防坠器与缓冲器.doc

防坠器与缓冲器防坠器是立井升降人员安全的重要保障。2004年版煤矿安全规程1第383条规定:升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼，带乘人间的箕斗,必须装设可靠防坠器。但何为可靠，煤矿安全规程对其性能及技术指标没有作出具体规定。煤矿安全规程第413条规定：新安装或大修后的防坠器,必须进行脱钩试验,合格后方可使用。对使用中的立井罐笼防坠器,应每6个月进行一次不脱钩试验,每年进行一次脱钩试验。矿井提升设备2一书在讲到对矿用防坠器的要求时有如下文字叙述:在制动下坠罐笼时,为保证人身安全,在最小终端荷载时(空罐乘一人),罐笼的制动减速度不大于5g(50m/s2),延续时间不超过0.20.5s,在最大终载荷时(矸石罐),罐笼制动减速度不小于1g(10m/s2);防坠器动作的空行程时间,即从断绳到防坠器开始制动时间不大于0.15s。矿井提升机械设备3对防坠器的性能提出了若干要求。书中第21页有关防坠器的内容与矿井提升设备基本一致。两书中均对制动减速度的上下限提出要求,且均定为5g与1g。有关资料表明:空军飞行员训练时要求达到5g的加速度,持续时间为23s。而航天员的训练则要求超载达到8g加速度,持续时间为4050s。早在1956年,JLBrown与MLechner在美国航空医学杂志加速度与人的工作效率一文中有如下论述:当正加速度的水平足够高时,对象可能失去知觉。所有丧失知觉的人中40%发生抽搐。丧失知觉的阀值是5g4。至于加速度的下限可理解为若小于1g,则滑动的距离太大,延续时间也久,影响可靠性。综上所述,防坠器必须可靠,其作用是在罐笼发生断绳事故时启动抓捕器,并将减速度控制在15g之间。无论防坠器的结构如何,如果能将减速度控制15g之间,就能保证人员及设备的安全。如果加速度超出此范围,人身安全就不能得到保障,并且提升设备也可能被严重损坏。1、 现行的防坠器试验规程防坠器的试验主要包括三方面:1、检查性试验;2、静负荷试验;3、脱钩试验。其中前两项主要对机构进行静态测量检查。第3项脱钩试验则是对防坠器实际工作情况的模拟,因此,脱钩试验是检验防坠器性能,保证其可靠性的重要手段。其试验过程及结果更为重要。本文着重对脱钩试验进行讨论。脱钩试验是用一专用钩将容器挂住,钩脱开,容器自由坠落,沿制动绳滑行距离为H,抓捕器抓住制动绳,此时容器已获得动能,但制动绳迫使其减速、停下。制动绳给出的制动力由缓冲器放绳产生,放绳量即容器减速过程的行程L,H+L即试验过程中容器相对井架下滑的距离。对现场调查发现,目前没有公认合理、普遍遵守的脱钩试验标准。专著、厂家说明书及现场使用者的标准不尽相同。举例如下:矿井提升机械设备对脱钩试验的技术指标要求是:不论空罐或重罐,抓捕器沿制动绳下滑距离均应小于100mm,罐笼相对于井架下降的距离,空罐和重罐分别不得大于120mm和200mm。某煤矿安全设备制造厂生产的防坠器,其使用维护说明书对于脱钩试验的技术指标摘要如下:BF型:空罐与重罐试验时,罐笼对制动绳的相对下降距离均不得超过100mm。重罐试验时,缓冲绳应抽出一段长度,罐笼对井架的下降距离不得大于200mm。空罐脱钩试验时,缓冲绳的抽出长度应为罐笼对制动绳间相对下降距离的05倍以下,罐笼对井架相对下降距离不大于120mm。2、对现行防坠器脱钩试验标准的分析以L表示缓冲绳从缓冲器中抽出的长度,即制动距离。H为抓捕器的空行程距离。罐笼相对井架下降的距离为H+L,如图1所示图1防坠器防坠过程示意图容器脱钩后自由降落至抓捕器抓牢制动绳,降落距离H。获得速度:V= （1）之后,抓捕器拖制动绳一同下降距离L停下。制动力由缓冲器提供。制动绳抽出长度也为L。制动减速度为:a= （2）当要求罐笼的减速度a满足1ga5g时,即:0.2HLH (3)若脱钩试验以式3作为检测H和L标准,便满足了罐笼减速度的要求,简单明了,无须分重罐空罐,也与防坠器的形式无关,可是据笔者调查,目前没有任何矿在进行例行的脱钩试验时这样评价脱钩试验的结果。3脱钩试验举例设某罐笼做空罐试验,防坠器为BF型,罐笼相对于制动绳下降距离H=80mm100mm,罐笼相对于井架下降距离H+L=90mm5g显然这样大的减速度是不符合1ga5g的要求,会对人员和设备造成严重伤害。再假设使用BF防坠器的某罐笼做重罐脱钩试验。H=70mm100mm,L=110mm,H+L=180mm200mm。试验数据符合使用说明书及矿井提升机械设备上的规定。但其减速度:a=gH/L=0.64g1g显然,该减速度过小,虽然对人身不会造成危害,但无疑延长了事故的时间和空间,容易引起设备其它的问题。上述两例试验结果符合相关的试验标准,但却不能满足罐笼的减速度1ga5g的目标要求。因此,可以得出结论,如此试验标准不能保证罐笼内乘员及设备的安全。事实表明,现行的防坠器脱钩试验规程中,均没有对制动距离L的下限作出限制。那么当缓冲器调整得非常紧时,制动距离L会接近于零,这时得到的试验减速度a。这是非常危险的,然而它的试验数据却是合格的。4 现用缓冲器的性能及存在的问题制动绳防坠器由抓捕器和缓冲器两部分组成。抓捕器完成对缓冲绳的抓捕后,罐笼减速所需要的力完全由缓冲器产生。因此缓冲器在防坠器中与抓捕器占有同样重要的地位。我国近若干年新设计的单绳提升副井多用BF型防坠器,其配套缓冲器的结构如图2所示。其产生制动力的原理是用滚轮滑块将缓冲绳挤成若干个S弯,缓冲绳被挤图2缓冲器扁,抽动时又产生弯曲变形的摩擦力。S弯的大小、挤扁程度由推动半圆滑块的螺杆的拧紧程度决定,制动力的调整就依靠螺杆拧紧时的转角刻度来定。此方法比齿爪刺入罐道木,靠划破罐道木产生制动力要先进,但仍有很大不足。其主要问题在于:4.1转角控制制动力的准确性较差是否调整到设计计算预定的制动力,目前没有简便的测量手段。而且可调性很差,螺杆拧一点,制动力变化较大。4.2重复性较差,回调困难缓冲绳被挤压弯曲后有不可恢复的塑性变形。由于防坠器必须经常进行静力和脱钩试验,因此,缓冲绳上必然有不均匀的塑性变形存在,致使螺杆转角与制动力之间的对应关系是一个难以确定的关系,导致试验的重复性很差。4.3产生的制动力不一致当罐笼高速下放断绳时,缓冲绳抽出长度较长。若缓冲绳的一段经过试验有塑性变形,而另一段未经过试验,则产生的制动力不一致,因而对罐笼下降的减速度亦无法预计。4.4制动容易跑偏由于缓冲器是成对使用的,两个缓冲器的制动力很难调整一致。在制动时容易跑偏,产生其它问题。现场调查及研究表明,本文第3部分提出的防坠器脱钩试验标准02HLH不能被普遍接受的一个重要的原因是现在普遍使用的BF型缓冲器可调性较差。现场很难顺利调整到想要的制动力。5结论1、目前单绳罐笼防坠器的试验方法存在一些问题,导致现场例行脱钩试验时所采取的方法没有一个统一的标准,因此不能保证达到罐笼脱钩试验的减速