矿用快捷打掩器的研究与创新

摘要：打掩器是对钢轨上的行走机械进行限位的工具。对于煤矿生产来说，对在钢轨上行走的矿车进行限位能够保证矿井运输的安全。为了安全生产，有效快捷地对静止和需要静止的矿车进行限位能极大地方便生产。对于煤矿用的打掩器，一般沿用铁路交通的类似工具，但由于两者存在差异，因此设计了专用的矿用快捷打掩器。该种打掩能有效，快速，灵活地把矿车固定在钢轨上，防止矿车自行溜车。

关键词：安全 便捷 灵活 打掩器

0 引言

打掩器是轨道用阻车器的一种，在铁路运输过程中常见。煤矿的巷道中使用的打掩器多是使用楔木临时固定在矿车轮和轨道的缝隙中。根据木楔原理，煤矿专用的打掩器采用了木楔的类似外形同时增加了木楔不具有的功能。该种打掩器能在没用矿车轮对挤压的时候固定在钢轨上不脱落，具备让矿车定点停车的功能。该种打掩器拆卸方便，安装简单，可多次重复使用。质量轻，每位轨道工可一次拿多只打掩器。该种打掩器可为大多数煤矿推广使用。

1 立项原因

煤矿使用的矿车打掩器为三角形，其中一边依照矿车车轮直径设置为圆弧型。两侧可以用螺钉拧紧。该种打掩器在使用时需要人工将两侧螺栓拧紧，在井下实际操作过程中由于工人缺乏工具，会出现打掩器无紧固的情况。在使用时，打掩器因为矿车的撞击脱落，没有起到阻止矿车，并为矿车限位的作用的现象就可能发生，为生产运输带来极大的安全隐患。但若是一味考虑紧固打掩器而增加了其重量又会导致工人为了省事不使用打掩器对矿车限位的现象发生。所以新设计的矿用打掩器必须轻便，紧固效果好，方便工人操作，同时其设计应简洁尽量少使用材料。为了满足以上需求，就要对打掩器的设计进行充分的考虑和实验。

2 研究过程及创新点

2.1 打掩器的外形设计

木楔子能成为简易的打掩器的事实证明，木楔子的结构有阻止轮对前进的作用。这种作用表现在以下两点：①木楔子前端是尖的可延伸至轮对底部被轮对和其上的负载压住，增加木楔子对轨道的摩擦力；②木楔子从尖端向后延伸有一个坡度，轮对压紧木楔子后就要沿着木楔子的表面向上运动，使木楔子包裹在轮对上阻止轮对转动，使轮对与轨道的摩擦瞬间变为滑动摩擦。但木楔子的缺点是当轮对冲击力较大时，轮对沿楔子表面向上运动，直到将楔子整个压过，楔子起不到限位的作用而且可能导致矿车落道。新设计的打掩器应吸取楔子结构的长处弥补楔子的不足。根据楔子的原理即以上两点对原有打掩器的设计进行研究也可发现两点：一打掩器的前端较长，其长度超过轮对中心到其末端的长度，这样矿车轮对压过时轮对的重心可压住打掩器，增加打掩器与轨道的摩擦；二打掩器与轮对接触的表面与轮对外形相互包络，即与轮对的半径大小相似或略大，保证轮对在向上碾压时不会从打掩器上撵过防止轮对冲出。此外打掩器的后部使用了三角形结构，保证器有足够的强度同时节省了材料。由于原有打掩器在自身限位上无法自行固定，应对其固定方式进行改进，并吸取其合理的部分。因此原有设计无需完全，只是在打掩器与轨道的加紧方式上进行改进即可。经过证明该过程是复杂的。

2.2 加紧机构的设计

新设计的打掩器的加紧机构要使用方便，最好不通过外力进行紧固，使用人力进行一次到两次操作就完成加紧即可。

方案一：

根据该要求，设计了第一种方案如图一所示：

该种打掩器借鉴了比较流行的锁扣的原理，利用了连杆机构的死点位置的自锁性对钢轨上表面进行加紧。这种设计在使用时手柄在弹簧的拉动下处于倾斜收缩状态，需要使劲将手柄扳开，同时将钳子一样的卡口套在轨道上，将手柄彻底扳开后打掩器即可与轨道固定住。当使用结束后，将手柄向内侧推，在弹簧的作用下可自行复原并从轨道上落下。但完全使用连杆的自锁会导致操作手柄力量较大，当手柄脱离自锁点后会因弹簧的弹性自动回复，会对操作人员的操作安全产生不利影响。该种设计使用了弹簧的弹力，由于弹簧弹力有限，不能保证加紧机构有足够的力量夹住钢轨。人为用力推动时该种设计会从轨道法向方向脱落。虽然该种设计的打掩器能起到限位作用但由于操作不便紧固不牢，需要进一步改进设计。而且这种设计机构复杂，加工不便，质量较重不便于携带。基于以上情况提出第二种方案。

方案二：

方案二吸取了原有设计的外形，继续在加紧机构上进行改进。方案二是用了偏心轮加紧。设置好偏心距离和最大加紧厚度，根据这两个参数设计出轨道上表面加紧的机构。

虽然将一侧的限位板取消，但使用了粗壮的圆钢在另一侧限位能够起到减轻打掩器质量同时不削弱打掩器的强度。并且原有挡板与打掩器的焊接只有一条焊缝，使用圆柱形加紧机构时有两条焊缝，在受到冲击时该种结构更为结实。

这种夹紧方式结构紧凑，加工方便。打掩器质量轻便，便于携带。使用时将打掩器手柄2松开，并压紧，该打掩器即可完全在轨道上锁紧。当矿车从打掩器上压过，会使打掩器的加紧机构在自锁压力增大的情况下更加紧固，保证打掩器有效起作用。该种打掩器夹紧后在不拌动操作柄的情况下人力轻易无法打开，扳动手柄可轻松取下。该打掩器的操作手柄与携带手柄使用了同一个手柄，在不增加材料的情况下方便工人在工作场所携带。

创新点：

①结构简单。

②制作方便。

③作用可靠。

④实用性强，便于携带。

3 社会经济效益

便捷打掩器于2013年4月10日设计于2013年4月22日投入使用，使用效果良好，能有效保证井下运输安全。

4 存在问题及推广应用前景

该打掩器结构简单，制作方便，可在同等情况下推广使用。

参考文献：

[1]翟春香，黄丽，陈作庆，郑怀鹏，徐桂云.可重构气动单向阻车器的设计[J].煤矿机械，2010（11）.

[2]何春作，张泰山.阻车器的气动化改造与应用[J].矿山机械，2011（08）.

[3]姚德寿.阻车器的发明与应用价值分析[J].南方国土资源，2011（11）.

作者简介：边越（1985-），男，山西大同同煤集团煤峪口矿机电科，从事煤矿机械技术工作，助理工程师。