趙固一礦西翼架空乘人運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化方案研究

1、18趙固一礦西翼輔助運(yùn)人系統(tǒng)優(yōu)化方案一、西翼膠帶運(yùn)輸大巷概況西膠帶大巷概況：總長(zhǎng)度1800m，上倉(cāng)口標(biāo)高-479，與北膠聯(lián)交岔口標(biāo)高-580，高差錯(cuò)差約100m，坡度范圍為0°-12°，一聯(lián)巷與西膠帶交叉口標(biāo)高-522，巷度寬度4.7m、高度3.5m、支護(hù)形式為U鋼棚支護(hù)。西膠帶大巷采用兩部強(qiáng)力膠帶進(jìn)行運(yùn)輸，西一部強(qiáng)力膠帶機(jī)頭位于通尺0米處，機(jī)尾位置于通尺780米處；西二部強(qiáng)力膠帶機(jī)頭位于通尺780米處，機(jī)尾位于1765米處。西軌道大巷概況：總長(zhǎng)度1750m，西調(diào)車(chē)線(xiàn)平臺(tái)標(biāo)高-521，北軌聯(lián)交岔口標(biāo)高-590，高差69，坡度范圍0-8°，巷度寬度4.7m、高度3.

2、95m、支護(hù)形式為U鋼棚支護(hù)。西軌架空乘人裝置現(xiàn)狀：布置情況：驅(qū)動(dòng)裝置位于疏水巷內(nèi)，機(jī)頭與運(yùn)行方向成120°夾角，機(jī)尾回繩輪位于西軌道通尺750米（風(fēng)門(mén)前）；生產(chǎn)廠(chǎng)家：湘潭恒欣，運(yùn)行速度：1.12m/s，長(zhǎng)度：700m，電機(jī)型號(hào)：YBK2-315S-8，功率55kW，減速機(jī)型號(hào)：M3RVSF08-50-04 速比：49.82。西膠架空乘人裝置現(xiàn)狀：布置情況：直線(xiàn)布置，機(jī)頭位于西膠帶通尺945米，機(jī)尾位于西膠帶通尺1700米；生產(chǎn)廠(chǎng)家：石家莊煤礦機(jī)械有限公司；電機(jī)功率：37KW，牽引速度：1.2m/s，運(yùn)輸能力：600人/h，最大傾角：10°，減速機(jī)型號(hào)：M3RVSF60，速

3、比：48.67；電機(jī)型號(hào)：YB3-280S-8，TH-24礦用本質(zhì)安全型操作臺(tái)。方案一：從西調(diào)車(chē)線(xiàn)平臺(tái)與水倉(cāng)交叉口位置開(kāi)口向一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口掘進(jìn)，形成近水平巷道288米（落差0.7米），將第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置安裝到北幫，在新巷道內(nèi)安裝現(xiàn)西軌道架空乘人裝置裝置主機(jī)，與現(xiàn)西膠帶架空乘人裝置合并。所需工作量如下：1、 掘進(jìn)巷道288米。巖巷工程2、 在現(xiàn)有西二部皮帶驅(qū)動(dòng)裝置段北幫擴(kuò)幫2m，共計(jì)長(zhǎng)度13m，施工驅(qū)動(dòng)裝置基礎(chǔ)；3、 將現(xiàn)有南幫驅(qū)動(dòng)裝置移至北幫。4、 拆除西二膠皮帶頭卸載裝置。5、 新巷道安裝托壓繩輪36組（280米），一聯(lián)巷與西膠帶交叉口處增加一組拐彎裝置。西膠帶巷安裝托壓繩輪7

4、2組（580米）。6、 西膠帶巷部分地段巷道寬度不滿(mǎn)足安裝要求，需進(jìn)行擴(kuò)幫。西膠帶通尺600-670米擴(kuò)幫500mm，通尺375-560米擴(kuò)幫150-200mm。優(yōu)點(diǎn)：形成一部架空乘人裝置、設(shè)備占用少，可節(jié)省一部架空乘人裝置機(jī)頭及機(jī)尾裝置、每班減少崗位工2人、無(wú)需換乘、對(duì)西軌道運(yùn)輸不產(chǎn)生影響，提高軌道運(yùn)輸效率?？稍谛孪锏纼?nèi)安裝軌道與調(diào)車(chē)線(xiàn)軌道聯(lián)通，新軌道可行駛電機(jī)車(chē)，西北翼矸石使用電機(jī)車(chē)運(yùn)輸，通過(guò)副井提升，減小矸石運(yùn)輸對(duì)煤倉(cāng)、給煤機(jī)、裝載裝置損耗。缺點(diǎn)：需協(xié)調(diào)隊(duì)伍進(jìn)行巷道開(kāi)拓、巷道擴(kuò)幫工程量大，需對(duì)西二部強(qiáng)力膠帶進(jìn)行改造工作，對(duì)西北翼主運(yùn)輸產(chǎn)生影響。 方案二：不新掘進(jìn)巷道，更換西二部強(qiáng)力膠帶驅(qū)

5、動(dòng)布置位置。在一聯(lián)巷安裝架空乘人裝置主機(jī)，一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口安裝轉(zhuǎn)彎裝置。新安裝架空乘人裝置與現(xiàn)西膠帶架空乘人裝置合并。所需工程量：1、 一聯(lián)巷安裝架空乘人裝置主機(jī)，一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口安裝轉(zhuǎn)彎裝置2、 現(xiàn)有西二部皮帶驅(qū)動(dòng)裝置段北幫擴(kuò)幫2m，共計(jì)長(zhǎng)度13m，施工驅(qū)動(dòng)裝置基礎(chǔ)。3、 將現(xiàn)有南幫驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速機(jī)裝置移至北幫。4、 拆除西二膠皮帶頭卸載裝置。5、 一聯(lián)巷安裝托壓繩輪10組（80米），西膠帶巷安裝托壓繩輪72組（580米）。6、 西膠帶巷部分地段巷道寬度不滿(mǎn)足安裝要求，需進(jìn)行擴(kuò)幫。西膠帶通尺600-670米擴(kuò)幫500mm，通尺375-560米擴(kuò)幫150-200mm。優(yōu)點(diǎn)：形成一部架空乘

6、人裝置、設(shè)備占用少，可節(jié)省一部架空乘人裝置機(jī)頭及機(jī)尾裝置、每班減少崗位工2人、無(wú)需換乘、對(duì)西軌道運(yùn)輸不產(chǎn)生影響，提高軌道運(yùn)輸效率。缺點(diǎn)：需協(xié)調(diào)隊(duì)伍進(jìn)行巷道巷道擴(kuò)幫工程量較大，需對(duì)西二部強(qiáng)力膠帶進(jìn)行改造工作，對(duì)西北翼主運(yùn)輸產(chǎn)生影響。員工需多步行280米至一聯(lián)巷乘坐架空乘人裝置。 方案三：不新掘進(jìn)巷道，不更換西二部強(qiáng)力膠帶驅(qū)動(dòng)布置位置。在一聯(lián)巷安裝架空乘人裝置主機(jī)，一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口安裝轉(zhuǎn)彎裝置。新安裝架空乘人裝置與現(xiàn)西膠帶架空乘人裝置合并。所需工程量：1、 一聯(lián)巷安裝架空乘人裝置主機(jī)，一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口安裝轉(zhuǎn)彎裝置2、 在西二部強(qiáng)力膠帶驅(qū)動(dòng)裝置前后各安裝一組吊椅循環(huán)裝置。3、 拆除西二膠皮帶

7、頭卸載裝置。4、 一聯(lián)巷安裝托壓繩輪10組（80米），西膠帶巷安裝托壓繩輪50組（400米）。5、 西膠帶巷部分地段巷道寬度不滿(mǎn)足安裝要求，需進(jìn)行擴(kuò)幫。西膠帶通尺600-670米擴(kuò)幫500mm，通尺375-560米擴(kuò)幫150-200mm。優(yōu)點(diǎn)：形成一部架空乘人裝置、設(shè)備占用少，可節(jié)省一部架空乘人裝置機(jī)頭及機(jī)尾裝置、無(wú)需換乘、對(duì)西軌道運(yùn)輸不產(chǎn)生影響，提高軌道運(yùn)輸效率。缺點(diǎn)：需協(xié)調(diào)隊(duì)伍進(jìn)行巷道巷道擴(kuò)幫，員工需多步行280米至一聯(lián)巷乘坐架空乘人裝置，需進(jìn)行換乘?？偨Y(jié)：方案一：施工量最大，但員工可乘坐距離最長(zhǎng)，設(shè)備利用率最高，后期可形成矸石運(yùn)輸線(xiàn)路，使用電機(jī)車(chē)運(yùn)輸，提高矸石運(yùn)輸效率減小對(duì)提升設(shè)備損耗。

8、方案二施工量較大，員工乘坐架空乘人裝置無(wú)需換乘，可直接乘坐至西軌道迎頭，通過(guò)北膠聯(lián)架空乘人裝置直接乘坐至北膠帶大巷。方案三：施工量最小，對(duì)皮帶運(yùn)輸無(wú)影響，西膠帶二部皮帶處需進(jìn)行換乘。三套方案均需對(duì)西膠帶現(xiàn)有巷道不滿(mǎn)足要求處安排區(qū)隊(duì)進(jìn)行擴(kuò)幫，西軌膠一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口增加轉(zhuǎn)彎裝置，取消西膠帶架空乘人裝置主機(jī)，延長(zhǎng)與新安裝乘人裝置對(duì)接。附：設(shè)備布置示意圖方案一：方案二：方案三：方案三詳細(xì)布置圖驗(yàn)算數(shù)據(jù)：三套方案中第一套方案運(yùn)輸距離最長(zhǎng)，故對(duì)該方案設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)算：一、架空乘人裝置主要技術(shù)參數(shù)確定運(yùn)行速度: 1.12m/s 運(yùn)輸距離： 1650m有效乘人距離： 1600m最小乘人間距： 10m單側(cè)最大同

9、時(shí)乘坐人數(shù)： 160人拖輪間距： 8m 驅(qū)動(dòng)輪直徑： 1600mm 副驅(qū)動(dòng)輪直徑： 1400mm 預(yù)選鋼絲繩直徑= 18 mm，每米質(zhì)量q0= 1.14 kg/m,抗拉強(qiáng)度為1670MPa，鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為 180kN牽引鋼絲繩在驅(qū)動(dòng)輪上的圍包角= 360°驅(qū)動(dòng)輪繩槽與牽引鋼絲繩的摩擦系數(shù)=0.25,鋼絲繩與托輪間阻力系數(shù),動(dòng)力運(yùn)行時(shí)取=0.02, 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)取=0.015。二、架空乘人裝置運(yùn)輸能力計(jì)算2.1 最小點(diǎn)的張力Fmin=c×q0×g=11400NFmin最小張力點(diǎn)的張力，Nc鋼絲繩的撓度系數(shù)，取值范圍6501000，此處取c=1000q0鋼絲繩

10、的每米質(zhì)量，1.14kg/mg重力加速度，g=9.8m/s22.2 各特征點(diǎn)張力計(jì)算機(jī)頭F1機(jī)尾vvF2WF4F32.2.1當(dāng)下放側(cè)無(wú)人乘坐而上升側(cè)滿(mǎn)員時(shí)（最大動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)），線(xiàn)路運(yùn)行阻力：W4-1=q0+（Q1+Q2）/1×（cos+sin）Lg=17076N；W2-3=q0+Q2/1×（cos-sin）Lg=-2062 N 各特征點(diǎn)張力：F3=Fmin=11400N F4=1.01F3=11514NF1=F4+W4-1=28590N F2=F3-W2-3=13462NQ1人和物總重量,取Q1=95kg（注：AQ規(guī)定人重75 Kg；物重20 Kg）；Q2每把吊椅重量，取Q

11、2=15kg；牽引鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù)，動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，取=0.02，制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，取=0.015；L架空乘人裝置安裝長(zhǎng)度，取1600m；1人員乘坐間距，取10m；巷道平均坡度4°；F1驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)繩側(cè)鋼絲繩張力F2驅(qū)動(dòng)輪出繩側(cè)鋼絲繩張力F3迂回輪進(jìn)繩側(cè)鋼絲繩張力F4迂回輪出繩側(cè)鋼絲繩張力2.2.2 當(dāng)下放側(cè)滿(mǎn)員而上升側(cè)無(wú)人乘坐時(shí)（最大制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)），線(xiàn)路運(yùn)行阻力：W4-1=q0+Q2/1×（cos+sin）Lg=3507NW2-3=q0+（Q1+Q2）/1×（cos-sin）Lg=-10430N各特征點(diǎn)張力：F3=Fmin=11400N F4=1.01Fmin=11514N

12、F1=F4+W4-1=15021N F2=F3-W2-3=21830N2.3 驅(qū)動(dòng)防滑安全系數(shù)校驗(yàn)4.3.1 當(dāng)處于最大動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，且F1-F2>0，F(xiàn)1/F2=2.12<e=4.69，符合要求；e自然常數(shù)，取2.72；鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪襯墊摩擦系數(shù)，取0.25；鋼絲繩在驅(qū)動(dòng)輪上的圍包角360°，即6.18。2.3.2 當(dāng)處于最大制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。且F2-F1>0，F(xiàn)2/F1=1.45<e=4.69，符合要求；2.4 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算最大動(dòng)力運(yùn)行時(shí)：Ne=K（F1-F2）/(1000)=26.5 kW最大制動(dòng)運(yùn)行時(shí)：Ne=K（F2-F1）/(1000)=11.9k

13、W-鋼絲繩運(yùn)行速度，m/s-機(jī)械傳動(dòng)效率，取0.80.85，此處取0.8K-功率備用系數(shù)，取1.151.25，此處取1.25考慮乘人間距的不固定性，及一定的富余，選取電動(dòng)機(jī)功率為55kW，型號(hào)YBK2-315S-8，額定功率55kW，額定電壓660/ 1140V。2.5 牽引鋼絲繩校核：Fk=m×FmaxFk鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和m鋼絲繩安全系數(shù), 架空乘人裝置鋼絲繩的最低安全系數(shù)為6Fmax最大張力點(diǎn)張力m=FK /Fmax= 6.296因此選擇6×19S-18-1670，無(wú)油，麻芯，抗拉強(qiáng)度為1670MPa的鋼絲繩,其鋼絲破斷拉力總和為180kN,符合要求。2.6 驅(qū)動(dòng)

14、輪直徑D1和尾輪直徑D2確定D160d60×18= 1080mmD260d60×18= 1080mm最終選取驅(qū)動(dòng)輪直徑為D11600 mm，尾輪直徑為D21600 mm直徑為鋼絲繩直徑的88倍，2.7 拉緊行程S S=0.01L =16m 取S= 20 m。2.8 尾輪拉緊力F拉=F3F4= 22914N=2338 kg采用四滑輪八繩牽引尾輪,拉緊重錘重量為300 kg。 2.9 減速機(jī)選型最大負(fù)載功率：Nf= （F1-F2）/1000=18.2（kW)根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪直徑D1為 1600mm，最大負(fù)載扭矩為：Mf=（F1F2）×D1/2=12102 N·m要

15、求減速機(jī)的額定輸出扭矩不小于最大負(fù)載扭矩的1.5倍，即為: 18154 Nm。要求減速機(jī)的額定機(jī)械功率大于或等于最大負(fù)載功率的1.8倍，即為：27.3kW。選用減速機(jī)型號(hào) MC3RVHF08-50-04 ，傳動(dòng)比為50，額定輸出扭矩力為45.1kNm,額定功率為57.5kW,符合使用要求。2.10 制動(dòng)器選型1、高速端制動(dòng)器根據(jù)電機(jī)功率計(jì)算高速端制動(dòng)器扭矩為：TC=T=9550 ×（Pw/N）=7105Nm式中: T理論扭矩,Nm TC計(jì)算扭矩,Nm Pw 驅(qū)動(dòng)功率,55kW N工作轉(zhuǎn)速，740r/min選定制動(dòng)器為BYWZ4B-400/80 ,制動(dòng)力矩為 1600 Nm。 2、低速

16、端輪邊制動(dòng)器負(fù)載牽引力F=F1-F2=15128N，選用制動(dòng)器型號(hào)為 YQP120-C208B，其制動(dòng)力可達(dá)120kN，為負(fù)載牽引力的7.93倍。三、機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1 驅(qū)動(dòng)部分3.1.1 驅(qū)動(dòng)部傳動(dòng)方式采用機(jī)械傳動(dòng)方式。該驅(qū)動(dòng)部分主要包括隔爆電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、高速端制動(dòng)器、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)主軸組件、驅(qū)動(dòng)輪以及低速端輪邊制動(dòng)器等。3.1.2 驅(qū)動(dòng)部結(jié)構(gòu)形式鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪之間的圍包角360°完全可以滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)力的要求，因此本方案采用雙輪驅(qū)動(dòng)方式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及現(xiàn)有設(shè)備情況，該驅(qū)動(dòng)裝置采用落地安裝方式。3.1.3 驅(qū)動(dòng)輪(尾輪)的選取見(jiàn)4.6項(xiàng)，選取驅(qū)動(dòng)輪直徑為D11600 mm，尾輪直徑為D2

17、1600 mm。驅(qū)動(dòng)輪輪襯采用進(jìn)口材料生產(chǎn)，輪襯與鋼絲繩的摩擦系數(shù)為0.25以上。3.2 鋼絲繩的選取為了保證鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪之間有較大的靜摩擦力，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)力的需要，鋼絲繩表面應(yīng)無(wú)油且繩芯少油。根據(jù)煤礦安全規(guī)程第四百條的規(guī)定，架空乘人裝置的鋼絲繩安全系數(shù)不得小于6。根據(jù)2.5項(xiàng)計(jì)算可知，選取牽引鋼絲繩6×19S-88-1670，其抗拉強(qiáng)度為1670 MPa,鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為 180 kN，安全系數(shù)為6.29。驅(qū)動(dòng)輪直徑為鋼絲繩直徑的63倍，符合煤礦安全規(guī)程和煤礦用架空乘人裝置 安全檢驗(yàn)規(guī)范的規(guī)定。3.3 安全距離的確定 煤礦安全規(guī)程（2016版）中第368條第二項(xiàng)：蹬座中心至巷

18、道一側(cè)的距離不得小于0.7m,本方案為 0.7 m，符合安全要求。3.4 托、壓繩輪的選用 配套的托繩輪有三種結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)瓮休?、托壓繩輪、雙柱雙輪托（壓）繩輪，直線(xiàn)段托輪間距為 8米，每隔 3個(gè)單托輪安裝一個(gè)托壓繩輪。在變坡點(diǎn)和頭尾輪出入繩口處采用雙柱雙輪托壓繩輪組，每組雙托（壓）繩輪有二個(gè)輪體，兩個(gè)托輪為浮動(dòng)式，可繞中間橫軸回轉(zhuǎn)，吊椅平滑過(guò)渡各輪受力均勻；單輪托繩輪支撐軸為整體加工；托繩輪與壓繩輪配合使用；托壓繩輪不但有效避免鋼絲繩的跳動(dòng)、擺動(dòng)和脫槽，而且解決了吊椅通過(guò)時(shí)的卡阻和震動(dòng)問(wèn)題。托繩輪輪體為鑄造件加工而成，每一個(gè)托繩輪輪體均為雙軸承結(jié)構(gòu)，保證輪體運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲；輪體與鋼絲繩接觸部分均鑲有非金屬高耐磨材料輪襯，輪襯采用螺栓限位固定，更換輪襯只需拆卸螺栓即可，簡(jiǎn)單方便。雙托(或雙壓)繩輪直徑為170mm、直線(xiàn)段托繩輪直徑均為280 mm，吊椅通過(guò)時(shí)平穩(wěn)無(wú)振動(dòng)。直線(xiàn)段每個(gè)托輪約承受120kg重量,變坡點(diǎn)托輪隨鋼絲繩張力與變坡坡度大小不同而不同,最大可達(dá)530kg。因此，直線(xiàn)段采用單托輪，變坡點(diǎn)根據(jù)受力大小的不同采用相應(yīng)組數(shù)的雙托輪或雙壓輪，雙托（壓）輪均為絞支結(jié)構(gòu)，各托（壓）輪受力相等，且能減少對(duì)托（壓）輪的沖擊，能減緩?fù)?、壓輪襯墊的磨損，提高托、壓輪的使用壽命和乘坐的舒適性。托、壓輪輪襯均為耐磨的