自鎖防墜器速緩沖機(jī)構(gòu)在制動(dòng)過程中扮演了非常重要的作用。緩沖繩在緩沖器中被抽出的距離不能太小，也不能太大，必須將其控制在一個(gè)可靠的范圍內(nèi)，才能保證設(shè)備和人員的安全。
- 2018-05-07
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安全防墜器是礦井提升系統(tǒng)的重要組成部分，特別是在立井纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)生主提升繩斷繩等緊急情況時(shí)，將罐籠平穩(wěn)制動(dòng)在制動(dòng)繩上，以避免罐籠墜入井底造成重大的安全事故。
因其重要性，《煤礦安全規(guī)程》對它的使用性能進(jìn)行了具體的規(guī)定。
安全防墜器是目前使用較為廣泛的鋼絲繩防墜器與帶式防墜器。
它由開動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和抓捕機(jī)構(gòu)以及緩沖機(jī)構(gòu)4個(gè)部分組成。其中，開動(dòng)機(jī)構(gòu)是當(dāng)主提升繩斷繩時(shí)使得防墜器動(dòng)作;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是將開動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作命令傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的介質(zhì);抓捕機(jī)構(gòu)則是防墜器制動(dòng)的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)將罐籠制動(dòng)在制動(dòng)繩上;緩沖機(jī)構(gòu)能有效降低突然制動(dòng)帶來的大減速度，使得制動(dòng)過程變得更加平穩(wěn)。
它由開動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和抓捕機(jī)構(gòu)以及緩沖機(jī)構(gòu)4個(gè)部分組成。其中，開動(dòng)機(jī)構(gòu)是當(dāng)主提升繩斷繩時(shí)使得防墜器動(dòng)作;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是將開動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作命令傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的介質(zhì);抓捕機(jī)構(gòu)則是防墜器制動(dòng)的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)將罐籠制動(dòng)在制動(dòng)繩上;緩沖機(jī)構(gòu)能有效降低突然制動(dòng)帶來的大減速度，使得制動(dòng)過程變得更加平穩(wěn)。
防墜器的作用是使用過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，不僅僅是要能夠在發(fā)生危險(xiǎn)的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)有效制動(dòng)，還要考慮制動(dòng)過程是否平穩(wěn)，特別是在有人乘坐時(shí)，還要考慮制動(dòng)過程是否會對人員造成傷害。目前，速差防墜器正是由于其抓捕動(dòng)作的突然性，以致于部分動(dòng)能無法完全吸收，而對人體造成一定傷害。
為此，安防行業(yè)對安全防墜器的技術(shù)要求很高也很具體。要求在進(jìn)行脫鉤試驗(yàn)時(shí)，動(dòng)作空行程時(shí)間不大于0.25 s，在小終端載荷下，罐籠的制動(dòng)減速度不應(yīng)大于50 m/s²，在大終端載荷下，罐籠的制動(dòng)減速度不應(yīng)小于10 m/s²。目前，關(guān)于防墜器脫鉤試驗(yàn)的方法研究較多（查看更多防墜器圖片，登錄以下文字鏈接了解更多），但對制動(dòng)過程中制動(dòng)距離、緩沖距離等對制動(dòng)效果的綜合影響分析卻較少，一般都是根據(jù)能量守恒定律間接計(jì)算制動(dòng)減速度。并通過對制動(dòng)過程中的減速度進(jìn)行詳細(xì)分析，提出了緩沖繩的緩沖距離對整個(gè)制動(dòng)的影響。
1、制動(dòng)過程的動(dòng)力學(xué)分析
設(shè)想罐籠以初速度向下運(yùn)行時(shí)制動(dòng)。制動(dòng)減速過程應(yīng)該分為三個(gè)主要過程:
(1)罐籠受重力作用，做有初速度的自由落體運(yùn)動(dòng)。開動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，開動(dòng)彈簧動(dòng)作將滑楔向上撥動(dòng)，壓緊制動(dòng)繩。因?yàn)榛ê椭苿?dòng)繩之
間有一個(gè)允許距離，一般不超過8 mm，彈簧力的作用時(shí)間為空動(dòng)時(shí)間。這期間，罐籠受重力作用(系統(tǒng)的向上的阻力忽略)而具備一定的加速度。
(2)滑楔在制動(dòng)繩上的動(dòng)作過程：從滑楔接觸制動(dòng)繩開始，因?yàn)榻饘僦g的摩擦力比較小，靠加大兩者之間的正壓力來增大摩擦力，因此，還要依靠開動(dòng)彈簧的力來使滑楔緊緊壓住制動(dòng)繩。在重力和彈簧力的作用下，這個(gè)過程很短，為了便于計(jì)算，我們需要忽略該過程中的制動(dòng)減速度對整體的影響。
(3)緩沖過程：緩沖器發(fā)生作用，提供進(jìn)一步的制動(dòng)力，罐籠速度降為零，緩沖繩被拉出一定的距離。在此過程中，制動(dòng)繩還有一個(gè)彈性伸長量，而且這個(gè)彈性伸長量會因?yàn)橹苿?dòng)繩本身的長度、使用時(shí)間以及磨損情況而有所變化。由于考慮到這個(gè)量相對于本文考慮的減速度來說影響不是很大，因此不做具體分析。此過程中亦會產(chǎn)生一定的減速度。
2、制動(dòng)過程的減速度分析
根據(jù)《大眾科學(xué)》近刊載的一項(xiàng)研究表明，14個(gè)g的加速度可以讓人的器官分離，而4-8個(gè)g的加速度可以讓人昏迷?，F(xiàn)在，您也許會明白為什么在高速飛馳的轎車?yán)?，人?jīng)常會有大海的感覺了。
話休繁敘，言歸正傳。在小終端載荷下，罐籠的制動(dòng)減速度不應(yīng)大于50 m/s²，在大終端載荷下，罐籠的制動(dòng)減速度不應(yīng)小于10 m/s²，同時(shí)，防墜器的空行程時(shí)間不大于0.15S。
3、筆者結(jié)語
由此可見，自鎖防墜器速緩沖機(jī)構(gòu)在制動(dòng)過程中扮演了非常重要的作用。緩沖繩在緩沖器中被抽出的距離不能太小，也不能太大，必須將其控制在一個(gè)可靠的范圍內(nèi)，才能保證設(shè)備和人員的安全。