落地架空單向乘人器設(shè)計與應(yīng)用

呂清勝　王從德　李緒義

摘要：由于該巷道擔負提矸任務(wù)，在巷道敷設(shè)軌道，進行軌道運輸，受巷道斷面的制約，無法實現(xiàn)人車或架空乘人裝置運送人員，為減輕職工勞動強度，克服礦井巷道斷面有限的苛刻條件，設(shè)計并加工制造了落地架空單向乘人器，既執(zhí)行了《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，又減輕了職工的勞動強度。

關(guān)鍵詞：落地架空；單向乘人器；絞車張緊力；煤礦安全

中圖分類號：TD527 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0066-03＼

1 項目實施背景

徐礦集團新疆天山礦業(yè)有限責任公司俄霍布拉克煤礦準備開采1460水平煤炭時，從1650水平到1460水平開拓暗斜井，以滿足通風、運輸?shù)男枰?，該暗斜井設(shè)計技術(shù)參數(shù)為：斷面11.8m2，凈高3.4m，凈寬4.0m，傾斜長度1170m，傾角8°～13°，垂深190m。當開拓結(jié)束并建立1460井底車場后，由于該巷道擔負提矸任務(wù)，在巷道敷設(shè)軌道，進行軌道運輸，受巷道斷面的制約，無法實現(xiàn)人車或架空乘人裝置運送人員，職工上下班全靠兩條腿，職工勞動強度大，為減輕職工勞動強度，執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》第365條：“人員上下的主要傾斜巷道，垂深超過50m時，應(yīng)采用機械運送人員”之規(guī)定。因地制宜，設(shè)計并加工制造落地架空單向乘人器（以下簡稱乘人器）用于運送人員。

2 乘人器的結(jié)構(gòu)特點

2.1 乘人器的結(jié)構(gòu)

1.電動機；2.液壓閘；3.減速器；4.軸座；5.驅(qū)動輪

1.回轉(zhuǎn)導(dǎo)向調(diào)節(jié)輪；2.輪軸；3.滑動軸承；4.滑動座；5.驅(qū)動裝置

張緊裝置安裝在1650下水平車場，如圖2所示，由回轉(zhuǎn)導(dǎo)向調(diào)節(jié)輪、輪軸、滑動軸承、滑動座、驅(qū)動裝置組成。

2.2 乘人器的特點

三相異步電動機通過減速器傳遞動力，驅(qū)動驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪帶著鋼絲繩運動，實現(xiàn)運人的目的。由于受巷道斷面的制約，兩根鋼絲繩垂直布置，人員上下時，正向、反向運轉(zhuǎn)，其運動簡圖如下圖3所示：

1.驅(qū)動輪 ；2.張緊絞車；3.鋼絲繩；4.尾輪；5.托繩輪；6.壓繩輪

3 電動機功率的確定

3.1 牽引力的計算

根據(jù)實際需要，按一次運載20人，按實際工況計算：

F最大載荷=（G+G0）×（sinα+μ1cosα）+2μ2qL=（1500+300）（sin13°+0.015cos13°）+2×0.20×1.888×1170=1314.7kg

式中：

G——最大牽引重量 20人×75kg/人=1500kg

G0——座凳重量 20個×15kg/個=300kg

μ1——托繩輪摩擦阻力系數(shù) 取μ1=0.015

μ2——托繩輪摩擦阻力系數(shù) 取μ2=0.20

q——纖維芯鋼絲繩單位長度重量 188.8kg/m

L——運輸距離

3.2 電動機功率的計算

P計算=KF最大載荷·V/η=1.2×1314.7×9.8×1.2/0.85/1000=21.82kW

式中：

K——可靠系數(shù) 取1.2

V——運行速度 1.2m/s

η——傳動效率

確定電機功率為25kW。選用的電動機功率的富余量為（25-21.82）/25=12%>10%，富余量滿足要求。電動機轉(zhuǎn)速為1460r/min，電壓等級為660V/1141V。

4 鋼絲繩的選擇

4.1 鋼絲繩的類型

選纖維芯鋼絲繩6×19-φ21.5mm，鋼絲繩破斷拉力總和是29.6t。

4.2 鋼絲繩安全系數(shù)驗算

A=F總/（F最大載荷+1000）

=29600/（1314.7+1000）

=12.78

A>Am=7（煤礦安全規(guī)程規(guī)定的安全系數(shù)，符合要求）

5 絞車張緊力的校驗

鋼絲繩不打滑的最小張力：

Fmin=cqg

=1000×1.888×9.8

=18502.4N

式中：

c——鋼絲繩繞度系數(shù) 取1000

張緊絞車型號選用JH-8，其牽引力為65kN，大于鋼絲繩不打滑的最小張力，符合要求。

6 減速器的選擇

已知條件：輸入轉(zhuǎn)速 n1=1460r/min

輸入功率：P=25kW

驅(qū)動輪（回轉(zhuǎn)導(dǎo)向調(diào)節(jié)輪）直徑 1m

驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速v=1.2m/s

6.1 減速機輸出轉(zhuǎn)速的計算

6.2 確定傳動比

6.3 減速器輸出功率的計算

輸出轉(zhuǎn)矩=9550Pη/n2=9550×25×0.93/22.92=9687.5 N·m

輸出功率=輸出轉(zhuǎn)矩×輸出轉(zhuǎn)速/9550

=9687.5×22.92/9550

=23.25kW

通過計算，選用NGW系列二級行星減速器，輸入軸與輸出軸同軸，傳動效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，運動平穩(wěn)，抗沖擊力和震動能力強。

6.4 制動器的選擇

電動機扭矩 N=25×9550/ne=163N·m

選用YWZ4-300/50型電力液壓制動器，其制動器制動力矩為630N·m，滿足要求。

7 結(jié)語

通過對落地架空單向乘人器的設(shè)計，并對傳動、驅(qū)動、制動、張緊方式等主要技術(shù)參數(shù)的計算與校核，滿足運行條件，在2011年10月安裝調(diào)試運行至今，性能穩(wěn)定，實現(xiàn)運人的目的，減輕了職工的勞動強度，效果良好，并獲得國家實用新型專利（專利號：2012 2 0047989.8）。該乘人器能克服巷道斷面的苛刻條件，不僅適用于傾斜巷道，而且適用于水平巷道，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

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[4]無極繩連續(xù)牽引絞車（MT/T 988-2006）[S].

[5]礦用無極繩調(diào)速機械絞車（MT/T 885-2000）[S].

作者簡介：呂清勝（1967—），男，徐礦集團新疆天山礦業(yè)有限責任公司機電副總工程師。

（責任編輯：吳 濤）