架空乘人装置楔形断绳抓捕装置研究

摘要

煤矿斜井架空乘人装置具有经济实用、安全可靠、环境适应能力强等优点，已被普遍应用于井下人员运送中。如果架空乘人装置在正常工作时突发断绳事故，将会严重威胁到煤矿中人员和财产安全。近年来，国内外已有人员进行了关于架空乘人装置断绳抓捕装置的研究，但是相关研究尚处于初级阶段，目前已有的断绳抓捕装置方案存在各种各样的不足之处，尚无技术成熟的产品广泛应用到煤矿生产当中。因此，设计一种高效、可靠的断绳抓捕装置对煤矿安全生产具有重要的现实意义。
　　本课题在分析断绳事故发生原因的基础上，结合某煤矿架空乘人装置的实际工况，明确断绳抓捕装置的设计目标，研究了断绳抓捕装置的整体方案。本文系统地阐述了楔形自锁原理，结合机械设计原理研究出断绳抓捕装置机械结构，并采用机电液一体化设计思想，研究出配套液压驱动系统。应用SolidWorks软件对断绳抓捕装置机械结构进行建模，应用Workbench软件对模型进行静力学仿真。应用AMESim软件对装置液压系统进行建模仿真。应用ADAMS软件对断绳抓捕过程进行动力学建模仿真。
　　静力学仿真结果表明楔形滑块倾斜角在满足自锁条件范围内，取值增大有利于减小机架的最大应力。应用AMESim软件对液压系统工作全过程进行仿真，结果证明本文设计的液压系统是合理有效的。仿真分析了可能影响抓捕时间的因素，结果表明提高蓄能器充气压力、合理选择蓄能器容积、合理选择控制阀参数均能有效缩短抓捕时间。应用ADAMS软件建立机械结构和钢丝绳的模型，仿真分析抓捕过程中各部分的运动情况和受力情况，从动力学角度研究机械结构特性。对可能影响抓捕效果的因素进行仿真分析，为优化方案提供了依据。以上各仿真结果均证明本课题研究的断绳抓捕装置是合理有效的。