新型通用型多功能自動阻車器設計

孫 健

(沈陽煤業(集團)安全設備檢測檢驗有限公司，遼寧 沈陽 110030)

近年來，礦車墜入副井事故時有發生，造成重大的人身安全事故和巨大的經濟損失，礦車墜井事故從側面反映了現有阻車裝置在可靠性、適應性和安全性方面存在一定的缺陷。為了從根本上杜絕礦車墜井事故的再次發生，消除副井提升鎖車阻車方面的安全隱患，有必要研制一套新型罐內任意位置阻車裝置。

目前國內外專家和制造廠商對阻車器的研究方向主要集中在動力源和執行機構的優化方面，改善阻車器的操控性，優化產品結構，合理布局減小在罐內占用的空間量，所研究的阻車器具有針對性，針對特有的礦車、特定的固定位置才能實現阻車穩車的目的，通用性普遍較差。一方面，當副井罐籠提運特殊車輛時(如平板車，而非通用礦車)，傳統的阻車器裝置無法可靠固定車輛，容易造成車輛在罐內的竄動，存在提運安全隱患；另一方面，傳統的阻車器結構及布局模式，只能實現在有限的特定位置阻車，無法實現任意位置的可靠阻車，不能滿足多樣化的應用要求。同時，現有的阻車器控制模式單一而且相對獨立，未能與操車系統甚至是絞車控制系統融為有機整體，自動化和智能化水平較低，工作效率也有待提高。國內外下一步的研究趨勢必將是研究具備通用性、多功能的阻車器裝置，既能滿足通用礦車的阻車穩車要求，又能實現對特殊車輛的可靠固定，同時還能實現快捷操作，具備任意位置可靠固定的功能，并配套研究相應的控制模式和監控系統，對整套副井提升系統進行系統化的整合研究，實現信號與操作融合統一，提高設備的工作效率和提升可靠性。

沈陽焦煤股份有限公司林盛煤礦為了解決現有礦用阻車器適應性、通用性、可靠性差的問題，研究設計出一款能夠滿足各種軌距、各種型號礦車的使用要求，具備多級、多種方式的阻車功能，具備手動、自動、檢修等多種控制模式，滿足各種工況使用要求的新型通用型多功能自動阻車器。

1 新型多功能自動阻車器結構方案設計

通用型多功能自動阻車器旨在通過結構創新克服現有阻車設備適應性差，功能單一的缺點。方案設計的通用型多功能自動阻車器要求能夠滿足各種軌距、各種型號礦車的使用要求，具備多級、多種方式的阻車功能，具備手動、自動、檢修等多種控制模式，滿足各種工況的使用要求，將阻車器的監測與控制功能融入操車系統的監控系統之中，革新傳統的信號和操作分離模式，通過開創性集成化設計實現副井提升控制的集中自動化操作，實現減人提效、無人則安目標。

綜合考慮不同類型和結構阻車器的優缺點，充分利用現有資源和條件，以現有工況條件和設備為基礎，對阻車器進行合理有效的改造。通過對多種方案的詳細對比，綜合分析礦井現有條件，提出了如圖1所示的新型通用型多功能自動阻車器結構設計方案。

該自動阻車器主要由軌道、阻車板、驅動液壓缸、驅動推桿、動力彈簧、曲柄連桿傳動機構組成。該套方案中所研制的通用型多功能自動阻車器占用空間小，設備布置較為寬松，安裝方便快捷，安裝周期短，該裝置采用集成式液壓控制技術、液壓同步整體緩沖技術、傳感器技術。當罐籠到位后需要進出礦車時，驅動液壓缸推動驅動推桿向罐籠中心方向移動，帶動曲柄連桿傳動機構運動，同時壓縮動力彈簧實現蓄能，固定在該傳動機構末端的阻車板打開，礦車可以順利地沿著軌道運行，當礦車到位后，控制驅動液壓缸收縮，壓縮蓄能的動力彈簧伸長回復自然狀態，彈簧壓力帶動阻車板摩擦壓緊礦車車輪，依靠擠壓力和摩擦力實現對礦車的固鎖。

圖1 通用型多功能自動阻車器結構總圖

圖2 阻車器布置示意

圖3顯示的是提升罐籠抵達車場的初始狀態，此時提升罐籠已經停靠到位，搖臺到位安全門打開，驅動液壓缸推動驅動推桿向罐籠中心方向移動，帶動曲柄連桿傳動機構運動，同時壓縮動力彈簧實現蓄能，固定在該傳動機構末端的阻車板打開，礦車可以順利地沿著軌道運行。此時，系統會自動檢測各個設備的工作狀態，當各設備的工作狀態滿足要求時，便可通過推車機將礦車推入提升罐籠內。

圖4顯示的是推動礦車進入罐籠的中間運行狀態，此時阻車板處于完全打開狀態，動力彈簧被完全壓縮，驅動液壓缸頂緊驅動推桿，礦車可以無阻力沿著礦車軌道推入罐籠內。

圖5顯示的是礦車沿軌道運行至限位位置后，驅動液壓缸反向收縮脫離與驅動推桿的接觸，處于完全壓縮狀態的彈簧釋放彈性勢能，帶動曲柄連桿傳動機構反向運動，固定在該傳動機構末端的阻車板轉動實現與礦車車輪充分的面接觸，依靠彈性勢能阻車板摩擦壓緊礦車車輪，通過擠壓力和摩擦力實現對礦車的固鎖。

圖3 工作步驟1(罐籠到位、推車進罐前準備工作)

圖4 工作步驟2(推車進罐過程)

圖5 工作步驟3(礦車在罐內被固鎖)

圖6表示罐籠到達卸載水平后，搖臺和安全門依次打開，驅動液壓缸推動驅動推桿向罐籠中心方向移動，帶動曲柄連桿傳動機構運動，固定在該傳動機構末端的阻車板打開，礦車可以順利地沿著軌道運行，從罐籠內推行至車場，從而完成該套自動阻車器的一個工作循環。

圖6 工作步驟4(推車出罐過程)

該套新型通用型多功能自動阻車器工作流程圖如圖7所示，需要監測的參數有罐籠的到位信號、搖臺的開到位與關到位信號、安全門的開到位與關到位信號、礦車在罐內的到位信號、驅動液壓缸的位移信號等。所有設備的工作狀態都在主監控界面顯示，便于實時觀察和核實設備的運行情況，也便于控制設備的各個動作。

圖7 新型多功能自動阻車器工作流程圖

2 通用型多功能自動阻車器控制系統的設計

控制系統主要實現對各個部件，尤其是液壓元器件的監測和控制。一方面實現了該套設備的集中自動化控制，優化了設備的操控性；另一方面，通過實時動態監測和顯示各設備的運行情況，可以隨時了解設備的工作狀態，提升設備的可靠性，防止發生誤操作。

該套控制系統融入操車控制系統，主要實現對驅動液壓缸、阻車板、礦車位置的監測與控制，能夠實現的具體功能以下：

1) 阻車器控制系統與操車控制系統融為一體，即阻車器控制信號與搖臺動作信號、安全門動作信號、推車機動作信號具備邏輯互鎖功能，避免誤操作發生；

2) 控制系統有自動、手動、點動三種操控方式；

3) 控制系統有電器互鎖功能；

4) 控制系統有工作現場的模擬顯示功能；

5) 控制系統有傳感器的自動檢測功能；

6) 控制系統有按鈕的故障的檢測功能；

7) 控制系統有提升容器到位的顯示功能；

8) 控制系統有自動、手動、點動、濾油器堵塞、傳感器故障、按鈕故障、急停等具體狀態的顯示功能。

3 結 語

目前該新型通用型多功能自動阻車器樣機已在林盛煤礦副井中應用，礦井實際生產過程中，有600 mm、900 mm軌距的礦車，還有用于運輸各種液壓支架的特制平板車，在實際應用過程中，該新型通用型多功能自動阻車器能夠滿足各種軌距、各種型號礦車的使用要求，具備多級、多種方式的阻車功能，具備手動、自動、檢修等多種控制模式，滿足各種工況的使用要求，系統的可靠性和安全性大幅提升，融入自動化、智能化操作模式，將阻車器的監測與控制功能融入操車系統的監控系統之中，革新傳統的信號和操作分離模式，通過開創性集成化設計實現副井提升控制的集中自動化操作，實現減人提效、無人則安目標，采用一套通用的使用維護策略和檢修機制，實現特種車輛在罐內任意位置鎖車固定，提高安全效果。