煤矿井下架空乘人装置轴承保护装置的研究

崔海军

（同煤集团云岗矿，山西 大同 037017）

1 架空乘人装置在云冈矿的应用分析

云冈矿从2010 年起就启用了大量的KJ965 架空乘人装置用于井下的辅助运人作业。该设备的机头机尾一般安装于巷道支架上形成架空式安装，其驱动轮通过驱动轴带动，在长时间、大负荷的运行期间，驱动轴是承受负载最大的部件，同时承受驱动轮转动所需的大扭矩及沿钢丝绳方向的径向拉力，还时常会受到一些冲击载荷。这些因素都可能会缩短主轴的使用寿命，产生裂纹甚至断裂，从而造成驱动轮坠落，造成安全事故，需增加一种可靠的安全保护装置防止这样的事故发生。

目前传统结构驱动轴与驱动轮直接相连接，结构存在下列问题：（1）驱动轴同时承受驱动轮转动所需的大扭矩及沿钢丝绳方向的径向拉力，还时常会受到一些冲击载荷。这些因素都可能会缩短主轴的使用寿命，产生裂纹甚至断裂，从而造成驱动轮坠落，造成安全事故。（2）驱动轴更换不方便。当驱动轴产生裂纹或者断裂，需要更换驱动轴时，必须先将驱动轮与驱动轴拆分开，然后将驱动轴与减速器拆分开，再将新的驱动轴与减速器连接固定，最后将驱动轮起吊与驱动轴连接固定，更换过程相对繁琐。基于该种情况，设计了一种架空乘人装置轴承保护装置，防止上述事故的发生。

2 轴承保护装置的设计

架空乘人装置的轴承保护装置，结构设计如图1 所示。装备主要包括减速器、驱动轴、机架驱动轮、驱动接盘、接盘盖板、圆螺母和圆锥滚子轴承。机架上设有承载套和承载套压板，即承载套采用承载套压板通过螺栓固定在机架上。机架的中心设置驱动轴，驱动轴上端设置减速器，驱动轴下端设有驱动接盘和接盘盖板。接盘盖板安装在驱动接盘的底部，即驱动轴采用驱动接盘和接盘盖板通过螺栓连接与减速器、机架承载套、驱动轮构成一体。

图1 轴承保护装置结构示意图

驱动轮设置在承载套，即驱动轮上设有圆螺母和圆锥滚子轴承，驱动轮通过螺栓连接在承载套上，与机架、减速器构成一体。承载套起承载驱动轮纵向重力、钢丝绳径向拉力的作用，驱动轴起传递减速器扭矩的作用，将承重与扭矩的传递分开，保证驱动轴断轴或者结构无驱动轴时，驱动轮的位置不产生任何变化，从而起到断轴保护的作用。

3 轴承保护装置的优势分析

（1）该架空乘人装置轴承保护装置是一种卸荷式连接结构，承载套承载驱动轮纵向重力、钢丝绳径向拉力及架空乘人装置运行过程中产生的一些冲击载荷，驱动轴在该结构中只起到传递减速器扭矩的作用，减少了使用过程中对驱动轴的损伤，增加了驱动轴的使用寿命。

（2）该架空乘人装置轴承保护装置中，驱动轴断轴或者无驱动轴时，驱动轮的位置不产生任何变化，能有效地防止以往驱动轴断轴时驱动轮脱落的事故发生。

（3）驱动轴更换方便。驱动轴由驱动接盘、接盘盖板通过连接螺栓与减速器、机架承载套、驱动轮构成一体，需更换驱动轴时，拆除驱动接盘的连接螺栓，将驱动轴取出，更换新的驱动轴后用连接螺栓将驱动接盘紧固，更换过程结束。在整个更换过程中，其他部件均保持原位不动，因而使整个更换过程方便快捷。

（4）架空乘人装置断轴保护装置，整体结构合理、紧凑，整体安装尺寸较小，减轻了安装时对巷道尺寸要求，相应减少了安装费用。

4 实践应用及效果分析

4.1 牵引钢丝绳的最小点张力计算

云冈矿311 盘区皮带运输巷道长度L=3144m，巷道坡度α=18°～27°，巷道平均坡度α=25°。因此KJ965 架空乘人装置牵引钢丝绳的最小点张力计算公式如下：

式中：

C-钢丝绳的抗挠度系数，取值650～1000；

q0-单位长度下的质量，取q0=2.49kg/m；

g-重力加速度，g=9.8 m/s。

将数据代入式（1）中，可计算出：KJ965 架空乘人装置牵引钢丝绳的最小点张力Fmin=2440N。

4.2 实践应用及效果分析

架空乘人装置轴承保护装置完成研制后，在云冈矿311 盘区皮带运输巷道KJ965 架空乘人装置中进行了实践应用。从运行情况来看，架空乘人装置运行稳定，轴承保护装置对轴承系统的保护性能较好。从轴承保护装置应用的一年多时间来看，该KJ965架空乘人装置轴承无变形和断裂的情况发生。该轴承保护装置的设计应用效果理想，为企业创造了较好的安全效益和经济效益。

5 总结

架空乘人装置轴承保护装置采用卸荷式连接结构，驱动轴只起传递减速器扭矩的作用，当驱动轴断轴或者无驱动轴时，其他部件仍连接在一起，均保持原位不动，从而能有效地防止以往驱动轴断轴时驱动轮脱落的事故发生，起到断轴保护的作用。该装置结构合理、紧凑、造价低，能保证断轴后驱动轮仍然能够与机架连接，仍然能承重，避免人员出现摔伤、下滑，减少安全事故的发生。