選型計(jì)算對無極繩連續(xù)牽引絞車牽引量的作用分析

劉彤 孫遠(yuǎn)超 費(fèi)松

摘要：無極繩絞車，是煤礦井下巷道常用的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸?shù)南冗M(jìn)設(shè)備，是替代傳統(tǒng)小絞車接力、對拉運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸整體液壓支架和礦井各種設(shè)備的一種理想裝備，但在日常工作中，我們往往對無極繩絞車運(yùn)行中的牽引量認(rèn)識模糊不清，出現(xiàn)了拉車數(shù)量的模糊概念，這不僅限制了無極繩絞車的使用效率，而且對安全生產(chǎn)造成威脅，而無極繩絞車常規(guī)的驗(yàn)算選型易出現(xiàn)誤差增大的問題，所以對無極繩絞車的常規(guī)驗(yàn)算法和鋼絲繩撓性摩擦驗(yàn)算法進(jìn)行對比分析，取長補(bǔ)短，分析無極繩絞車實(shí)際運(yùn)載能力，增加無極繩絞車運(yùn)行可靠性是必要的。

關(guān)鍵詞：無極繩絞車選型驗(yàn)算運(yùn)行阻力

無極繩絞車在安裝前必須根據(jù)井下巷道的具體情況進(jìn)行分析、優(yōu)化安裝方案，并且做好選型和驗(yàn)算工作，以計(jì)算數(shù)據(jù)為依據(jù)保證無極繩絞車的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，使無極繩絞車安全高效、布置靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)發(fā)揮到極至，從而降低材料、設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用，保證安全生產(chǎn)。

1常規(guī)的無極繩絞車的選型計(jì)算

1.1驗(yàn)證法

此種方法主要用在無極繩絞車設(shè)計(jì)安裝初期（即在新采區(qū)首次投入使用），根據(jù)需牽引最大運(yùn)輸重量和巷道的坡度來選定無極繩絞車的型號，即先估算出最大運(yùn)輸重量，然后計(jì)算出最大拉力，根據(jù)計(jì)算出的最大拉力，再計(jì)算出電機(jī)的功率并進(jìn)行驗(yàn)證是否符合要求，然后再驗(yàn)算鋼絲繩的強(qiáng)度及安全系數(shù)等是否符合要求。

①牽引力計(jì)算公式

F=〔（T+W）（Sinαo+μ1Cosα）+ρ×2Lμ2/1000〕g

T：最大運(yùn)輸重量；（估算數(shù)值）W：梭車和尾車重量；α：運(yùn)輸最大坡度；ρ：鋼絲繩單位重量；L：運(yùn)輸距離；μ1運(yùn)載平板車車輪與軌道之間的滾動摩擦系數(shù)范圍為（0.01-0.03）；μ2為牽引鋼絲繩與各輪組之間的運(yùn)行阻力系數(shù)范圍為（0.2-0.4）；g為重力系數(shù)，取9.8。

按計(jì)算結(jié)果，并考慮到巷起伏道變坡、轉(zhuǎn)彎較多及設(shè)備的長期使用適應(yīng)性，選用拉力大于計(jì)算結(jié)果的無極繩絞車。

②鋼絲繩張力計(jì)算

由鋼絲繩張力計(jì)算結(jié)果選用符合條件的無極繩絞車。

式中：n：摩擦力備用系數(shù)，可取n=1.1～1.2；e=2.71；μ：鋼絲繩與驅(qū)動輪間的摩擦系數(shù)，可取μ=0.14；α：鋼絲繩在驅(qū)動輪上的總圍抱角，α=3.5×2π=7π（三圈半）；F：需用牽引力。

③絞車電機(jī)功率驗(yàn)算

根據(jù)N=F×V/η公式計(jì)算出無極繩絞車的功率，且功率備用系數(shù)：K>1.16，然后選用符合條件的無極繩絞車。

式中：F———絞車牽引力；V———梭車速度V=0.67m/s；η———絞車傳動效率，取η=0.8。

④鋼絲繩強(qiáng)度驗(yàn)算

規(guī)范演算：

N=QZ/S4[n]

N3.5

式中：N———鋼絲繩安全系數(shù)；QZ———鋼絲繩破斷力；S4———鋼絲繩最大繩張力；[n]———鋼絲繩許用安全系數(shù)，[n]=3.5（《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定安全系數(shù)不得小于3.5）。

1.2逆推法此種方法主要用在無極繩絞車要為多個采區(qū)服務(wù)時使用，例如當(dāng)某采區(qū)回采完畢后，無極繩絞車的機(jī)頭部不需要拆除，它只需要改變機(jī)尾、彎道護(hù)軌、主、付壓繩輪等的位置和方向就可以為下一個采區(qū)服務(wù)的情況下，無極繩絞車的型號已經(jīng)確定，但是在新的巷道條件下（坡度、長度）技術(shù)數(shù)據(jù)也改變了，所以必須重新驗(yàn)算最大運(yùn)輸重量，具體思路是：首先確定無極繩絞車型號，即確定電機(jī)功率拉力，然后根據(jù)新巷道的具體條件（坡度、長度）的技術(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算出最大運(yùn)輸重量，最后驗(yàn)算鋼絲繩的強(qiáng)度及安全系數(shù)等是否符合要求。

1.2.1確定無極繩絞車的電機(jī)功率N

功率備用系數(shù)：K=75/N>1.16按照公式N=F×V/η，可知：F=N÷V/η

N———最大功率；K———功率備用系數(shù)；F———牽引力；V———梭車速度（0.67m/s）；η———絞車傳動效率，取η=0.8。

1.2.2計(jì)算出最大運(yùn)輸重量

牽引力計(jì)算公式

F=〔（T+W）（Sinαo+μ1Cosαo）+ρ×2Lμ2/1000〕g

T：最大運(yùn)輸重量；W：梭車和尾車重量；α：運(yùn)輸最大坡度；ρ：鋼絲繩單位重量；g：重力常數(shù)到9.8；L：運(yùn)輸距離；μ1：運(yùn)載平板車車輪與軌道之間的滾動摩擦系數(shù)范圍為（0.01-0.03）；μ2：牽引鋼絲繩與各輪組之間的運(yùn)行阻力系數(shù)范圍為（0.2-0.4）。

最大運(yùn)輸重量為：

T=（F-ρ×2Lμ2/1000）/（Sinαo+μ1Cosαo）/g-W

按計(jì)算結(jié)果可知此無極繩絞車是否符合牽引力的要求。

1.2.3鋼絲繩張力計(jì)算和鋼絲繩強(qiáng)度驗(yàn)算同上不再累述

分析以上的二種常規(guī)計(jì)算方法：優(yōu)點(diǎn)是思路清晰、計(jì)算簡便，缺點(diǎn)是計(jì)算誤差大，以最大坡度代替平均坡度，通常選用的無極繩絞車?yán)Τ鰧?shí)際需要很多。

2鋼絲繩撓性摩擦驗(yàn)算法

此驗(yàn)算法基于撓性體摩擦傳動理論，特別是對無極繩絞車鋼絲繩在繩輪上摩擦傳動進(jìn)行了校驗(yàn)，防止鋼絲繩打滑，采用該方法更合理科學(xué)，保證了無極繩絞車運(yùn)行的安全性與可靠性。

2.1梭車、尾車、重載料車的阻力

計(jì)算時按照巷道最大上坡計(jì)算，

公式F=〔（T+W）（Sinαo+μ1Cosαo）+ρ×2Lμ2/1000〕g

2.2鋼絲繩摩擦阻力驗(yàn)算，計(jì)算中采用巷道的坡度平均值用θ°表示

主繩重力分力：F主=gρLSinθo

副繩重力分力F副=gρLSin（-θo）

主、副繩的自重產(chǎn)生的摩擦阻力計(jì)算：

式中Wk空載側(cè)鋼絲繩運(yùn)行阻力Wk=μ2ρgLWz重載側(cè)鋼絲繩運(yùn)行阻力，Wz=F-μ2ρgL

k鋼絲繩通過尾輪的張力增加系數(shù)，取1.05-1.07；

式中n防滑安全系數(shù)，n=1.2；α鋼絲繩在摩擦輪上的圍包角，一般取3.5圈；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，采用鑄鐵繩襯取0.15-0.18。

2.4絞車電機(jī)功率驗(yàn)算和鋼絲繩強(qiáng)度驗(yàn)算同上不再累述

通過以上的驗(yàn)算法的說明：在無極繩絞車的日常運(yùn)行及維護(hù)工作和實(shí)際地點(diǎn)安裝布置都應(yīng)以規(guī)范的選型計(jì)算為依據(jù)，以前憑經(jīng)驗(yàn)拉車數(shù)量模糊，不僅會限制無極繩絞車應(yīng)用效率更會為后期的職工學(xué)習(xí)與操作帶來較嚴(yán)重的影響。本文的驗(yàn)算與說明可能存在部分?jǐn)?shù)據(jù)的差異，將不在說明。

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