煤礦井下架空乘人裝置軸承保護裝置的研究

崔海軍

（同煤集團云崗礦，山西 大同 037017）

1 架空乘人裝置在云岡礦的應(yīng)用分析

云岡礦從2010 年起就啟用了大量的KJ965 架空乘人裝置用于井下的輔助運人作業(yè)。該設(shè)備的機頭機尾一般安裝于巷道支架上形成架空式安裝，其驅(qū)動輪通過驅(qū)動軸帶動，在長時間、大負荷的運行期間，驅(qū)動軸是承受負載最大的部件，同時承受驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動所需的大扭矩及沿鋼絲繩方向的徑向拉力，還時常會受到一些沖擊載荷。這些因素都可能會縮短主軸的使用壽命，產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，從而造成驅(qū)動輪墜落，造成安全事故，需增加一種可靠的安全保護裝置防止這樣的事故發(fā)生。

目前傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動軸與驅(qū)動輪直接相連接，結(jié)構(gòu)存在下列問題：（1）驅(qū)動軸同時承受驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動所需的大扭矩及沿鋼絲繩方向的徑向拉力，還時常會受到一些沖擊載荷。這些因素都可能會縮短主軸的使用壽命，產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，從而造成驅(qū)動輪墜落，造成安全事故。（2）驅(qū)動軸更換不方便。當驅(qū)動軸產(chǎn)生裂紋或者斷裂，需要更換驅(qū)動軸時，必須先將驅(qū)動輪與驅(qū)動軸拆分開，然后將驅(qū)動軸與減速器拆分開，再將新的驅(qū)動軸與減速器連接固定，最后將驅(qū)動輪起吊與驅(qū)動軸連接固定，更換過程相對繁瑣?；谠摲N情況，設(shè)計了一種架空乘人裝置軸承保護裝置，防止上述事故的發(fā)生。

2 軸承保護裝置的設(shè)計

架空乘人裝置的軸承保護裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1 所示。裝備主要包括減速器、驅(qū)動軸、機架驅(qū)動輪、驅(qū)動接盤、接盤蓋板、圓螺母和圓錐滾子軸承。機架上設(shè)有承載套和承載套壓板，即承載套采用承載套壓板通過螺栓固定在機架上。機架的中心設(shè)置驅(qū)動軸，驅(qū)動軸上端設(shè)置減速器，驅(qū)動軸下端設(shè)有驅(qū)動接盤和接盤蓋板。接盤蓋板安裝在驅(qū)動接盤的底部，即驅(qū)動軸采用驅(qū)動接盤和接盤蓋板通過螺栓連接與減速器、機架承載套、驅(qū)動輪構(gòu)成一體。

圖1 軸承保護裝置結(jié)構(gòu)示意圖

驅(qū)動輪設(shè)置在承載套，即驅(qū)動輪上設(shè)有圓螺母和圓錐滾子軸承，驅(qū)動輪通過螺栓連接在承載套上，與機架、減速器構(gòu)成一體。承載套起承載驅(qū)動輪縱向重力、鋼絲繩徑向拉力的作用，驅(qū)動軸起傳遞減速器扭矩的作用，將承重與扭矩的傳遞分開，保證驅(qū)動軸斷軸或者結(jié)構(gòu)無驅(qū)動軸時，驅(qū)動輪的位置不產(chǎn)生任何變化，從而起到斷軸保護的作用。

3 軸承保護裝置的優(yōu)勢分析

（1）該架空乘人裝置軸承保護裝置是一種卸荷式連接結(jié)構(gòu)，承載套承載驅(qū)動輪縱向重力、鋼絲繩徑向拉力及架空乘人裝置運行過程中產(chǎn)生的一些沖擊載荷，驅(qū)動軸在該結(jié)構(gòu)中只起到傳遞減速器扭矩的作用，減少了使用過程中對驅(qū)動軸的損傷，增加了驅(qū)動軸的使用壽命。

（2）該架空乘人裝置軸承保護裝置中，驅(qū)動軸斷軸或者無驅(qū)動軸時，驅(qū)動輪的位置不產(chǎn)生任何變化，能有效地防止以往驅(qū)動軸斷軸時驅(qū)動輪脫落的事故發(fā)生。

（3）驅(qū)動軸更換方便。驅(qū)動軸由驅(qū)動接盤、接盤蓋板通過連接螺栓與減速器、機架承載套、驅(qū)動輪構(gòu)成一體，需更換驅(qū)動軸時，拆除驅(qū)動接盤的連接螺栓，將驅(qū)動軸取出，更換新的驅(qū)動軸后用連接螺栓將驅(qū)動接盤緊固，更換過程結(jié)束。在整個更換過程中，其他部件均保持原位不動，因而使整個更換過程方便快捷。

（4）架空乘人裝置斷軸保護裝置，整體結(jié)構(gòu)合理、緊湊，整體安裝尺寸較小，減輕了安裝時對巷道尺寸要求，相應(yīng)減少了安裝費用。

4 實踐應(yīng)用及效果分析

4.1 牽引鋼絲繩的最小點張力計算

云岡礦311 盤區(qū)皮帶運輸巷道長度L=3144m，巷道坡度α=18°～27°，巷道平均坡度α=25°。因此KJ965 架空乘人裝置牽引鋼絲繩的最小點張力計算公式如下：

式中：

C-鋼絲繩的抗撓度系數(shù)，取值650～1000；

q0-單位長度下的質(zhì)量，取q0=2.49kg/m；

g-重力加速度，g=9.8 m/s。

將數(shù)據(jù)代入式（1）中，可計算出：KJ965 架空乘人裝置牽引鋼絲繩的最小點張力Fmin=2440N。

4.2 實踐應(yīng)用及效果分析

架空乘人裝置軸承保護裝置完成研制后，在云岡礦311 盤區(qū)皮帶運輸巷道KJ965 架空乘人裝置中進行了實踐應(yīng)用。從運行情況來看，架空乘人裝置運行穩(wěn)定，軸承保護裝置對軸承系統(tǒng)的保護性能較好。從軸承保護裝置應(yīng)用的一年多時間來看，該KJ965架空乘人裝置軸承無變形和斷裂的情況發(fā)生。該軸承保護裝置的設(shè)計應(yīng)用效果理想，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全效益和經(jīng)濟效益。

5 總結(jié)

架空乘人裝置軸承保護裝置采用卸荷式連接結(jié)構(gòu)，驅(qū)動軸只起傳遞減速器扭矩的作用，當驅(qū)動軸斷軸或者無驅(qū)動軸時，其他部件仍連接在一起，均保持原位不動，從而能有效地防止以往驅(qū)動軸斷軸時驅(qū)動輪脫落的事故發(fā)生，起到斷軸保護的作用。該裝置結(jié)構(gòu)合理、緊湊、造價低，能保證斷軸后驅(qū)動輪仍然能夠與機架連接，仍然能承重，避免人員出現(xiàn)摔傷、下滑，減少安全事故的發(fā)生。