煤礦綜采工作面大件運(yùn)輸無極繩絞車選型設(shè)計

金明明

（淮北礦業(yè)集團(tuán)公司 楊柳煤礦，安徽 淮北235000）

0 引言

隨著煤礦采掘機(jī)械化的發(fā)展，煤礦軌道運(yùn)輸距離和運(yùn)輸重量不斷增加，尤其是綜采工作面的液壓支架整架運(yùn)輸，運(yùn)輸重量高達(dá)30t 左右，傳統(tǒng)的小絞車運(yùn)輸已不能滿足安全、高效運(yùn)輸?shù)男枰陙韲鴥?nèi)研制了很多新型煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備，以取代落后的小絞車運(yùn)輸方式，從安全技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化綜合分析，其中無極繩絞車應(yīng)用最為廣泛。

淮北礦業(yè)楊柳煤礦1061 綜采工作面，運(yùn)輸長度約1000m，安裝時，選擇液壓支架整體運(yùn)送至工作面切眼，液壓支架整體中27t，運(yùn)輸平板車1t，梭車1.5t，為了保證無極繩絞車運(yùn)輸?shù)陌踩?，必須對無極繩絞車的各項技術(shù)參數(shù)進(jìn)行理論計算。

1 計算原理

基于撓性體摩擦理論，通過“逐點計算法”將鋼絲繩在運(yùn)行中遇到的各種阻力，沿著牽引鋼絲繩運(yùn)行方向依次逐點計算，根據(jù)受力點力的數(shù)值對無極繩絞車應(yīng)具備的牽引力、電機(jī)功率、張緊力進(jìn)行計算，對鋼絲繩安全系數(shù)、礦車連接器強(qiáng)度進(jìn)行校驗，從而選型適合額定工況條件的無極繩絞車。

2 選型計算

2.1 絞車運(yùn)輸基本條件

1）運(yùn)行巷道的運(yùn)輸距離：1000m；

2）最大坡度：15°；

3）運(yùn)送最大件的質(zhì)量：27t

4）梭車質(zhì)量：1.5t；

5）大件運(yùn)輸車重量：1t。

2.2 初選鋼絲繩

重物沿傾角為β 的軌道上提時，受到斜面產(chǎn)生的阻力，串車的總阻力包括最大件、梭車、礦車重力的傾斜分力和沿著軌道的摩擦力，該運(yùn)行阻力計算如下：

圖1 無極繩絞車計算原理圖

式中：F1為串車阻力（不包括鋼絲繩運(yùn)行阻力），N；

G 運(yùn)輸最大件質(zhì)量，t；G1運(yùn)送最大件質(zhì)量礦車質(zhì)量，t；

G0梭車質(zhì)量，t；g 重力加速度，9.8m/s2；

μ1礦車運(yùn)行摩擦阻力系數(shù)，礦車為滾動軸承取μ1=0.015；

β 巷道最大傾角；M 鋼絲繩安全系數(shù)；

L 由驅(qū)動輪到尾部繩輪的長度，1000m。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第四百條的規(guī)定，確定安全系數(shù)M＝F 破/F牽≥5-0.001L=4 根據(jù)鋼絲繩鋼絲破斷力查詢《鋼絲繩技術(shù)手冊》選型鋼絲繩。

可選用選用公稱抗拉強(qiáng)度為1770MPa，直徑為Φ26.0mm 的鋼芯鋼絲繩，其最小破斷拉力為426KN。

M＝F 破/F 牽=426/79.1=5.38＞4 能滿足工作需求。

3 無極繩絞車選型

系統(tǒng)運(yùn)行阻力主要包括列車運(yùn)行阻力和鋼絲繩沿線路運(yùn)行時所受的阻力。無極繩在一側(cè)鋼絲繩重載、另一側(cè)鋼絲繩空載運(yùn)行時，為最惡劣工況，故以此工況為設(shè)計計算工況。

根據(jù)實際工況條件及運(yùn)行要求，計算系統(tǒng)運(yùn)行阻力如下：

式中：F 系統(tǒng)運(yùn)行總阻力，N；

μ2鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)，取0.2；

q 鋼絲繩單位長度重量，kg/m；

根據(jù)計算整個系統(tǒng)的運(yùn)行阻力F 和廠家提供無極繩絞車手冊中絞車的額定拉力F 額對牽引絞車選型，要求保證f≦f 額便可選型,因此需用SQ-120/132 型無極繩絞車，額定拉力120KN，滿足安全運(yùn)輸要求。

4 逐點計算法計算各點張力

1）無極繩絞車屬于無極繩牽引運(yùn)輸系統(tǒng)，依靠驅(qū)動輪與鋼絲繩之間的摩擦力帶動系統(tǒng)工作。因此，撓性體摩擦理論完全適用鋼絲繩的張力計算。

例3階”中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，在此就不再贅述了。不過，需要強(qiáng)調(diào)的是，在“技巧和演奏”分冊的第42至47頁，逐一列出了十二個大調(diào)的五指音階和七個從白鍵開始的小調(diào)五指音階。這些音階的授課思路均帶有明確的視覺提示，如C、G、F大調(diào)和弦都是“白鍵—白鍵—白鍵”的結(jié)構(gòu)，而D、A、E大調(diào)和弦則都是“白鍵—黑鍵—白鍵”的結(jié)構(gòu)，并以此規(guī)律將十二個大調(diào)及七個小調(diào)進(jìn)行了劃分，方便學(xué)生從整體上把握并加強(qiáng)記憶。在學(xué)習(xí)五指音階時，若將音階的視覺結(jié)構(gòu)與上述所講到的首調(diào)聽覺相結(jié)合，將會達(dá)到事半功倍的效果。

如圖1 所示，根據(jù)逐點計算法求鋼絲繩各點的張力：

式中：WK空載側(cè)鋼絲繩運(yùn)行阻力WK=μ2qgL，N；

WZ重載側(cè)鋼絲繩運(yùn)行阻力，WZ=F-μ2qgL，N；

K 鋼絲繩通過尾輪的張力增加系數(shù)，取1.05—1.07；

2） 因為鋼絲繩與牽引絞車為摩擦傳動，S4和S1還必須滿足撓性體摩擦傳動的歐拉公式S4=S1eμα，同時考慮一定備用摩擦力，防止摩擦輪與鋼絲繩之間打滑，則有：

式中n 防滑安全系數(shù)，n=1.2；

μ 鋼絲繩與摩擦輪間的摩擦因數(shù)，其值視驅(qū)動輪繩襯材料而定，采用pvc 或gm-3 繩襯取0.3，鑄鐵繩襯取0.15—0.18；

聯(lián)立公式（3）、（4），結(jié)合已知數(shù)據(jù)，可以得出：

S1=2693.3N S2=8842.8N

S3=9373.4N S4=94588.9N

5 鋼絲繩安全系數(shù)驗算

通過逐點計算法，計算出了S1、S2、S3、S4的數(shù)值，根據(jù)其中最大的數(shù)值驗算鋼絲繩的安全系數(shù)：

滿足安全需要。

6 礦車連接器強(qiáng)度驗算

根據(jù)逐點計算法計算出S4數(shù)值，驗算礦車連接器強(qiáng)度。選用MPC30-6 平板車，最大牽引力120KN＞S4=94.6KN，礦車連接器滿足要求。

7 張緊重錘重量計算

計算可得：G2=550kg

實際運(yùn)行過程中，由于壓繩輪等的存在，實際運(yùn)行阻力可能會稍大一些，因此實際張緊重錘的重量比計算值偏大。

式中G2重錘重量，kg；

m 重錘結(jié)構(gòu)系數(shù)，單動滑輪取2；

8 電機(jī)功率核算

根據(jù)驅(qū)動輪點受力分析，電機(jī)軸牽引力為：

式中F0為電機(jī)需要主軸牽引力，N；

計算可得N=98KW

式中v 為無極繩絞車鋼絲繩運(yùn)行速度，0.8m/s；

η 減速機(jī)的機(jī)械效率，0.8—0.85；

K1電動機(jī)的富裕系數(shù)，1.15—1.2；N 電動機(jī)所需功率，kw；SQ-120/132無極繩絞車電機(jī)功率132KW，滿足使用要求。

9 結(jié)束語

以上無極繩絞車選型計算，主要是基于撓性體摩擦傳動理論。經(jīng)過對各項基本參數(shù)的計算和校正，保證了無極繩絞車的合理選型，保證安全的前提下，滿足了運(yùn)輸需要。