趙固一礦西翼架空乘人運輸系統(tǒng)優(yōu)化方案研究

1、18趙固一礦西翼輔助運人系統(tǒng)優(yōu)化方案一、西翼膠帶運輸大巷概況西膠帶大巷概況：總長度1800m，上倉口標高-479，與北膠聯(lián)交岔口標高-580，高差錯差約100m，坡度范圍為0°-12°，一聯(lián)巷與西膠帶交叉口標高-522，巷度寬度4.7m、高度3.5m、支護形式為U鋼棚支護。西膠帶大巷采用兩部強力膠帶進行運輸，西一部強力膠帶機頭位于通尺0米處，機尾位置于通尺780米處；西二部強力膠帶機頭位于通尺780米處，機尾位于1765米處。西軌道大巷概況：總長度1750m，西調(diào)車線平臺標高-521，北軌聯(lián)交岔口標高-590，高差69，坡度范圍0-8°，巷度寬度4.7m、高度3.

2、95m、支護形式為U鋼棚支護。西軌架空乘人裝置現(xiàn)狀：布置情況：驅(qū)動裝置位于疏水巷內(nèi)，機頭與運行方向成120°夾角，機尾回繩輪位于西軌道通尺750米（風門前）；生產(chǎn)廠家：湘潭恒欣，運行速度：1.12m/s，長度：700m，電機型號：YBK2-315S-8，功率55kW，減速機型號：M3RVSF08-50-04 速比：49.82。西膠架空乘人裝置現(xiàn)狀：布置情況：直線布置，機頭位于西膠帶通尺945米，機尾位于西膠帶通尺1700米；生產(chǎn)廠家：石家莊煤礦機械有限公司；電機功率：37KW，牽引速度：1.2m/s，運輸能力：600人/h，最大傾角：10°，減速機型號：M3RVSF60，速

3、比：48.67；電機型號：YB3-280S-8，TH-24礦用本質(zhì)安全型操作臺。方案一：從西調(diào)車線平臺與水倉交叉口位置開口向一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口掘進，形成近水平巷道288米（落差0.7米），將第二部強力皮帶機驅(qū)動裝置安裝到北幫，在新巷道內(nèi)安裝現(xiàn)西軌道架空乘人裝置裝置主機，與現(xiàn)西膠帶架空乘人裝置合并。所需工作量如下：1、 掘進巷道288米。巖巷工程2、 在現(xiàn)有西二部皮帶驅(qū)動裝置段北幫擴幫2m，共計長度13m，施工驅(qū)動裝置基礎；3、 將現(xiàn)有南幫驅(qū)動裝置移至北幫。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足安裝要求，需進行擴幫。西膠帶通尺600-670米擴幫500mm，通尺375-560米擴幫150-200mm。優(yōu)點：形成一部架空乘人裝置、設備占用少，可節(jié)省一部架空乘人裝置機頭及機尾裝置、每班減少崗位工2人、無需換乘、對西軌道運輸不產(chǎn)生影響，提高軌道運輸效率?？稍谛孪锏纼?nèi)安裝軌道與調(diào)車線軌道聯(lián)通，新軌道可行駛電機車，西北翼矸石使用電機車運輸，通過副井提升，減小矸石運輸對煤倉、給煤機、裝載裝置損耗。缺點：需協(xié)調(diào)隊伍進行巷道開拓、巷道擴幫工程量大，需對西二部強力膠帶進行改造工作，對西北翼主運輸產(chǎn)生影響。 方案二：不新掘進巷道，更換西二部強力膠帶驅(qū)

5、動布置位置。在一聯(lián)巷安裝架空乘人裝置主機，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，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)動裝置段北幫擴幫2m，共計長度13m，施工驅(qū)動裝置基礎。3、 將現(xiàn)有南幫驅(qū)動電機減速機裝置移至北幫。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足安裝要求，需進行擴幫。西膠帶通尺600-670米擴幫500mm，通尺375-560米擴幫150-200mm。優(yōu)點：形成一部架空乘

6、人裝置、設備占用少，可節(jié)省一部架空乘人裝置機頭及機尾裝置、每班減少崗位工2人、無需換乘、對西軌道運輸不產(chǎn)生影響，提高軌道運輸效率。缺點：需協(xié)調(diào)隊伍進行巷道巷道擴幫工程量較大，需對西二部強力膠帶進行改造工作，對西北翼主運輸產(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：不新掘進巷道，不更換西二部強力膠帶驅(qū)動布置位置。在一聯(lián)巷安裝架空乘人裝置主機，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，一聯(lián)巷與膠帶巷交叉口安裝轉(zhuǎn)彎裝置2、 在西二部強力膠帶驅(qū)動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足安裝要求，需進行擴幫。西膠帶通尺600-670米擴幫500mm，通尺375-560米擴幫150-200mm。優(yōu)點：形成一部架空乘人裝置、設備占用少，可節(jié)省一部架空乘人裝置機頭及機尾裝置、無需換乘、對西軌道運輸不產(chǎn)生影響，提高軌道運輸效率。缺點：需協(xié)調(diào)隊伍進行巷道巷道擴幫，員工需多步行280米至一聯(lián)巷乘坐架空乘人裝置，需進行換乘?？偨Y：方案一：施工量最大，但員工可乘坐距離最長，設備利用率最高，后期可形成矸石運輸線路，使用電機車運輸，提高矸石運輸效率減小對提升設備損耗。

8、方案二施工量較大，員工乘坐架空乘人裝置無需換乘，可直接乘坐至西軌道迎頭，通過北膠聯(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，對皮帶運輸無影響，西膠帶二部皮帶處需進行換乘。三套方案均需對西膠帶現(xiàn)有巷道不滿足要求處安排區(qū)隊進行擴幫，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，延長與新安裝乘人裝置對接。附：設備布置示意圖方案一：方案二：方案三：方案三詳細布置圖驗算數(shù)據(jù)：三套方案中第一套方案運輸距離最長，故對該方案設備進行驗算：一、架空乘人裝置主要技術參數(shù)確定運行速度: 1.12m/s 運輸距離： 1650m有效乘人距離： 1600m最小乘人間距： 10m單側最大同

9、時乘坐人數(shù)： 160人拖輪間距： 8m 驅(qū)動輪直徑： 1600mm 副驅(qū)動輪直徑： 1400mm 預選鋼絲繩直徑= 18 mm，每米質(zhì)量q0= 1.14 kg/m,抗拉強度為1670MPa，鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為 180kN牽引鋼絲繩在驅(qū)動輪上的圍包角= 360°驅(qū)動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),動力運行時取=0.02, 制動運行時取=0.015。二、架空乘人裝置運輸能力計算2.1 最小點的張力Fmin=c×q0×g=11400NFmin最小張力點的張力，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 各特征點張力計算機頭F1機尾vvF2WF4F32.2.1當下放側無人乘坐而上升側滿員時（最大動力運行狀態(tài)），線路運行阻力：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；牽引鋼絲繩運行阻力系數(shù)，動力運行時，取=0.02，制動運行時，取=0.015；L架空乘人裝置安裝長度，取1600m；1人員乘坐間距，取10m；巷道平均坡度4°；F1驅(qū)動輪進繩側鋼絲繩張力F2驅(qū)動輪出繩側鋼絲繩張力F3迂回輪進繩側鋼絲繩張力F4迂回輪出繩側鋼絲繩張力2.2.2 當下放側滿員而上升側無人乘坐時（最大制動運行狀態(tài)），線路運行阻力：W4-1=q0+Q2/1×（cos+sin）Lg=3507NW2-3=q0+（Q1+Q2）/1×（cos-sin）Lg=-10430N各特征點張力：F3=Fmin=11400N F4=1.01Fmin=11514N

12、F1=F4+W4-1=15021N F2=F3-W2-3=21830N2.3 驅(qū)動防滑安全系數(shù)校驗4.3.1 當處于最大動力運行狀態(tài)時，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)動輪襯墊摩擦系數(shù)，取0.25；鋼絲繩在驅(qū)動輪上的圍包角360°，即6.18。2.3.2 當處于最大制動運行狀態(tài)。且F2-F1>0，F(xiàn)2/F1=1.45<e=4.69，符合要求；2.4 電動機功率的計算最大動力運行時：Ne=K（F1-F2）/(1000)=26.5 kW最大制動運行時：Ne=K（F2-F1）/(1000)=11.9k

13、W-鋼絲繩運行速度，m/s-機械傳動效率，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，選取電動機功率為55kW，型號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最大張力點張力m=FK /Fmax= 6.296因此選擇6×19S-18-1670，無油，麻芯，抗拉強度為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

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 減速機選型最大負載功率：Nf= （F1-F2）/1000=18.2（kW)根據(jù)驅(qū)動輪直徑D1為 1600mm，最大負載扭矩為：Mf=（F1F2）×D1/2=12102 N·m要

15、求減速機的額定輸出扭矩不小于最大負載扭矩的1.5倍，即為: 18154 Nm。要求減速機的額定機械功率大于或等于最大負載功率的1.8倍，即為：27.3kW。選用減速機型號 MC3RVHF08-50-04 ，傳動比為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 制動器選型1、高速端制動器根據(jù)電機功率計算高速端制動器扭矩為：TC=T=9550 ×（Pw/N）=7105Nm式中: T理論扭矩,Nm TC計算扭矩,Nm Pw 驅(qū)動功率,55kW N工作轉(zhuǎn)速，740r/min選定制動器為BYWZ4B-400/80 ,制動力矩為 1600 Nm。 2、低速

16、端輪邊制動器負載牽引力F=F1-F2=15128N，選用制動器型號為 YQP120-C208B，其制動力可達120kN，為負載牽引力的7.93倍。三、機械部分設計3.1 驅(qū)動部分3.1.1 驅(qū)動部傳動方式采用機械傳動方式。該驅(qū)動部分主要包括隔爆電動機、聯(lián)軸器、高速端制動器、減速機、驅(qū)動主軸組件、驅(qū)動輪以及低速端輪邊制動器等。3.1.2 驅(qū)動部結構形式鋼絲繩與驅(qū)動輪之間的圍包角360°完全可以滿足驅(qū)動力的要求，因此本方案采用雙輪驅(qū)動方式。根據(jù)現(xiàn)場條件及現(xiàn)有設備情況，該驅(qū)動裝置采用落地安裝方式。3.1.3 驅(qū)動輪(尾輪)的選取見4.6項，選取驅(qū)動輪直徑為D11600 mm，尾輪直徑為D2

17、1600 mm。驅(qū)動輪輪襯采用進口材料生產(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)動輪之間有較大的靜摩擦力，滿足驅(qū)動力的需要，鋼絲繩表面應無油且繩芯少油。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項計算可知，選取牽引鋼絲繩6×19S-88-1670，其抗拉強度為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：蹬座中心至巷

18、道一側的距離不得小于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構形式：單托輪、托壓繩輪、雙柱雙輪托（壓）繩輪，直線段托輪間距為 8米，每隔 3個單托輪安裝一個托壓繩輪。在變坡點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）繩輪有二個輪體，兩個托輪為浮動式，可繞中間橫軸回轉(zhuǎn)，吊椅平滑過渡各輪受力均勻；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、擺動和脫槽，而且解決了吊椅通過時的卡阻和震動問題。托繩輪輪體為鑄造件加工而成，每一個托繩輪輪體均為雙軸承結構，保證輪體運行平穩(wěn)無噪聲；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，簡單方便。雙托(或雙壓)繩輪直徑為170mm、直線段托繩輪直徑均為280 mm，吊椅通過時平穩(wěn)無振動。直線段每個托輪約承受120kg重量,變坡點托輪隨鋼絲繩張力與變坡坡度大小不同而不同,最大可達530kg。因此，直線段采用單托輪，變坡點根據(jù)受力大小的不同采用相應組數(shù)的雙托輪或雙壓輪，雙托（壓）輪均為絞支結構，各托（壓）輪受力相等，且能減少對托（壓）輪的沖擊，能減緩托、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