无极绳牵引车液压制动系统研究与设计

[摘 要]本文对几种梭车制动系统进行了介绍，并对其结构原理和优缺点进行分析论述，提出采用新型油泵式液压制动系统，来彻底清除梭车断绳溜车的安全隐患，提高了无极绳牵引车的可靠性和安全性。

[关键词]无极绳牵引车 梭车 液压 测速 制动

中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0026-01

引言

无极绳牵引车是煤矿井下以钢丝绳牵引的一种轨道运输设备，适用于长距离、大倾角、多变坡、大吨位工况下的工作面顺槽、采区上（下）山和集中轨道巷等，材料、设备的不经转载的直达运输设备。是替代传统小绞车接力、对拉运输方式，实现运输整体液压支架和矿井各种设备的理想装备。也可用于金属矿山的井下巷道或地面坡度大且起伏变化多的轨道运输。无极绳牵引车以其高效、安全、操作简单等优点，逐渐成为了煤矿顺槽辅助运输的主要方式。

无极绳牵引车主要包括主机、沿绳轮组、涨紧装置、电控系统和梭车等部分。其中梭车是环绕钢丝绳的节点所在，前后均有钢丝绳牵引，是牵引载重车的连接部件。梭车在坡道上运行时，如果钢丝绳断裂，梭车失去钢丝绳约束，在梭车和载重车的自重作用下，迅速冲下坡道，会出现溜车的安全事故。由于梭车和载重车质量重，惯性大，不仅会撞毁沿途设备，而且严重威胁人身安全。因此研究一种断绳后自动有效的梭车制动系统，预防溜车事故发生是非常必要的。

1 现行制动系统介绍

煤矿井下是可能出现高瓦斯、高粉尘的特殊工况，所有使用设备必须防爆。为了满足防爆要求，设备上会尽量不使用电器元部件，如果必须使用，也必须采取复杂繁琐的防爆处理，因此梭车的制动系统一般采用机械制动或液压制动。现行的制动系统按照监测对象可分为两种，一种是通过监测钢丝绳松紧来判断钢丝绳是否断绳，另一种是通过监测梭车运行速度来判断是否断绳。

1.1 插爪式制动装置

插爪式制动系统是通过监测钢丝绳松紧判断钢丝绳是否断绳的制动系统。插爪式制动系统主要包括（见图1）：锁绳器、插爪轴、插爪、过绳环、钢丝绳、梭子等部件。使用前将钢丝绳依次穿过梭子、过绳环，并用锁绳器将钢丝绳端头锁紧固定，过绳环与插爪焊接为一体，并通过插爪轴固定在车体上，插爪可绕插爪轴旋转。梭车正常运行时，钢丝绳处于绷紧状态，钢丝绳将插爪抬起，当出现断绳事故时，钢丝绳松弛，插爪通过自重克服钢丝绳支撑，绕插爪轴向下旋转，并插入地面或轨道枕木，产生制动效果。该装置结构简单、制作容易，但在实际使用过程，钢丝绳较粗或者断绳点距离梭车较远时，插爪自重无法克服钢丝绳支撑，会出现不动作的现象，其不能彻底清除梭车断绳溜车的安全隐患。

1.2 离心式液压制动系统

监测车轮转速是否超限来判断是否断绳的制动系统按照车轮监测方式可以分为离心式液压制动系统和油泵式液压制动系统。离心式液压制动系统包括（见图2）：车轮、限位阀、换向阀、液控单向阀、制动油缸、蓄能器、溢流阀、离心测速装置、手压泵等部件。在梭车使用前，使用手压泵将液压油压入制动油缸（件图3）的腔体，依靠油压推动活塞压缩碟簧，抱爪保持抬起，液压单向阀处于封闭保压状态，碟簧处于压缩状态。在梭车正常运行时，离心测速装置（见图4）离心块产生的离心力不足以克服拉紧弹簧，系统保持运行前状态。当梭车溜车超速时，离心块克服弹簧力动作，带动偏心轮转动，偏心轮的最高处推动限位阀杆，发出信号开启液控单向阀，油缸腔体内的液压油受到碟簧推压，通过液控单向阀迅速返回油箱，抱爪下落，抱住轨道产生制动摩擦力。梭车受到摩擦力的作用开始减速，完成紧急制动。

2 新型油泵式液压制动系统

离心式液压制动系统虽然克服了插爪式制动系统在钢丝绳粗或断绳点距离梭车远时存在不动作的弊端。但梭车在通过轨道不平、弯道坡道拐点出现震动时，离心测速装置可能会误动作，致使梭车制动，影响正常的生产活动。同时拉紧弹簧易老化失效，造成误动作。为能克服以上制动系统的缺点，新型油泵式制动系统采用油泵作为测速监测部件，其不仅可随时调整限速值，而且可以过滤掉瞬时误导信号。油泵式制动系统主要包括（见图5）：车轮、溢流阀、调速阀、顺序阀、换向阀、液控单向阀、制动油缸、蓄能器、手压泵、柱塞泵、单向整流桥等部件。梭车运行前，用手压泵给系统增压，将制动油缸（见图4）撑开，油压保持在8-10Mpa。梭车正常行驶过程中，车轮带动柱塞泵旋转，柱塞泵泵送出的液压油通过调速阀泄回油箱，当出现断绳超速时，柱塞泵泵出的油量大于调速阀泄油量时，液压油打开顺序阀，发出信号开启液控单向阀，制动油缸中的液压油流回油箱，制动油缸动作，抱爪下落，完成紧急制动。

3 结论

将装有油泵式液压制动系统的梭车超速制动速度设定在1.5m/s，放置在斜度为15°的坡道上，使其从坡顶靠重力自行下行，进行制动试验，该梭车制动时间为2S，制动距离为12m。试验结果完全满足梭车断绳溜车的制动要求。

新型油泵式液压制动系统在梭车上的应用，清除了无极绳牵引车运行时的安全隐患，对无极绳牵引车的推广和煤矿安全生产都有重大意义。同时也为在有防爆要求的工况下，使用液压原理解决测速、限速问题为提出了新思路。

参考文献

[1]王延军 无极绳牵引车的制动装置的设计 长治：机械管理开发[J] 2010

[2]高文成，洪心兰 一种无极绳绞车用新型制动梭车 邹城：煤矿自动哈[J] 1999

[3]田峰 无极绳连续牵引车制动方式研究 长治：中国科技博览[J] 2012