单轨吊运行工况分析及改进措施

2024-03-10崔东伟袁猛

中国设备工程 2024年4期

崔东伟，袁猛

（1.山东能源集团枣庄矿业（集团）柴里煤矿，山东枣庄 277000；2.山东能源集团枣庄矿业（集团）付村煤业有限公司，山东济宁 272000）

单轨吊车是一种沿着特制工字钢轨道行驶的起重设备，由各种功能的吊挂车辆组成，牵引动力可以是钢丝绳、柴油机、蓄电池或风动装置。它可以用于工业生产线、仓库、码头等场所的货物运输和搬运。单轨吊车可以帮助企业降低人工成本、提高生产效率，同时也能减少因人为操作而导致的事故风险。但由于吊车在长期运输的过程中驱动轮必然会出现磨损、脱胶现象，如不加以维护，可能会造成设备无形中增加配件材料的资金投入，因此，对单轨吊运的工况进行分析和改进措施的研究具有重要的实际意义。

1 单轨吊运的工况分析

1.1 单轨吊缺乏灵活性

单轨吊车是一种常见的物流运输设备，根据牵引动力可分为柴油机、绳牵引与电牵引3 种形式。然而，长绳牵引单轨吊由于采用了牵引绞车，未能充分发挥其多道岔故障、长距离的优势以及应用的灵活性，在实际应用中受到了一定的限制。过去对牵引电动机的选择多为感应式或液压式，存在着运行稳定性差、维护困难等问题，很难满足当前的需要。防爆柴油单轨吊运输技术已被广泛应用于煤矿等辅助交通领域，但在实际应用中，若发动机的液压部件自身存在问题，或使用不充分，则会引起漏油、噪音过大、成本高等问题，不但会使车辆性能下降，而且还会使吊车受到严重的损坏，对吊车及驾驶员的安全构成巨大威胁。因此，如何在不使用电缆供电的情况下，实现电牵引单轨机器人起重机的实际工作范围，是目前单轨吊研究的一个重要方向。

1.2 单轨吊运行过程中，缺乏可靠制动

在单轨吊的使用中，缺少可靠的刹车系统也是迫切需要解决的问题。与此同时，在起重机荷载作用下，网格结构的疲劳问题也引起了广泛的重视。比如，在倾斜巷道上升时，单轨吊的机车要减速或者刹车，如果工作制动器失效，而又不能及时放入安全制动器，则由于无制动力矩，将导致机车发生滑行。同理，单轨吊在工作运行中，在提升材料的过程中，如果不能及时启动工作闸，也会由于没有制动力矩而出现下滑。

2 改进措施

2.1 对安防措施的改善

为解决钢丝绳牵引式单轨吊在使用中出现的一些问题，我们从技术上加以改进，并制定了如下作业规程。首先，施工场地要坚固、平整，支撑腿要牢固，在旋转半径范围内不能有障碍。其次，制定了设备作业标准，制订了设备作业指导书，并对其进行了严格的要求，以保证作业的安全性。同时，当2 个以上的吊车吊运同一个货物时，一定要使钢索垂直，每一个吊车的提升和下降要同步，并且不能超出其额定承载力。钢丝绳牵引单轨吊车与调盘绞车、普通无极绳绞车在特定地质条件下的比较见表1。

表1 钢丝绳牵引单轨吊车与调盘绞车、普通无极绳绞车在特定地质条件下的比较

在吊装重物时，首先要把重物吊到离地约10cm 处，然后用绳子把钩子和吊绳固定好，同时要做好防护措施，以保证其安全使用。停车时，应检查刹车灵敏度、可靠性、重件捆绑是否紧固，确保一切正常，才能继续操作。工作时，请勿搬运重物。在升降过程中，应保持平稳的速度，使机体保持平稳，避免重心偏移。另外，在工作中，不允许在旋转半径以内的吊杆下站立人员，不允许所起吊的重物自由下落。在输电线下面工作时，吊杆、吊具、辅助设备、钢丝绳等必须与输电线保持一定的间距。操作人员不能从事任何与本工作无关的工作，要密切关注货物的搬运，如有异常，应立即采取紧急行动。

2.2 提高生产效率的措施

在此基础上，提出了一系列改进方案，以提高单轨吊的工作效率。首先，为避免单轨吊在下山过程中出现的安全事故，在减速机构中增设了反向驱动的双向换向器。在单轨吊的停机状态下，反向驱动的双向逆变器可以实现正、反向的自锁，实现安全、准确地停机。具体地说，在星轮（被驱动轴）顺时针旋转的情况下，由于摩擦的影响，滚子被楔入楔槽中，从而构成了自锁式；相反，如果星轮是逆时针旋转，则滚筒就会在楔口较窄的地方被楔入，从而形成自锁式。

这样，单轨吊就可以稳妥地避免滑落事故。并在反螺旋机构与恒定力矩机构间加入一种双向棘轮机构，实现了对齿轮传动方向的控制，从而防止了缓冲平台的弹跳。上、下推拉式装置采用弹簧自复位的方式，使得在高空作业时，不论受多大的力，均不会自行松开，从而极大地提高了作业的安全性。同时，根据吊管机组的工作特点，对其进行了刚性结构的改造，使其能够承载20t以上的物料，从而增强了机组的安全性能。

2.3 减少维护费用的方法

通过对单轨吊的日常检修，能够及时地发现并处理好故障，防止小故障发展为大故障，降低维修费用。对设备进行全面的检查、调试、维护、润滑与维护，可有效地降低设备的损耗，降低故障，提高设备的利用率。比如，对摩擦传动轮、制动器、马达等零件进行定期检查，并对磨损较大的零件进行及时的更换，从而确保了单轨吊的正常运转。单轨吊日常检修数据见表2。

表2 单轨吊日常检修数据

通过对单轨吊的日常检修，降低维修费用，并提高设备的利用率。继续执行这一有效的检修计划将有助于保持单轨吊的长期稳定运行。

同时，通过做好日常维护，可以提高单轨吊车的使用寿命，降低维修次数，降低维修费用。比如，可以对单轨吊的零件进行周期性的清洁，同时也可以防止尘土、碎屑等的损坏。在对单轨吊进行维护时，选用高质量的零部件，不仅可以确保设备的使用寿命，而且还可以降低后期的失效与维护费用。所以，在选购零件时，不能仅仅看价钱，而是要选择质量好、性能稳定的零件。利用智能化设备，能够实现对单轨吊车的远程监控和管理，能够及时发现并解决问题，从而降低故障和维修成本，还能够及时发现异常情况，并利用智能系统对其进行预警和处理。维护装备的技术水平是维护装备的关键，维护装备的技术水平是对装备故障进行准确、快速判断的依据，也是装备正常运转的有力保证。

3 实施效果评估

3.1 工作面概况

柴里煤矿23606 采区为刀把式工作面，在开采过程中，必须对其进行大、小切眼检查。要做到这一点，不但要有精准的量算，还要有熟练的工作人员，在漫长的劳动中不断努力。随着工作面推采，补运输巷每日都要进行溜子槽的回撤，其运输量相对较大，同时由于巷道空间受限，其变形更为严重，常发生“边扩边退”的现象，给煤矿的安全、高效生产造成了很大的困难。原车道也无法装设履带，使绞盘无法进行溜子槽、减速箱、引擎等主要设备的全面运送；后退的溜子沟很难向外转，增加了矿工的劳动强度，还对工作面的正常推进产生了直接的影响。为了提高生产效率，确保安全，一定要拓宽生产工作思路，挖掘内部潜力，从根本上解决工作面合茬前后，综机设备完全退出过程中存在的问题。为此，本煤矿大力推广采用绞式钢丝绳牵引的单轨起重机输送新技术。在柴里矿，由于采煤技术的限制，如何安全、迅速、高效地拆除合茬前后的综采设备，是我们矿井目前面临的一个重大课题。

3.2 技术优化

针对矿井单轨吊打运系统的实际情况，该矿机电管理制定了4 项管控措施，以保障单轨吊打运系统畅通高效。这4 项措施体现了该矿机电管理的专业性，下面将对这些措施进行详细介绍。

首先，建立微信工作群，要求各施工单位提前一个小班将物料明细发至工作群，相关单位按照排定的计划有序运输物资到井下指定地点，提高沟通效率。这项措施充分利用了现代化通信技术，通过微信工作群实现了物资信息的快速传递和沟通，有效提高了沟通效率，为单轨吊打运系统的畅通高效提供了有力保障。

其次，合理利用车场。该矿在煤上口车场规范物料周转停放位置，充分发挥主道与副道的作用，在现场配置电机车，及时转运停放车皮，主辅道循环使用，两股轨道循环周转。这项措施体现了该矿机电管理的专业性和良好的管理水平，通过对车场的规范管理和合理利用，有效提高了物资周转效率和单轨吊打运系统的畅通性。

第三，规范单轨吊斜巷打运避让要求，原则上轻车让重车。在斜巷打运时提前通过电话沟通，按现场信号指定行车、避让，避免出现堵车现象。这项措施体现了该矿机电管理的专业性和对安全的高度重视，通过规范斜巷打运和避让要求，降低了事故发生的风险，保障了人员和设备的安全。

最后，规范单轨吊检修。要求各施工单位严格按照划分的单轨吊检修硐室及时间段，依次进行检修，在检修现场配足配齐专业检修人员、工具和零配件，保证检修质量，确保检修效率有提升、检修质量有保障。这项措施体现了该矿机电管理的专业性和对设备维护的高度重视，通过规范单轨吊检修流程和配备专业人员和工具，提高了检修效率和质量，保障了设备的正常运行。

3.3 改进效果评估结果分析

为此，该矿机电管理根据井下现场实际情况，制定了4 项管控措施，切实保障单轨吊打运系统畅通高效。单轨吊运行工况见表3。

表3 单轨吊运行工况

通过表3 可以看出，绞车式钢丝绳牵引单轨吊运输系统在煤矿等井下或地下运输场所具有非常广泛的应用前景，其适应性强、高效节能、运行平稳、自动化程度高、维护成本低等性能特点，使得其成为井下辅助运输装备的首选之一。绞车式钢丝绳牵引单轨吊运输系统的优势表现及集约费用见表4。

通过表4 可以看出，绞车式钢丝绳牵引单轨吊运输系统在23606 工作面的使用具有多重优点，包括适应性强、节省设备投入、节省人员、使用方便、安全性高、减少运输空间影响和提高运输工效等。这些优点不仅大大提高了运输效率，也降低了成本，为煤矿等井下或地下运输场所带来了非常实用的辅助运输装备。

在矿领导的重视下，通过对综（采）放工作面绞车式钢丝绳牵引单轨吊运输系统新工艺的探索和实践，在确保安全生产和施工质量的前提下，确保了技术改进和生产运行两不误。该方案可有效地提高回采效率，获得较好的经济效果，为回采安全、快速回采提供了技术保证，具有较强的推广价值。通过对矿井的治理，使矿井达到了安全生产与经济效益“双丰收”的目的。