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。該設備的機頭機尾一般安裝于巷道支架上形成架空式安裝，其驅動輪通過驅動軸帶動，在長時間、大負荷的運行期間，驅動軸是承受負載最大的部件，同時承受驅動輪轉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，產生裂紋甚至斷裂，從而造成驅動輪墜落，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生。

目前傳統結構驅動軸與驅動輪直接相連接，結構存在下列問題：（1）驅動軸同時承受驅動輪轉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，產生裂紋甚至斷裂，從而造成驅動輪墜落，造成安全事故。（2）驅動軸更換不方便。當驅動軸產生裂紋或者斷裂，需要更換驅動軸時，必須先將驅動輪與驅動軸拆分開，然后將驅動軸與減速器拆分開，再將新的驅動軸與減速器連接固定，最后將驅動輪起吊與驅動軸連接固定，更換過程相對繁瑣?；谠摲N情況，設計了一種架空乘人裝置軸承保護裝置，防止上述事故的發生。

2 軸承保護裝置的設計

架空乘人裝置的軸承保護裝置，結構設計如圖1 所示。裝備主要包括減速器、驅動軸、機架驅動輪、驅動接盤、接盤蓋板、圓螺母和圓錐滾子軸承。機架上設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。機架的中心設置驅動軸，驅動軸上端設置減速器，驅動軸下端設有驅動接盤和接盤蓋板。接盤蓋板安裝在驅動接盤的底部，即驅動軸采用驅動接盤和接盤蓋板通過螺栓連接與減速器、機架承載套、驅動輪構成一體。

圖1 軸承保護裝置結構示意圖

驅動輪設置在承載套，即驅動輪上設有圓螺母和圓錐滾子軸承，驅動輪通過螺栓連接在承載套上，與機架、減速器構成一體。承載套起承載驅動輪縱向重力、鋼絲繩徑向拉力的作用，驅動軸起傳遞減速器扭矩的作用，將承重與扭矩的傳遞分開，保證驅動軸斷軸或者結構無驅動軸時，驅動輪的位置不產生任何變化，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構，承載套承載驅動輪縱向重力、鋼絲繩徑向拉力及架空乘人裝置運行過程中產生的一些沖擊載荷，驅動軸在該結構中只起到傳遞減速器扭矩的作用，減少了使用過程中對驅動軸的損傷，增加了驅動軸的使用壽命。

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

（3）驅動軸更換方便。驅動軸由驅動接盤、接盤蓋板通過連接螺栓與減速器、機架承載套、驅動輪構成一體，需更換驅動軸時，拆除驅動接盤的連接螺栓，將驅動軸取出，更換新的驅動軸后用連接螺栓將驅動接盤緊固，更換過程結束。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，整體結構合理、緊湊，整體安裝尺寸較小，減輕了安裝時對巷道尺寸要求，相應減少了安裝費用。

4 實踐應用及效果分析

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，取值650～1000；

q0-單位長度下的質量，取q0=2.49kg/m；

g-重力加速度，g=9.8 m/s。

將數據代入式（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 盤區皮帶運輸巷道KJ965 架空乘人裝置中進行了實踐應用。從運行情況來看，架空乘人裝置運行穩定，軸承保護裝置對軸承系統的保護性能較好。從軸承保護裝置應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生。該軸承保護裝置的設計應用效果理想，為企業創造了較好的安全效益和經濟效益。

5 總結

架空乘人裝置軸承保護裝置采用卸荷式連接結構，驅動軸只起傳遞減速器扭矩的作用，當驅動軸斷軸或者無驅動軸時，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動軸斷軸時驅動輪脫落的事故發生，起到斷軸保護的作用。該裝置結構合理、緊湊、造價低，能保證斷軸后驅動輪仍然能夠與機架連接，仍然能承重，避免人員出現摔傷、下滑，減少安全事故的發生。