單軌吊輔助運輸

第31卷第5期煤炭科學技術2003年5月單軌吊輔助運輸對巷道支護的影響單軌吊輔助運輸是將載荷懸吊在巷道頂部的單軌上，靠動力牽引作承載運行的一種運輸方式。由于車組所有載重均通過單軌作用于巷道支護，所以對巷道支護強度和結構產生直接影響。特此以FND型內燃機單軌吊車為例，就單軌吊輔助運輸對巷道支護的影響問題進行分析探討，指導現(xiàn)場應1FND型內燃機單軌吊車運輸系統(tǒng)簡介列車組由內燃機牽引，沿單軌運行。適用于各類沼氣等級、甲烷含量不超過1%、井下環(huán)境溫度不高于35r的礦井?？捎糜谏⒘霞叭藛T運輸，也可整體運輸液壓支架等重型設備。機車牽引力60kN、牽引速度0—2m/s，上行坡度不超過18。，彎道最小曲率半徑水平為4111、垂直為101ll。1車組構成由柴油機牽引車、司機室、液壓起吊梁、集裝箱、材料車、人車等組成。柴油機牽引車包括動力部、驅動部和制動部，是單軌吊車的核心部分。司機室可分別進行運行和制動操作。機車根據(jù)運輸對象可分別與液壓起吊梁、集裝箱、材料車、人車進行車輛組合編列。2承載構件單軌吊車的主要承載構件包括承載架、承載梁、起吊梁等（圖1）。承載架直接與軌道結合，每個承載架安有2組承載輪，間距150mm。每組承載輪對稱分布于單軌腹板兩側，可以沿單軌下翼緣轉動。每組承載輪相當于一組集中載荷作用于單軌上。車組所有載荷包括自重，均要通過承載架傳遞給單軌。承載梁懸掛在承載架下面，直接承受起吊物重量。起吊梁一般用于起吊液壓支架等重型設備，與承載梁組合使用，其一端懸掛在承載架下，另一端掛在承載梁中部，通過起吊鏈能上升下降，實現(xiàn)起吊和卸載目的。3軌道單軌吊軌道是采用I140E型鋼加工而成，軌道的上下翼緣厚為16mm、寬68mm、腹板厚度為6mm，具有較高的橫向強度和耐磨性能。軌道分為直線標準軌、彎軌和特殊軌，直線標準軌有1Ill和3Ill兩種規(guī)格。單軌懸吊在巷道頂部，不同支護方式的巷道，可采用不同的懸吊方式。2單軌吊車組對巷道支護結構的影響1巷道支護的縱向穩(wěn)定性單軌吊車組在啟動、變速行駛：和制動過程中，對巷道支護產生水平?jīng)_擊作用，另外在坡段運輸時，載重物重力沿支護縱向存在分力，所以巷道支護必須有良好的縱向穩(wěn)定性。一般要求巷道(尤其是傾斜巷道)支架之間設置拉桿，進行連鎖控制，以提高支架的穩(wěn)定性和縱向防倒能力，滿足單軌吊車安全運行。2巷道支護間距不管巷道采取何種支護方式，必須同時考慮單軌吊軌道的懸吊。巷道支護間距盡量與單軌吊軌道的長度相適應，每3111須設一懸吊點，特殊軌和道岔處還必須根據(jù)實際布設懸吊點。維普資訊第31卷第5期煤炭科學技術2003年5月3巷道支護斷面尺寸采用單軌吊運輸?shù)南锏?，其巷寬的確定遵循一般的設計原則，而巷高確定有其自身的特點。確定正常運輸段巷道高度時，須考慮以下因素：⑴軌道懸吊后到巷頂?shù)母叨萺。軌道下平面到設備頂部的高度h。。⑶設備的運輸高度h。(4)設備與巷底間的安全高度口。其中，r與軌道的懸吊方式有關，h。除了與承載梁、起吊梁自身結構有關外，還與設備的起吊程度有關，即起吊梁是否處于水平。確定單軌吊與地軌轉載點處巷道高度時，須增加平車盤和地軌面高度因素b，同時還要考慮設備起吊前或卸載后，單軌吊起吊梁部分(包括起吊葫蘆)需從起吊或卸載后的設備上方通過。3單軌吊車組對巷道支護強度的影響單軌吊運行區(qū)間內，巷道支護除了滿足圍巖承載要求外，還必須承擔單軌吊車組的載荷，以單軌吊整體運輸液壓支架為例，進行力學分析。1單軌吊車組靜止狀態(tài)時巷道支架受力單軌吊整體運輸液壓支架車組示意如圖1所圖1單軌吊整體運輸液壓支架⑴取起吊梁為隔離體，分析其受力(圖2)式中G——作用于起吊梁上的液壓支架重力；——支架重力作用點到起吊梁端第1個銷孔的距離； 承載架提供給起吊梁A端的力；承載梁提供給起吊梁端的力；圖2起吊梁受力示意起吊梁長度(實測為2.7m)。根據(jù)式(1)、(2)可知，當=0時，最大，F(xiàn)B?=0.8148G；當=0.5時，最大，F(xiàn)A=0.3333G⑵單軌受力分析。根據(jù)承載梁與起吊梁、單軌之間力的作用關系，承載梁兩端與單軌連接的承載架所受鉛垂力為/2,所以單軌受力情況—l一.1圖3單軌受力示意單軌懸吊點及支架受力。由于每個承載架相當于一組集中載荷，作用于單軌上。機車靜止時，承載架所處位置直接影響單軌懸吊點的受力。如圖3所示狀態(tài)，經(jīng)分析計算，單軌懸吊點所承受載荷為N=W4=1.23W2=W3=0.77+根據(jù)單軌懸吊點受力，就可得出支架受力大2單軌吊車組運行狀況時巷道支架受力同樣以單軌吊整體運輸液壓支架為例。因機車在起動、勻速行駛、減速、制動諸過程中，緊急制動對支架的作用力最大，所以僅對緊急制動條件下的受力情況進行分析。將單軌吊車組分為緊軌部（包括司機室、牽維普資訊第31卷第5期煤炭科學技術2003年5月引機構、制動車等）和離軌部（包括起吊梁和液壓支架）其質量分別為。、.機車總重為M=+。每節(jié)吊軌長，質量帆，兩端各一懸吊裝置，吊軌到巷道支架頂梁的懸吊長度為r，吊軌與離軌部的承載重物中心距為R，緊軌部和離軌部承受吊軌的重量每隔為。。下面按水平巷道和傾斜巷道給出巷道支架所受的最大鉛垂力、最大水平力和沿巷道軸向的最大作用力計算式。2.1水平巷道狀態(tài)⑴離軌部承受吊軌的最大鉛垂力FF=MD+mDx/R式中mD——D的質量，kg； 單承載點承受吊軌重，N；緊急制動前機車組速度，m/s。⑵離軌部承受吊軌的最大水平力F,DF【s=MDsin0cos0式中卜承載重物的最大擺動角度，0=arccos(R—h)/h；八 承載重物擺動最大高度，h=V~12g；g——自由落體加速度，m/s。緊軌部承受巷道支架的最大鉛垂力F町FDJc=MD+G+(mD+mG)/r式中帆一一每節(jié)單軌重，N；m。 每節(jié)單軌重帆的質量，kg；制動后機車組與n節(jié)軌一同運動速度，Vl=mV/(m+Ttmc)，m/s；式中m——機車組總重的質量，kg；n 制動后機車組同時動作的單軌節(jié)數(shù)。離軌部承受巷道支架的最大鉛垂力F。。FDLc=MD+A+mDV21R+(mD+mG)/r⑸緊軌部給予支架的最大水平力F町FDJs=(D+帆)sin01COS01式中。一一n節(jié)單軌同盟機車組的最大擺角，0=arccos(r—h1)/r；Ao n節(jié)單軌和機車組一同擺動最大高度，h1=/2g，m。(6)離軌部給予巷道支架的最大水平力FooFD【s=MDsin0cos0+(D+G)sin01cos013.2.2傾斜巷道狀態(tài)(傾角)對于傾斜巷道，由于下行制動比上行制動對支架的影響要大，且鉛垂受力不變，故僅列出下行制動時沿巷道軸向的作用力計算式。⑴離軌部對單軌沿巷道軸向最大受力F,DF,DLz=MDsin(0+)COS(0+)⑵緊軌部對支架沿巷道軸向最大受力F叫FDJz=(D+A)sin(01+)COS(01+)(3)離軌部對巷道支架沿巷道軸向最大受力FDLz=MDsin(0+)COS(0+)+(D+Jl)sin(01+)COS(01+)在上述各計算式中，因假定制動時間、制動距離為零，故計算值將偏大。為了更接近實際，需考慮制動不實系數(shù)，對于鉛垂受力取0.95，對于水平受力或沿巷道軸向受力取0.85。4結論和建議單軌吊車組運行狀態(tài)下對巷道支護的作用力分析，可以簡化為多種力學模型進行計算，其計算結果可作為某種參考，巷道支護的實際受力情況，需通過儀器進行專門測定而獲得。采用單軌吊運輸?shù)南锏溃湎飳挼拇_定遵循一般設計原則，而巷高確定有其自身的特點，尤其是對于正常運輸段和起吊、卸車轉載點巷道高度的確定，應分別考慮不同的影響因素。為滿足單軌吊車組的安全運行，對傾斜巷道支架進行連鎖、對巷道交叉點進行加固是必要的。與巷道支護相對應，單軌吊軌道懸吊方式呈現(xiàn)多樣性，不管采用哪種懸吊方式，應盡量避免單點懸吊造成支架集中受載。單軌吊運輸大型設備時，除選擇好相應噸