連接，測(cè)力裝置的另一端與手動(dòng)葫蘆連接（手動(dòng)葫蘆與某一固定受拉件牢固連接）。用手動(dòng)葫蘆將測(cè)試鋼絲繩拉緊，直至制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)輪之間打滑時(shí)（制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)），讀取測(cè)力裝置上的讀數(shù)?，F(xiàn)有的測(cè)試方法如圖3所示。

現(xiàn)有的制動(dòng)力檢測(cè)所需要的輔助工具有測(cè)試鋼絲繩、合適的鋼絲繩U型夾、手動(dòng)葫蘆、活動(dòng)扳手等。試驗(yàn)前先將測(cè)試鋼絲繩和驅(qū)動(dòng)輪附近的一段牽引鋼絲繩放入鋼絲繩U型夾內(nèi)，通過(guò)旋緊鋼絲繩U型夾的螺母使其壓板對(duì)測(cè)試鋼絲繩和牽引鋼絲繩產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力，使兩繩之間通過(guò)摩擦力牢固固定，從而不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，其作用是提供試驗(yàn)所需的受力點(diǎn)，使手動(dòng)葫蘆加載的拉力能作用到驅(qū)動(dòng)輪上，使驅(qū)動(dòng)輪在外力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼絲繩U型夾和測(cè)試鋼絲繩的安裝方式如圖4所示。

圖4 鋼絲繩U型夾和測(cè)試鋼絲繩的安裝方式示意圖

2.2 現(xiàn)有測(cè)試方法存在的問(wèn)題

架空乘人裝置的制動(dòng)過(guò)程是通過(guò)工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器兩套制動(dòng)器來(lái)完成。工作制動(dòng)器是通過(guò)制動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)連接軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成制動(dòng)；安全制動(dòng)器是通過(guò)直接制動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成制動(dòng)。兩套制動(dòng)器具體制動(dòng)形式如圖5所示。

圖5 兩套制動(dòng)器制動(dòng)形式示意圖

1.兩套制動(dòng)器雙重制動(dòng)能起到雙重保護(hù)作用，兩套制動(dòng)器的制動(dòng)力測(cè)試應(yīng)該單獨(dú)分開(kāi)進(jìn)行試驗(yàn)（即：關(guān)閉其中一個(gè)制動(dòng)器打開(kāi)另外一個(gè)制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)力測(cè)試，直到每個(gè)制動(dòng)器都測(cè)試完成），工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器應(yīng)分別滿足相關(guān)的技術(shù)要求。而現(xiàn)有的測(cè)試方法只測(cè)試了安全制動(dòng)和工作制動(dòng)同時(shí)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力。

2.通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)操作發(fā)現(xiàn)，按照現(xiàn)有的測(cè)試方法完成測(cè)試后架空乘人裝置驅(qū)動(dòng)輪附近的那段牽引鋼絲繩都會(huì)在U型夾的螺母和壓板的強(qiáng)大夾緊力下，與測(cè)試鋼絲繩相互擠壓和摩擦留下傷痕，這增加了牽引鋼絲繩的斷絲風(fēng)險(xiǎn)，而鋼絲繩的斷絲情況又是判定鋼絲繩是否合格的重要技術(shù)指標(biāo)，該試驗(yàn)方法具有一定的破壞性，會(huì)對(duì)牽引鋼絲繩產(chǎn)生不可逆的損傷，從而增加了架空乘人裝置事故的風(fēng)險(xiǎn)。

3.現(xiàn)有的測(cè)試方法很難保證手動(dòng)葫蘆輸出的拉力能作用到驅(qū)動(dòng)輪的切線方向（實(shí)際存在一定的夾角），在做安全制動(dòng)器制動(dòng)力測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生的力臂與實(shí)際安全制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力臂存在一定的誤差，會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的誤差較大。

3 優(yōu)化后的制動(dòng)力測(cè)試方法和優(yōu)勢(shì)

3.1 優(yōu)化后的制動(dòng)力測(cè)試方法

首先在制動(dòng)力測(cè)試前，先單獨(dú)閉合工作制動(dòng)器或安全制動(dòng)器，使未參與測(cè)試的另外一組制動(dòng)器不制動(dòng)，分別單獨(dú)測(cè)試兩組制動(dòng)器的制動(dòng)力，兩組試驗(yàn)的操作過(guò)程相同，具體如下：

取自制的專用于架空乘人裝置制動(dòng)力測(cè)試的輔助工裝（以下簡(jiǎn)稱“自制輔助工裝”）安裝于驅(qū)動(dòng)輪上（具體安裝形式如圖6所示），測(cè)力裝置的一端與自制輔助工裝牢固連接，另一端與手動(dòng)葫蘆連接，手動(dòng)葫蘆固定在現(xiàn)場(chǎng)某一固定受拉件上。用手動(dòng)葫蘆拉自制輔助工裝，直至制動(dòng)器打滑時(shí)，讀取測(cè)力裝置上的讀數(shù)。優(yōu)化后的試驗(yàn)方法如圖7所示。

圖6 自制輔助工裝的安裝形式示意圖

圖7 優(yōu)化后的測(cè)試方法示意圖

自制輔助工裝，由一塊開(kāi)孔的圓弧板、一塊開(kāi)孔的長(zhǎng)方形板、兩顆帶螺母的螺釘和一個(gè)U型螺桿搭配兩個(gè)螺母組成。按如圖6所示方式組裝到驅(qū)動(dòng)輪上，使得測(cè)力裝置和手動(dòng)葫蘆的拉力方向與驅(qū)動(dòng)輪外緣相切。

U型螺桿，將驅(qū)動(dòng)輪的輪輻固定到圓弧板上，輪輻緊貼U型螺桿的內(nèi)壁。工裝上的A、B、C三點(diǎn)形成一個(gè)受力的三角形，將自制輔助工裝牢固的固定到驅(qū)動(dòng)輪上，并與之成為一個(gè)整體。測(cè)力裝置一端與自制輔助工裝連接，一端與手動(dòng)葫蘆連接，用手動(dòng)葫蘆拉自制輔助工裝，直至制動(dòng)器打滑時(shí)，讀取測(cè)力裝置上的讀數(shù)。

3.2 優(yōu)化后測(cè)試方法的優(yōu)勢(shì)

分別單獨(dú)測(cè)試工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器，有利于更加全面、準(zhǔn)確地把握架空乘人裝的制動(dòng)性能，有利于更加精準(zhǔn)地找出每套制動(dòng)器存在的問(wèn)題，為架空乘人裝置的維護(hù)保養(yǎng)指明了方向。

自制輔助工裝的結(jié)構(gòu)取代了用鋼絲繩U型夾來(lái)固定測(cè)試鋼絲繩和牽引鋼絲繩作為著力點(diǎn)的方式，避免了牽引鋼絲繩因擠壓和摩擦導(dǎo)致的斷絲風(fēng)險(xiǎn)。

自制輔助工裝可使手動(dòng)葫蘆的拉力通過(guò)測(cè)力裝置始終作用在驅(qū)動(dòng)輪的切線方向。在做安全制動(dòng)器的制動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，保證了試驗(yàn)的力臂和安全制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的力臂大小一致，測(cè)試的結(jié)果更準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

架空乘人裝置制動(dòng)力的合格與否關(guān)系到礦方能否正常進(jìn)行安全生產(chǎn)活動(dòng)和井下作業(yè)人員的生命安全是否能得到可靠的保障。制動(dòng)力試驗(yàn)是每年必須要重點(diǎn)檢測(cè)的項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)礦山現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境和設(shè)備的觀察，對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)方法的深入剖析，結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有檢測(cè)方法和測(cè)試輔助裝置的不足，并提出了改進(jìn)建議，優(yōu)化了現(xiàn)有的檢測(cè)方法和輔助工裝，更好地保證了架空乘人裝置制動(dòng)力測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和牽引鋼絲繩的安全性。