平巷人車連桿式自動連接裝置的設(shè)計應(yīng)用

姬國昌 李佳佳 牛紅星

摘 要：該文介紹了煤礦平巷人車一種機械式自動連接裝置，結(jié)束了人車連接依靠人力的歷史，實現(xiàn)了人車與電機車的自動連接，實現(xiàn)了人車連接的自動化和連續(xù)化運輸，提高了工作的可靠性與安全程度，提高了人車運行效率。

關(guān)鍵詞：平巷人車；自動連接

1 問題的提出

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：“長度超過1.5km的主要運輸平巷，上下班時應(yīng)采用機械方式運送人員。”為減輕職工勞動強度，方便職工上下班，許廠煤礦在330軌道大巷運行5節(jié)PRC18-3/9型平巷人車。由于330采區(qū)是礦井主采區(qū)，施工單位多，施工地點分散，且勞動組織方式不統(tǒng)一，造成平巷人車運輸任務(wù)重，運輸量大，尤其是在交接班期間存在高峰期現(xiàn)象，職工乘坐人車的需求量大，職工等候人車的心里比較迫切。另外，330軌道大巷（外段）全長1300m，人車運行速度平均按3m/s計算，加上里、外車場調(diào)車、串車、摘掛人車，平均往返一趟將近18分鐘，每列車能乘坐人員5×18=90人，根據(jù)330采區(qū)施工單位的具體情況，每班需運送人員大約250人，需往返運行250÷90÷0.6（滿載系數(shù)）=4.6趟，按5趟計算，需用時間約5×18=90分鐘，導(dǎo)致部分職工乘坐不上人車、乘坐人車影響交接班、下班職工長時間等候人車，影響上井，造成相當部分職工存有急躁、不滿情緒，同時人工摘、掛人車需用時間長，操作不安全。因此，提高人車運行安全程度及運行效率，縮短人車往返時間，滿足廣大干部職工的乘坐人車的現(xiàn)實需要，成了一個亟待解決的問題。

2 實施內(nèi)容

（1）設(shè)計思路

為達到縮短人車運行時間，簡化人車操作程序，提高人車運行效率的目的，我們對人車運行整體狀況進行了分析研究：一是人車運行速度的提高有一個上限的要求。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定人車運行速度不得大于4m/s，《人車產(chǎn)品使用說明書》規(guī)定人車運行速度不得大于3m/s，而正常人車運行速度大約在3m/s，因此提高人車運行速度已到限值；二是車場串車、調(diào)車的時間也不能做太大的改善，人車進入車場要提前20m減速，然后緩慢停牢，最后串車至人車列車尾部，緩慢啟動開出車場，這段時間按司機的操作熟練程度來看，時間上也沒有可節(jié)約的空間。通過總結(jié)分析，我們一致認為，人車摘、掛需用的時間長。從人車停穩(wěn)，剎車牢固，到司機下車人工掩牢人車，人工再摘掉插銷，然后司機上車啟動機車，串車至車場另一端，再重復(fù)相同的操作，且還需專人配合，這期間需用的時間較長，唯獨還有壓縮的可能。因此我們把思考的重點放在人車摘掛如何實現(xiàn)自動連接：人車到位停穩(wěn)，及時摘掉，電機車與人車相連時實現(xiàn)自動連接，這樣不僅節(jié)約人車往返的時間，而且簡化操作程充，從而實現(xiàn)人車運輸連續(xù)化與自動化。

（2）設(shè)計原理

為實現(xiàn)人車與機車的自動連接，需著重解決三個問題：一是把人車的連接桿呈現(xiàn)出水平伸出狀態(tài)，且必須不能偏斜，這樣才能實現(xiàn)與人車插銷的正常對接。二是對電機車插銷連接端頭進行改進，把連接插銷外伸200-300mm，不僅給電機車司機摘人車創(chuàng)造便利條件，而且拓展了插銷的工作空間。三是對連接插銷進行改造。插銷的伸出和回縮靠一個半圓形平臺和彈簧實現(xiàn)。人車連接時，處于水平伸出狀態(tài)的連接桿碰撞半圓形平臺，半圓形平臺壓縮彈簧，插銷處于豎直向下狀態(tài)，停靠自身重力產(chǎn)生下滑力，實現(xiàn)與連接桿的對接。摘人車時，司機向上拔取插銷，待插銷拔出后，通過彈簧的復(fù)位作用，半圓形平臺伸出，擋住插銷，實現(xiàn)連接桿與人車的脫離。

（3）實施方案

根據(jù)設(shè)計思想和設(shè)計原理，我們研制了平巷人車連桿式自動連接裝置，它主要有兩部分組成，一部分是連接桿自動調(diào)節(jié)裝置，另一部分是梯形棱臺連接插孔限位器。其中第一部分的功能主要是實現(xiàn)把人車的連桿始終保持水平伸直狀態(tài)，且不能偏斜。

把平巷人車的連接桿焊接在一個厚12mm的長方形鐵板上，在鐵板兩側(cè)中部和連接桿上平面中部分別安設(shè)兩個等長的彈簧，用于保持連接桿不能左右擺動，與人車運行方向保持一致。長方形鐵板起一個襯板托起的作用，將連接桿水平托出，使之處于水平狀態(tài)，不耷拉頭，為自動連接創(chuàng)造條件。

通過制作一個梯形棱臺，將電機車連接插銷外伸出250mm，一端與電機車相連接，為固定端；另一端為工作端，與人車連接桿相連接。棱臺分上下兩部分，上半部分焊接一個圓柱鐵筒，內(nèi)徑與插銷直徑相同，用于插銷的導(dǎo)向和限位，引導(dǎo)插銷自動進入下半部分圓孔內(nèi)；下半部分事先制作一個內(nèi)置圓孔，圓孔內(nèi)部固定好一個壓縮彈簧，彈簧一端連接一個半圓形擋板。正常狀態(tài)下，半圓形擋板在彈簧的作用下處于伸出狀態(tài)，將插捎擋住。當與人車需相接時，人車連接桿頂推擋板，壓縮彈簧，直到擋板完全不能阻擋插銷，然后插銷在重力的作用下自動伸出，實現(xiàn)與人車的可靠連接。

3 創(chuàng)新點

連桿式自動連接裝置的研制及應(yīng)用，解決了人車連接依靠人工的歷史，實現(xiàn)了人車與電機車的自動連接，大大簡化了操作程序，提高了工作的可靠性與安全程度，同時人車往返運行時間明顯減少，大大提高了人車運行效率。

它的創(chuàng)新點有以下幾個方面：

（1）它結(jié)構(gòu)簡單，選材方便，制作容易，使用安全可靠，維修成本低，效果明顯。

（2）充分利用彈簧的限位作用及復(fù)位作用，實現(xiàn)了人車摘掛的自動化操作，結(jié)束了我礦人車連接全部依靠人工的歷史。

（3）人車摘掛需用時間明顯減少，提高了設(shè)備運行效率；人車摘掛時無需專人在電機車與人車之間操作操作，減少了因跟車工與機車司機配合不當，操作不慎造成的擠傷事故，大大提高了人車運行安全程度。

（4）與人車連接可靠，連接桿與插銷的配合間隙合理，減輕了人車運行過程中產(chǎn)生的振動，自動連接裝置的受力方向與人車運行方向始終保持一致，增加了人車運行的平穩(wěn)性。

（5）該裝置的應(yīng)用有效防止人車運行過程中跳銷、脫銷現(xiàn)象的發(fā)生。

4 效益分析

（1）安全效益

《煤礦安全技術(shù)操作規(guī)程》對聯(lián)環(huán)做了以下規(guī)定：嚴禁將頭伸入兩車之間。如果嚴格按照操作規(guī)程要求，現(xiàn)場人車摘掛無法操作，傳統(tǒng)跟車工進行摘掛時，往往將頭及身體伸入兩車之間，造成長期違規(guī)操作。另外，一旦叫應(yīng)不好，很容易出現(xiàn)摔傷手及其它安全事故。該裝置的成功應(yīng)用，現(xiàn)場無需專人操作，即實現(xiàn)人車與電機車的可靠相連，結(jié)束了完全由人工摘、掛的歷史，杜絕了人車運行的安全隱患，其安全效益明顯。

（2）經(jīng)濟效益

明顯提高了人車運行效率

該裝置投入運行以來，把人車在車場摘掛時間壓縮至最低，據(jù)現(xiàn)場實測，往返一趟節(jié)約時間大約6分鐘，運送同樣的人員原先需拉運250÷90÷0.6（滿載系數(shù)）=4.6趟，按5趟計算，需用時間約5×18=90分鐘，而現(xiàn)在則需用5×12=60分鐘，人車運行效率提高了（90-60）/90=33.3%。

簡化了操作程序，減少了人工投入

原先每班運行人車時，需安排跟車工專門負責摘掛人車，現(xiàn)在實現(xiàn)自動連接，每天可節(jié)省1×3=3個（人工），每個人工投入按80元計算，每年（除去放假、檢修、集中休15天）可節(jié)約生產(chǎn)成本350×3×80=84000（元）。

（3）社會效益

原先每班運送人員時，出現(xiàn)部分職工人員乘坐不上人車或坐上人車影響交接班，下班人員由于長時間等候人車，造成情緒急躁，嚴重影響職工穩(wěn)定。該裝置投入使用以來，在每班交接班高峰期間，1個小時內(nèi)即可運行5趟，能運送人員約300人，緩解了人車運力不足的矛盾，解決了職工乘車難的問題，同時也杜絕了職工乘車時破壞人車，亂打電話以及沿途制造障礙等現(xiàn)象，為職工隊伍和詣穩(wěn)定和行為規(guī)范素養(yǎng)的提升也做出了一定的貢獻。

作者簡介：

姬國昌（1976.9.26—），男，大學(xué)學(xué)歷，畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)就職于山東許廠煤礦有限公司運搬工區(qū)，負責工區(qū)技術(shù)管理工作。