泉店煤矿架空乘人装置的选型设计.pdf

2 0 1 3年 8月 第 4 2卷第 4期 中国矿 山工程 Ch ina Mi ne Eng in e e r in g 5 9 泉店煤矿架空乘人装置的选型设计 S e l e ct i o n d e s i g n o f a e r i a l p a s s e n g e r d e v i ce i n Q u a n d i a n C o a l Min e 胡红 雨 ， 曹品伟 ( 河 南神 火 煤电 有 限 公 司 泉 店 煤 矿， 河南许 昌4 6 1 0 0 0 ) 摘 要：根据有 关技 术要 求 ， 对 架空乘人 装置进 行设计计算 ， 合理 确定 了架空乘人装置所需设备的参数 ， 为以后类似条件 下架 空乘人 装置的选型提供 了依据 。 关键 词 ：架 空 乘人 装 置 ；选 型 ；设 计 Abs t r a ct ：Acco r ding t o t h e r e la t iv e t e chn ica l r e q u ir e me n t s ， t he a e r ia l pa s s e n g e r de v ice wa s ca lcu la t e d a n d d e s ig n e d， a n d t he pa r a me t e r s o f t h e de v ice we r e d e t e r min e dTh is wo r k p r o v ide d co n f e r e n ce f o r t he t y p e s e le ct io n o f a e r ia l pa s s e ng e r d e v ice in s imila r co nd it io ns Ke y wor d s：a e r ia l p a s s e ng e r d e v ice；t y pe s e le ct io n；d es ig n 文章 编号 ： 1 6 7 2 6 0 9 X( 2 Ol3) 0 4 - 0 0 5 9 - 0 4 中国分类号 ： T D 5 2 6 文 献 标 识 码 ：A 收稿 日期 ： 2 0 1 2 - 1 2 - 0 2 作者 简介 ：胡红 雨( 1 9 8 1一) ， 男， 工程师 ， 注册 安全 工程 师 。 现任 泉 店煤矿 副 总工程 师， 从 事安 全 管 理 工 作 1 日 U吾 随着 矿井 开拓 的不 断延 伸 ， 运 输路 线逐 渐加 长 ， 快 速 安全地把人员送到作业地点 ， 提高工时效率 ， 成为矿井高 产高效 开 采所 面 临 的一 个 重 要 问 题 。1 1采 区 轨道 上 山 巷道总长 7 0 3 m， 斜长 6 0 3 m， 坡度 2 4 。 ， 是该矿 1 1采区开 采 的主要 巷道 之一 ， 担 负着 人 员 上 下 和 物料 运 送 的 主要 任务。煤矿用架空乘人装置实现了快捷的机械化人员运 输 ， 大大降低了工人劳动强度 ， 具有设备运行成本和维护 成本低 、 运人 和运 料可共 用 巷道等 优点 。 2 架空乘人 装置设计 计算 2 1 牵 引钢 丝绳 张力 的计算 ( 1 ) 最小点张力计算 ： F i =C q 0g=1 0 0 0 X 1 789 8=1 7 4 4 4N 式 中 ： 钢 丝 绳 的 绕 度 系数 C：1 0 0 0 0， 钢 丝 绳 比重 q 。= 1 7 8。 g =9 8 ms 。 ( 2 ) 各特征点张力的计算。 当下放侧无人乘座而 上 升侧 满员 时 ( 动 力运 行状 态 ) ， 线路 运行 阻力 ： -厂 l 卜 = q o +( Ql+Q 2 ) A 1 ( ( u co s +s i m x ) L g = 1 7 8+( 9 5+l5 ) 1 3 ( 0 0 2 co s 2 0 6 。 + s in 2 0 6。 17 0 3 9 8=2 6 1 46N = q 0( O ) C O S O L s in a) L g 1 7 8( 0 0 2 co s 2 0 6 。 一s i n 2 0 6 。 )7 0 39 ， 8= 一 40 8 5 N 各 特征 点张 力 ： F3=F i ：1 7 44 4N F4：1 01F3=1 011 7 4 4 4 ：1 7 61 8N F1：F4+ =1 7 61 8+2 6 1 4 6：43 7 6 5N 6 0 中 国矿 山工 程 2 0 1 3 年( 第 4 2 卷) F 2=F3一 f =1 7 4 4 4一(一4 0 8 5)=2 1 5 2 9 N 式中： F 驱动轮进绳侧钢丝绳张力； F 驱动轮 出绳侧 钢 丝绳张 力 ； 迂 回轮进绳侧钢丝绳张力； F 迂 回轮 出绳侧 钢丝 绳张 力 ； Q 。 人 和物总重 量 ， 取 Q = 9 5 k g ； Q ： 吊椅 重量 ， 取 Q ：1 5 k g ； 巷 道斜 长 。 当下放侧满员乘坐而上升侧无人乘坐时( 制 动运 行状 态 ) ， 线路运 行 阻力 ： f I =q 0 ( c0 s +s i n ) L g = 1 7 8( 0 0 2 co s 2 0 6。 +s in 2 0 6 。 ) 7 0 3 9 8 =4 45 2 N f F = q o 十( Q l+ Q 2 ) J L 1 ( ( o co s s in a ) L g ： 1 7 8+ ( 9 5 +1 5 ) 1 3 X ( 0 0 2 co s 2 0 6 。 一 s i n 2 0 6。 17 0 39 8= 一2 4 0 3 3 N 各点 张力 ： F3=F = 1 7 4 44N F =1 01 F =1 01 X 1 7 4 4 4 =1 7 6 1 8N F l = F 4 + _厂 l _ =1 7 6 1 8+ 4 4 5 2= 2 2 0 7 1 N F ： F 3 一 厂 =1 7 4 4 4一(一 2 4 0 3 3 ) = 4 1 4 7 7 N 2 2驱动 轮 防滑校 验 动 力运行 状 态 ， 且 ： F】一F2=4 3 76 521 5 2 9 =2 2 2 3 60 FI F 2 = 4 3 7 6 5 2 1 5 2 9=2 0 3e ， 符 合要 求 。 制 动运行 状 态 ， 且 ： F 一F =2 2 0 7141 47 7= 一 1 9 4 060 F ； F =4 1 4 7 7 2 2 0 7 1=1 8 86 ， 因 此 选 择 直 径 西 ：2 2 ram 抗 拉 强 度 为 1 6 7 0 MP a的钢 丝 绳 ， 其 钢 丝 破 断 拉 力 总 和 为 3 2 3 k N， 符合要求。 2 5 驱 动轮直 径 D。 和 尾 轮 直 径 ： 与 钢 丝 绳 型 号 确 定 D 6 o +=6 0 X 2 2：1 3 2 0 ram D = f ( 3 0 8 5 )X 9 0 0：2 2 ( 3 0 8 5 ) 9 0 0 =1 2 8 5mm 6 X 3 6+ F C一 + 2 21 6 7 0钢丝 绳 中最粗 钢 丝 直 径 为 1 4 2 ra m。 D26 0 =6 02 2 =1 3 2 0ram 最 终选取 驱动 轮 直 径 为 D =1 4 0 0 ram， 尾 轮 直 径 为 D =1 4 0 0 ra m。驱 动 轮 直径 D 和尾 轮 直 径 D 分别为钢丝绳 直径 的 6 3 6倍 ； 驱动轮直径 D 为钢 丝 绳 中最粗钢 丝直 径 的 9 8 0倍 。 2 6拉 紧行 程 ( ) S ：0 01 L =0 017 0 3 =7 0 3m 取 S=7 m。 2 7 尾 轮拉 紧力 F拉 =F3+F4=1 7 4 4 4+1 7 61 8=3 5 7 8k g 采 用 四 滑 轮 八 绳 牵 引 尾 轮 ， 拉 紧 重 锤 重 量 为 4 5 0k g。 2 8减 速机 选型 负载最 大功 率 ： ， =( Fl F2 ) v 1 0 0 0： (4 3 7 6 5 21 52 9) 1 1 2 1 0 0 0 = 2 4 8k W 根据 驱动 轮直 径 D 为 1 4 0 0 ra m， 最 大 负载 扭矩 为 ： r =( F l F 2 ) D1 2= ( 4 3 7 6 52 1 5 2 9 )x 1 4 2=1 5 5 6 4 N I l l 要求减速机的额定输出扭矩不小于最大负载扭 矩 的1 2倍 ， 即为 1 8 6 7 7 N m。 减 速 机 的额 定 机 械 功 率 不小 于 电动 机功率 4 5 k W。 选用减速机型号 T B 3 H V 1 0 - 6 3 ， 传动比均为 6 3 ， 符合要求 。 第4 期 胡红雨等 ： 泉店煤矿架空乘人装置的选型设计 6 1 2 9制动器 选 型 ( 1 ) 高 速端 制动 器 。 制 动 器扭 矩为 ： 轮 直径 为 1 4 0 0 m m， 迂 回轮 直径 为 1 4 0 0 m m。 根 据 电机 功率 计 算 高 速端 3 4钢 丝绳 的选 取 T c =K T=K9 5 5 0( P N)= 29 5 5 0( 4 5 9 8 0 )=8 7 7 N m 式 中： 理论扭矩 ， N m； 计 算扭 矩 ， N m； P 驱 动功率 ， k W ； 工作 转速 ， r rai n ； 工 作情 况 系数 ， 取 K=2 。 选定 制动 器 为 B Y WZ 一 4 0 0 E 5 0 ， 制 动 力 矩 为 1 0 0 0 N 1 T I ， 符合设计要求。 ( 2 ) 低 速端 轮 边制 动器 。负 载牵 引力 ： F =F】一F2=43 7 6521 5 29=2 2 23 6 N 要求 低速 端 轮边制 动 器 的制动 力 为负载 牵 引力 的 1 5 2倍 ， 即低速端轮边制动器的制动力最小为 3 3 3 5 3 N。选用 制 动器 型号 为 Y Q P 5 O B 2 5 G， 其制 动 力可 达 5 0 k N， 为 负载牵 引 力 的 2 2倍 。 3 设计方案 3 1驱 动部传 动 方式 采 用 机 械 传 动 方 式 ， 该 驱 动 部 分 主 要 包 括 隔 爆 电 动 机 、 联 轴器 、 高 速 端 制 动 器 、 减 速 机 、 驱 动 主 轴组 件 、 驱 动 轮 以 及 低 速 端 轮 边 制 动 器 等 。 电 动 机 和制 动器 均 采 用 防爆 型 。减 速 通 力 机 采 用 减 速 机 ， 完 全 满 足 使 用 要 求 。高 速 端 制 动 器 制 动 力 矩 可 达 1 0 0 0 N 13 1 ， 为输 人 端 扭 矩 的 2 3倍 ； 低 速 端 轮 边 制 动 器 制 动 力 可 达 5 0 k N， 为 最 大 牵 引 力 的 2 2 倍 。 3 2驱 动部 结构 形式 经计算单轮驱动时 ， 钢丝绳与驱动轮之间的围 包 角 1 8 0 。 ， 完 全 可 以 满 足 驱 动 力 的 要 求 ， 因此 本 方 案采 用单 轮 驱动 方 式 。该 驱 动结 构 紧凑 ， 承 载能 力 强 ， 噪音小 ， 传动效率较高 ， 安装简单方便。该驱动 装置 采 用架 空安 装方 式 。 3 3驱 动轮 ( 和 迂 回轮 ) 的选取 煤矿安全规程 中第 4 1 6条第三项 ： 井下提升 绞车和凿井提升绞车的滚筒 、 井下架空乘 人装置 的 主 导轮 及尾 导 轮 和 围抱 角 大 于 9 0 。 的 天 轮 ， 其 直 径 不得 小 于钢 丝绳 直径 的 6 0倍 ， 围抱 角 小 于 9 0 。 的天 轮 ， 其 直 径 不得 小 于 4 0倍 ； 据 规 程 主 传 动 轮直 径 与 钢丝绳直径 6 0倍 的关系 ， 驱动轮直径应大于或等于 1 2 0 0 m m， 根据现场安装和使用条件要求 ， 选用驱动 根据重要用途钢丝绳 国家标准 G B 8 9 1 8 - 2 0 0 6 中规定 ， 架空乘人装置用钢丝绳 为右 同向捻的线接 触 型 ， 不得使 用 交互 捻 钢 丝 绳 ， 由计 算 可 知 ， 牵 引钢 丝 绳 的 最 大 张 力 为 2 2 2 3 6 N， 选 取 牵 引 钢 丝 绳 为 2 2 N A T 6 3 0+F C 1 6 7 0 ， 其 抗 拉 强 度 为 1 6 7 0 MP a ， 钢 丝绳钢 丝破 断拉 力 总 和 为 3 2 3 k N， 安 全 系数 为 6 3 。 驱 动轮 直径 为钢 丝绳 直径 的 6 3 6倍 、 为外 层钢 丝直 径的 9 8 0倍 ， 符合规定 。 3 5托 、 压 绳轮 的选 取 配套的托绳轮有 3种结构形式 ： 单托轮、 托压绳 轮 、 双 轮托 ( 压 ) 绳 轮 ， 直线段 托 轮 间距 为 8 m， 每 隔 5 个 单托 轮 安装一 个 托压绳 轮 。双轮 托压 绳轮 组主要 用 在 变 坡 点处 ， 每组 双托 ( 压 ) 绳 轮 有 2个 轮 体 ， 两 个托 轮 为 浮 动式 ， 可 绕 中间 横 轴 回转 ， 吊椅 平 滑 过 渡各轮受力均匀 ； 托绳轮与压绳轮配合使 用 ； 托压 绳 轮 不 但 有效 避 免 钢 丝绳 的跳 动 、 摆 动 和脱 槽 ， 而 且解 决 了 吊椅 通 过 时 的 卡 阻 和 震 动 问 题 。 双 托 ( 或 双 压 ) 绳 轮 直 径 为 2 4 0 m m、 托 绳 轮 直 径 均 为 2 4 0 mm、 压 绳 轮直 径 均 为 1 8 0 mm， 吊椅 通 过 时平 稳 无振 动 。 3 6乘人 器 的设计 乘人器由 HK I 型固定抱索器 和 H K型固定 吊 椅组成 ， 吊椅 总 高 2 1 0 0 ram。座 椅 按 人 的 正 常 座 姿 进行优化设计 ， 使其符合人机工程学 ， 乘坐舒适 ， 上 下车 安全 。抱 索器 的外 形 设 计 满 足绳 轮 衬 垫 要求 ， 使之与轮衬吻合较为充分 ， 并在过轮时无太大振动， 因而 乘 坐安全 、 舒适 。 3 7机尾 部分 设计 机尾 主要 包 括迂 回轮 装 置 、 张 紧 小 车 、 滑 道 、 导 绳轮 和重 锤 ； 迂 回轮直径 为 1 4 0 0 m m， 绳 槽 内镶 嵌 硬 橡胶 轮衬 ； 迂 回轮 装置 在滑 道 内可 自由移动 ， 保持 系 统恒 定 的张 紧力 ； 通 过导 绳 轮 可 将 重锤 置 于巷 内或 巷帮硐室中。由于钢丝