毕业设计（论文）-架空式乘人装置设计.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：架空式乘人装置设计姓 名： 编 号： 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日 摘 要煤矿架空乘人装置（俗称猴车）是一种新型的采用PLC可编程序控制的矿井斜巷或平巷辅助运输设备，本文介绍架空乘人装置结构设计、计算方法等。该装置具有运行安全可靠、人员上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作人员少和运送效率高等特点。关键词：结构设计 程序控制 装置 结构ABSTRACTCoal Overhead Equipment (commonly known as monkey car) is a new use of mines PLC programmable control Inclined or Lane auxiliary transport equipment， this paper Overhead Equipment in structural design， calculation methods. The device is safe and reliable operation， officers up and down easily， pick-line， without waiting， a one-time investment is low， power consumption， simple operation， easy maintenance， staff， and less efficient of delivery.KEY WORDS: Structural design process control device structure 目录摘要.1Abstrcak.2第一章 绪论.51.1 煤矿架空乘人装置定义.51.2 煤矿架空乘人装置的结构.51.3 煤矿架空乘人装置结构特点及其布置.5第二章 工作原理.8第三章 基本结构设计.9 3.1 驱动部分.93.1.1 电动器.931.2 减速器.93.1.3 制动器的确定.14 3.2 乘人部分.14 3.3 托绳部分.15 3.4 尾轮及张紧装置.163.4.1 尾轮.163.4.2 张紧绞车部分.173.4.3 配重锤部分.18 3.5 电控系统.183.5.1 电气控制及信号系统.183.5.2 保护功能.19第四章 架空乘人设计计算.21 4.1 原始数据（一下数据为例计算）.21 4.2 主要预选参数的确定.21 4.3 主要参数的计算及器型的选择.22第五章 设计存在的问题及结构的改进.29 5.1 架空乘人车装置设计存在的问题.295.1.1 架空乘人车设计的临界值和防滑险算.295.1.2 吊座间距.29 5.2 架空乘人车装置结构的改进.295.2.1 刹车装置的研制及应用.295.2.2 吊座与钢丝绳连接装置的改进.29结论.30致谢.31参考文献.32第一章 绪 论1.1 煤矿架空乘人装置定义矿用索道（架空乘人装置）主要用于矿井斜巷，平巷运送人员，其工作原理类似于地面旅游索道。它通过电动器带动减速器上的摩擦轮作为驱动装置，采用架空的无极循环的钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳主要靠尾部张紧装置进行张紧，沿途依托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的饶度和张力。抱索器将乘人吊椅与钢丝绳连接并随之作循环运行从而实现运送人员的目的。矿用索道主要由驱动装置，尾轮及张紧装置、乘人部分、钢丝绳、托（压）轮部分、电控部分及综合保护装置组成。1.2 煤矿架空乘人装置的构成主要由驱动部分、乘人部分、托绳部分、尾轮部分、张紧部分及电控系统组成；如图1-1所示。图1-1 煤矿架空乘人装置图1.3 煤矿架空乘人装置结构特点及其布置矿井在建设高产高效过程中，在不断引进采煤、掘进新技术、新工艺、新装备的同时，辅助运输应不断改进创新，以满足现代化矿井发展的需要。现代化的高产高效矿井，采掘器械化程度越来越高。新技术、新装备的应用，使工人的劳动强度越来越小，生产效率越来越高，而井下辅助运输却滞后于矿井的发展。其主要表现在：受矿井开拓方式的制约，技术更新慢，还是沿袭旧的运输模式，以小绞车、小电瓶车运输为主，但随着矿井开采不断延伸，运输路线不断增长、环节增多、效率却越来越低 ；运载人员装备没有大的改进，大多是徒步从井口至作业地点，工人在途中一方面消耗体力另一方面延长了劳动时间严重制约矿井发展，目前随着科技水平的不断提高，许多矿井都选用安装有PLC自动控制的架空式乘人装置。 架空乘人车主要由器头部、牵引部、器尾部组成。器头部部件主要为电动器、固定在器架上的液压式制动装置、联轴器、减速器、器头导绳轮等组成；牵引部主要有牵引钢丝绳、索道支架、架绳轮及乘人吊座等组成；器尾部主要有器尾导绳轮、器尾支架及器尾拉紧装置等组成。该设备有以下特点：（1）架空乘人装置设备投资小，且占地面积又少，运行成本低，维护工作量小； （2）架空乘人装置人员输送量大，效率高，索道无极循环运行，人员不需要等候，随到随行；（3）架空乘人装置安全性能好，牵引钢丝绳运行速度低（0.83.0m/s），乘人吊椅离地不高（0.2m），运行平稳可靠，人员上、下吊椅方便自如，设备本身配有完善的安全保护装置；（4）架空乘人装置适用范围广，长度范围在100米-4000米，最大倾角40，还可以满足巷道多变坡点。（5）架空乘人装置布置方式灵活、独特。除布置在专用巷道外，还可以与皮带输送器共用巷道，也可以与单钩提升绞车共用巷道。也可布置在小断面巷道还可以通过单向往复运行实现小运量的人员输送。 由于井下架空乘人车运输巷道长短不一断面大小不一，而且还有中间上下人车场等差别，情况比较复杂。设备布置各不相同，但一般为以下布置方式： 1架空乘人车运输巷道分为尽头式和通过式。 2绞车一般布置在斜巷的上部，尾轮及拉紧装置一般布置在斜巷的下部。 3尽头式绞车炯室设在巷道的延伸处，通过式绞车就安设在巷道的中间。 4绞车上有水平安装和倾斜安装(即绳轮与巷道倾角一致)2种。设备布置的优缺点： 1绞车布置在斜巷的上部，有利于绞车的制动；尾轮和拉紧装置布置在斜巷的下部可以使拉紧装置设置在张力最小的地方。 2尽头式绞车炯室设在巷道的延伸处，可以建造器房，做到窗明几净，有利于司机和维修人员对架空乘人车的管理和维修，通过式绞车就安设在巷道的中间，节省建造费用，投资少，见效快。 3绞车水平安装，缺点为变坡处架绳轮受力较大，架绳轮与钢丝绳易磨损，优点是设备的设计、安装、维护简单，给今后工作带来很大的方便。绞车倾斜安装，保持钢丝绳倾角始终一致，沿线架绳轮无集中载荷，一般巷道布置也简易。 4两个吊座间距一般大于两个架绳轮的间距，这样可以防止钢丝绳垂度过大。公司两个架绳轮之间距为4.7 m，设计两个吊座之间距为5m，由于器头导绳轮磨擦衬垫磨擦系数不足，钢丝绳多次打滑，为防止事故的发生，减少了吊座数量，两个吊座间距改为7 m。架空乘人装置是根据矿井不同的巷道条件,开发研制出系列化牵引主机产品,同时研究新型乘人卡绳器、轮系高耐磨材料、自动化控制等关键技术,具有系统运行安全、无专人操作值守、提高运输能力、人员乘座舒适等特点.倾斜井巷架空乘人装置对矿井进一步减人提效和安全生产起到巨大的推动作用。架空乘人装置是近几年在消化吸收国外先进技术的基础上，综合利用我国地面索道的科研成果及成熟经验的基础上研制开发的矿山专用运人设备的技术。第二章 工作原理煤矿架空乘人装置（俗称猴车）是一种新型的矿井斜巷或平巷人员运输设备，其工作原理类似于地面旅游索道。它通过电动器带动减速器上的摩擦轮作为驱动装置，采用架空的无极循环的钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳主要靠尾部张紧装置进行张紧，沿途依托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的饶度和张力。抱索器将乘人吊椅与钢丝绳连接并随之作循环运行从而实现运送人员的目的。从而实现输送矿工的原理。图21 输送矿工的原理图第三章 基本结构设计3.1 驱动部分矿井乘人装置的驱动装置通常采用悬吊式安装，有电动器、减速器、制动器、驱动轮、器架及电器控制部分所组成，设计图如下图3-1所示。图3-1 矿井乘人装置的驱动装置图3.1.1 电动机功率由实际运送量计算确定，由于运送速度限制常选用6级防爆型电器，并应符合GB3836-2000爆炸性环境用防爆电气设备。3.1.2 减速器1.减速器的工作原理减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机内燃机或其它高速运转的动力通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速器也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。 2减速器的种类减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的减速器分类：（1）摆线针轮减速器（2）硬齿面圆柱齿轮减速器（3）行星齿轮减速器（4）软齿面减速器（5）三环减速器（6）起重器减速器（7）蜗杆减速器（8）轴装式硬齿面减速器（9）无级变速器蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。3.减速器的设计程序（1）设计的原始资料和数据 原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时过载能力、转动惯量等。 工作机械的类型、规格、用途、转速、功率（或转矩）。工作制度：恒定载荷或变载荷，变载荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩，启动频率；冲击和振动程度；旋转方向等。 原动机作机与减速器的联接方式，轴伸是否有径向力及轴向力。 安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）。 传动比及其允许误差。 对尺寸及重量的要求。 对使用寿命、安全程度和可靠性的要求。 环境温度、灰尘浓度、气流速度和酸碱度等环境条件；润滑与冷却条件（是否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制。 对操作、控制的要求。 材料、毛坯、标准件来源和库存情况。 上述前四条是必备条件，其他方面可按常规设计，例如设计寿命一般为1年。用于重要场合时，可靠性应较高等。（2）选定减速器的类型和安装型式 （3）初定各项工艺方法及参数 选定性能水平，初定齿轮及主要机件的材料、热处理工艺、精加工方法、润滑方式及润滑油品。（4）确定传动级数按总传动比，确定传动的级数和各级的传动比。 （5）初定几何参数 初算齿轮传动中心距（或节圆直径）、模数及其他几何参数。（6）整体方案设计 确定减速器的结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等。 （7）校核 校核齿轮、轴、键等负载件的强度，计算轴承寿命。 （8）润滑冷却计算 （9）确定减速器的附件 （10）确定齿轮渗碳深度 必要时还要进行齿形及齿向修形量等工艺数据的计算。 （11）绘制施工图 在设计中应贯彻国家和行业的有关标准。 4.减速器的检查和维护不同的润滑油禁止相互混合使用。油位螺塞、放油螺塞和通气器的位置由安装位置来决定。它们的相关位置可参考减速器的安装位置图（如下图3-2所示）来确定。 图3-2 减速器安装位置图（1）油位的检查 切断电源，防止触电！等待减速器冷却； 移去油位螺塞检查油是否充满； 安装油位螺塞。（2）油的检查切断电源，防止触电！等待减速器冷却； 打开放油螺塞，取油样； 检查油的粘度指数。如果油明显浑浊，建议尽快更换。 对于带油位螺塞的减速器 检查油位，是否合格 安装油位螺塞 （3）油的更换冷却后油的粘度增大放油困难，减速器应在运行温度下换油。 切断电源，防止触电！等待减速器冷却下来无燃烧危险为止！ 注意：换油时减速器仍应保持温热。 在放油螺塞下面放一个接油盘。 打开油位螺塞、通气器和放油螺塞。 将油全部排除。 装上放油螺塞。 注入同牌号的新油。 油量应与安装位置一致。 在油位螺塞处检查油位。 拧紧油位螺塞及通气器。 （4）减速器检查和注意事项 减速器应牢固地安装在稳定水平的基础或底座上，排油槽的油应能排除，且冷却空气循环流 畅。基础不可靠，运转时会引起振动及噪声，并促使轴承及齿轮受损。当传动联接件有突出 物或采用齿轮、链轮传动时，应考虑加装防护装置，输出轴上承受较大的径向载荷时，应选用加强型。 按规定的安装装置保证工作人员能方便地靠近油标，通气塞、排油塞。安装就位后，应按次 序全面检查安装位置的准确性，各紧固件压紧的可靠性， 安装后应能灵活转动。减速器采用油池飞溅润滑，在运行前用户需将通气孔的螺塞取下， 换上通气塞。按不同的安装位置，并打开油位塞螺钉检查油位线的高度，从油位塞处加油至润滑油从油位塞螺孔溢出为止，拧上 油位塞确定无误后，方可进行空载试运转， 时间不得少于2小时。运转应平稳，无冲击、振动、杂音及渗漏油现象，发现异常应及时排除。经过一定时期应再检查油位，以防止机壳可能造成的泄漏，如环境温度过高或过低时，可改变润滑油的牌号。 安装减速器时，应重视传动中心轴线对中，其误差不得大于所用联轴器的使用补偿量。对中良好能延长使用寿命，并获得理想的传动效率。在输出轴上安装传动件时，不允许 用锤子敲击，通常利用装配夹具和轴端的内螺纹，用螺栓将传动件压入，否则有可能造成减速器内部零件的损坏。最好不采用钢性固定式联轴器，因该类联轴器安装不当，会 引起不必要的外加载荷，以致造成轴承的早期损坏，严重时甚至造成输出轴的断裂。 （5）减速器的润滑及保养在投入运转之前，在减速器中装入建议的型号和数值的润滑脂。减速器采用润滑油润滑。对于竖直安装的减速器（如下图3-3所示）。 图3-3 竖直安装的减速器图鉴于润滑油可能不能保证最上面的轴承的可靠润滑，因此采用另外的润滑措施。在运行以前，在减速器中注入适量的润滑油，润滑油的粘性根据以下列表选择。减速器通常装备有注油孔和放油塞。因而在订购减速器的时候必须指定安装位置。下表列出了一般应用中建议采用的润滑油的牌子和型号。注意：对于非常规工作条件的应用，请征询制造厂的意见。工作油温不能超过80。终生润滑的组合减速器在制造厂注满合成油，除此之外，减速器供货时通常是不带润滑油的，并带有注油塞和放油塞。本样本中列出的减速器润滑油数量只是估计值。根据订货时指定的安装位置设置油位塞的位置以保证正确注油，减速器注油量应该根据不同安装方式来确定。如果传输功率超过减速器的热容量，必须提供外置冷却装置。然而，乘人架空式装置上所用的减速器是根据矿用架空索道的现场所需而选用的，常采用平面二次包络蜗轮蜗杆减速器或硬齿面齿轮减速器；传动比大，一级减速可以满足乘人装置运行要求，减少了传动环节，使驱动装置结构紧凑。3.1.3 制动器的确定在电动器与减速器间安装制动器，制动器是实现正常停车、自动停车和紧急停车的前提，制动器选择是否合理是关系到猴车能否安全运行的主要因素。目前常用制动器有手动制动器、电气制动器、电磁铁制动器等。 1手动制动器，发生事故时不能及时停车，造成挤伤乘人的事故不止一次发生，因此，乘人装置不常采用手动制动器。 2电气制动器。当猴车断电停车时，取自矿用防爆照明变压器的127V交流电，经半波整流输送到电动器两相绕组中，实现电气制动。这种做法在正常情况下可采用，但全矿井下突然停电情况下，电气制动就不会起到制动作用，这时猴车吊座就会在重力作用下向下加速运行，越来越快，从而造成乘坐人员的混乱。在混乱中乘坐人员就会慌不择路，匆忙下车，因而就难免受到伤害。这正是电气制动的致命缺陷。 3.电磁铁制动器。电磁铁制动器具有很高的可靠性。当电磁铁有电时，制动闸松开制动轮，从而使电动器运行;当电磁铁断电时，制动闸抱紧制动轮，从而进行制动。由于猴车运行速度很低(煤矿安全规程规定：架空乘人装置的速度不得超过1.2m/s)，即使猴车突然停车，也不会造成事故，因此没有必要控制制动速度与制动距离。 电磁铁取自猴车的电源，当猴车开车时，电磁铁迅速打开，电动器运行;当猴车停车时，电动器停止运行，同时电磁铁断电，进行制动。如遇矿井下突然停电，电磁铁由于断电同样可以安全制动。某矿井下采用电磁铁制动器多年，至今运行状态良好。 3.2乘人部分乘人部分是运送人员的工具，由抱索器和吊椅组成，如图3-4所示。 图3-4 抱索器3.3托绳部分托绳部分由托（压）绳轮组成，设计图如下图所示。图3-5托（压）绳轮图图3-6 托（压）绳轮剖视图托（压）绳轮通过横梁和托轮架架空安装于线路上，用以托起和压住运载绳，以适应运载绳在线路上角度的变化和吊椅净空尺寸。由于托（压）绳轮受力大小和角度不同，有单、双托（压）绳轮。托（压）绳轮在运转时要灵活，无卡阻现象，绳槽形状要适应抱索器在横向和纵向最大允许摆动情况下，能顺利通过。3.4 尾轮及张紧装置乘人装置张紧装置通常采用悬吊式安装，它主要由尾轮、张紧绞车、和配重锤等部分组成。3.4.1 尾轮该部分由尾轮（张紧轮）、尾轮架、滚轮、尾轮轴承箱等组成。如下图3-7所示。图3-7 尾轮（张紧轮）、尾轮架、滚轮、尾轮轴承箱图尾轮是对无极运载钢丝绳在张紧部分起导向作用和运载钢丝绳在运行过程中张力变化时，同滚轮一起在轨道上前后移动，自动调节运载钢丝绳在运行过程中的张力，以满足设计给定值，保证运行的平稳性，延长设备的使用寿命和满足驱动轮和乘人装置钢丝绳的防滑要求。3.4.2 张紧绞车部分该部分由手轮、减速箱、滚筒和滑轮组成。如下图所示。图3-9手轮、减速箱、滚筒和滑轮图张紧钢丝绳的一端缠绕固定在滚筒上，另一端通过双滑轮和尾轮部分双滑轮导绕后同重锤部分的吊架相连、当运载钢丝绳张力变化时，由于配重行程所限，扭动张紧绞车手轮，使张紧钢丝绳收绳或放绳，来调节配重锤位置，以防超行程运行，避免重锤落地或冲顶，使运载钢丝绳自然保持设计的给定值。3.4.3 配重锤部分该部分由重锤吊架和配重块组成。配重块一般设置在线路张力较小的最低点，自然调节运载钢丝绳运行时的张力变化。3.5 电控系统3.5.1 电气控制及信号系统 乘人装置的电控系统，由隔爆兼本安型电源箱、矿用PLC提升信号（操作台采用LED显示）、信号检测元件、控制元件以及相应的控制线路组成。电控系统可实现的功能概述 无人值守控制，启动前预警信号、开车、停车按设定程序自动控制；无人员乘座后延时停车；可实现与外部设备电气互锁；可实现架空乘人装置沿线拉停车；可实现架空乘人装置欠速、过速保护；可实现电器失压、短路、断相、过载保护；可实现掉绳脱槽保护；可实现钢丝绳张紧上限保护；可实现重锤落地保护；可实现越站保护；可实现下车点安全语言提示；可实现巷道MP3背景音乐播放。 1显示窗功能信号箱显示“器头越位”、“器尾越位”、“过速保护”、“欠速保护”、“断绳保护”、“掉绳保护”、“重锤下限”、“全程急停”八个故障显示，显示相应的故障。“连续方式”、“连续运行”、“间断方式”、“间断运行”、“检修方式”、“急停/禁启”、“强制解锁”、“运行速度”、“运行剩余时间”九个功能显示，显示相应的运行状态。 2“程控”分为三种运行方式，即“连续”、“断续”、“检修”，并在显示窗上显示所选。 连续运行方式 系统在启动后，将24小时不停地运行，此状态适用于人员流动较大的矿井，窗口显示“连续运行”，系统运行指示灯闪烁。如果配置了无人值守功能，当有人坐上吊椅时，通过上车站检测传感器发出猴车启动信号，系统将按正常启动程序自动启动猴车，实现无人值守的启动模式。 断续运行方式 此运行方式是一种节能的运行方式，将以程序内部设定的时间（如10分钟）限时运行，启动后计时器开始计时，当有上人检测信号时，时间将返回到原来的数值并重新计时，即时间记忆刷新，当剩余时间为0时系统将自动停器。检修方式 当转换开关转换到检修档时，显示窗口显示“检修方式”，此时“启动”变为点动启动，即按下“启动”不松开，乘人装置电器自动启动且窗口系统运行指示灯闪烁，松开“启动”后系统将马上停止运行。 3停止 在系统运行的任何状态下，按下“停止”按钮，乘人装置电器自动停止，制动抱闸。4急停、禁启 此按钮具有电控闭锁功能，在系统进入待器状态时，按下此按钮后，按钮自锁，此时不管是器头还是器尾的启动按钮都将不能启动系统运行，即系统处于“禁启”状态，同时窗口显示“急停、禁启”，将此按钮往顺时针方向旋转，按钮将自动回位，回位并按下一次“故障复位”按钮后，“禁启”消除。 5故障复位 当故障处理后，按下此按钮，将程控器内的故障闭锁清除，系统回到待器状态。 6强制解锁 当速度检测部分出现故障而暂时无法修复时，可按下此按钮强制解锁，作为抛开因速度保护的故障而停器的系统运行。此方式只能在制动器完好时短时运行，绝不允许长期运行，必须尽快更换速度传感器，以免发生意外。3.5.2 保护功能1器头、器尾越位保护：当矿工乘坐吊椅上井或下井进入器头或器尾的禁止部位点时，由越位保护装置给控制系统一个越位的信号，系统自动停器并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的故障。2全程紧急停车保护：在架空乘人装置的中心线装有紧急停车拉线开关间隔50米1个，并由钢丝绳连接起来。当巷道内有紧急情况时，在沿线的任意一个地方只在拉动该钢丝绳，相应的急停拉线开关将给控制系统一个急停信号，架空乘人装置将自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“急停故障”。3过速飞车保护：当系统运行中速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的20%时，控制系统接受信号，架空乘人装置自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“过速保护”。4欠速打滑保护：当系统运行中速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的30%时，控制系统接受信号，架空乘人装置自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“欠速保护”。5脱绳保护：脱绳保护开关是用于防止猴车钢丝绳脱离托轮而设置的保护装置。当钢丝绳脱落时，触碰此开关，架空乘人装置自动停车。6配重限位保护：该保护开关是用于防止配重落地而使系统失去张紧力的保护装置。7钢丝绳寿命保护：钢丝绳在长期运行中出现断绳现象后，这时尾轮会迅速向后滑动，并触动断绳保护装置，控制系统接到信号后，架空乘人装置将自动停止运行，并发出故障报警，同时窗口显示断绳保护。8吊椅防过摆保护装置：当乘坐人员在乘坐途中未遵守安全守则，易导致座椅横向摆动过大，吊椅防过摆保护装置能减小吊椅摆动防止吊椅过托轮时被托轮挂住。以上任一安全保护项目发生时，控制系统自动检测信号，架空乘人装置立即停车，同时发出声光报警，显示屏上显示安全保护项目。只有消除故障后，系统才会解除闭锁和重新启动运行。第四章 架空乘人装置设计计算4.1原始数据（以下数据为例计算）井筒净高：2.8m 净宽：大于2.8m 运送长度：L700m 最大坡度：284.2主要预选参数的确定1电动器功率为： 45KW 转速为n960转/分2预选驱动轮与尾轮：直径为1.4m3预选减速器传动比：4钢丝绳运行速度确定： （4-1） 5预选钢丝绳：61921.5 6设定乘座间距：7则运输效率（人/h）： （4-2） 8托轮间距: （4-3）根据计算取5m9驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数依据矿井提升运输设备10牵引绳在驱动轮上的围包角4.3主要参数的计算及器型的选择1牵引钢丝绳张紧力的计算（各点如下图4-1所示）图4-1牵引钢丝绳张紧力图当下放侧无人乘坐而上升侧满员时线路运行阻力： (4-4) （4-5） 各点张紧力：（依据矿井提升运输设备） （从动轮曲线阻力系数取0.03） （取0.35 180 e3）则计算得 ： 下放侧满员上升侧无人乘坐时线路运行阻力：各点张力：（同上）计算得： 上升和下放均为满员时情况：各点张力：计算得： 式中：0-钢丝绳质量（kg/m）Q1-人体重量.取Q2-吊椅重量.取Q3每人可携带物品重量，取-丝绳运行阻力系数，取L-井筒斜长2电动器功率的计算及电器选择当下放侧无人上升侧满员 （4-6）当下放侧满员上升侧无人当下放侧上升侧均满员 式中：K-电动器功率备用系数一般取-传动效率 V-钢丝绳运行速度由以上三种情况计算结果预选电动器功率为 45KW符合要求 选电器型号为：YB2-280S63牵引钢丝绳选择及计算按照规定：架空乘人装置钢丝绳选用线接触，右同向捻带纤维芯的股式结构钢丝绳，在有腐蚀环境中推荐选用镀锌钢丝绳。编接接头的长度，不得小于运载索直径的1000倍。在索道中常选用637和661钢丝绳其钢丝绳破断拉力总和：29800kg即292040N。钢丝绳计算 小于292040N（符合要求）式中：Smax-最大张力点张力为第一种情况S1S-钢丝绳破断拉力总和 m-钢丝绳的最低安全系数取（依据煤矿安全系数规程第400条规定）钢丝绳的初张力Sc取10001500kg（依据矿井提升运输设备）4驱动绳轮直径D1及尾轮直径D2的确定故预选取直径为 的驱动轮和尾轮符合要求5拉紧行程确定 考虑富裕系数及设备成本，最终确定6驱动轮轴强度计算(依据材料力学、理论力学)如下图4-2所示：图4-2 驱动轮轴强度图由力学分析驱动轮受力如上图所示：由牛顿定理知：驱动轮最大扭矩 因为 (4-7)所以 得 式中：Mnmax轮轴最大扭矩 -剪切许用应力，钢轴 Wp抗扭截面矢量 d驱动轮轴直径()7减速器的选择. 因驱动装置的。根据计算确定减速器输出轴（驱动轴）最小直径为130mm，型号为：TPS315-63-F8回转轮轴强度计算由受力选第二种情况驱动轮最大扭矩 故器尾轴d120mm能满足要求。第五章 设计存在的问题及结构的改进5.1架空乘人车装置设计存在问题5.1.1架空乘人车设计的临界值和防滑验算设备安装投人运行后，打滑事故接连不断，并容易发生伤人事故，不能保证其安全正常运转。在大倾角井巷中，斜巷倾角接近设计临界值25。 1上人侧和下人侧满负荷时，下人侧阻力为负值。 2上人侧无人而下人侧满负荷时，下人侧阻力为负值。 3上人侧满负荷而下人侧无人时，下人侧阻力仍为负值。 以上3种情况，下人侧阻力全为负值，钢丝绳张力不可能为负值，只有通过尾部拉紧装置来增加钢丝绳的最小张力。当摩擦衬垫摩擦系数小于设计值时，只能增加尾部拉紧装置重锤重量，否则就达不到设计要求，导致主导轮打滑。因此，对于大倾角井巷中，设计应用架空乘人车，选用摩擦衬垫摩擦系数较大的铝基合金，必须经过试验，其次考虑尾部拉紧装置重锤配置数量是否符合实际，再次要验算摩擦衬垫的抗压强度。5.1.2吊座间距根据运距长短和上下人数的不同，乘人吊座的间距可取为5 m，6 m，8 m，10 m 4种，为了不使钢丝绳垂度过大，两个架绳轮之间只能悬挂一个吊座，故一般采用架绳轮与吊座相同的间距。这种设计不够合理，如果它们的间距相同，吊座过架绳轮时，同时振动，会产生共振。因此，设计时吊座的间距应略大于或小于架绳轮的间距。5.2架空乘人车装置结构的改进5.2.1刹车装置的研制及应用由于架空乘人车的制动装置安装在电动器和联轴器之间，能起到一定的的制动作用，但当行星减速器及齿轮出现故障时，不能防止飞车事故的发生。我公司NGWJ62-2型行星齿轮减速器行星架固定螺栓(M12)曾断裂过两次，造成两起飞车事故。为此，我们和太原重型器械厂共同研制开发了架空乘人车刹车装置，将其安装在架空乘人车器头部。 该刹车装置主要结构为:原动件为吸力线圈，工作器构为两个制动钢丝绳爪子和一个制动主导轮的闸板，中间为连杆传动器构。该刹车装置有以下制动l作用。 a.经山西省产品质量监督检验所鉴定，单面爪制动力为76 kg，双面爪为76 kgX2=152 kg，当钢丝绳的倾斜度为220，每人平均60 kg，作用在钢丝绳的下滑力为60sin220=22.5 kg，152 kg=22. 5 kg= 6. 8(人)，故在临界瞬间制动时，可减去6. 8人的载荷，防止下滑而停车。b.如有意外情况，架空乘人车已滑动，在爪子的作用下，最多只能缓慢滑行3m，爪子钳口将与座卡子接触而停车。c.如果行星齿轮减速器螺栓切断，有闸板顶住大齿轮，爪子抓住丝绳，不会出现飞车现象。进而在爪子的作用下停车。5.2.2吊座与钢丝绳连接装置的改进连接装置为上下两半，中间用钢钉固定的两组刷子将吊座连接板夹紧，1995年学习参观大同矿区后改为中间用钢钉固定的整体两组刷子将吊座连接板夹紧，选用了抱索器连接装置后，该连接装置为高空索道连接装置，用螺栓紧固连接，无钢钉，不损坏钢丝绳，且振动小，值得推广使用。 煤矿安全规程第368条规定:用架空乘人装置运送人员时，在下人地点的前方，必须设有能自动停车的安全装置。为此，我们设计了一种安装有行程开关的吊架，当吊座有人时，钢丝绳垂度超过一定值，触及行程开关而切断架空乘人车的保护回路，实现安全停车。在生产过程中，安全生产始终是企业工作的“重中之中”，做好安全工作建议做到以下两点：1运行管理加强运行工人员培训考核，规范操作，精心调节，发现异常及时分析和处理，防止管壁超温和运行参数超限。2检修管理 锅炉定期检修，消除缺陷，创造良好运行条件，在省煤器检修、更换和改进时要做好记录存档，保证锅炉安全运行。结 论在我刚开始接到这一个课题时，面对问题我茫然不知所措,我感觉到有一定的难度，我所学习的知识明显感觉到不适应这重大范围、大规模的设计工作。在设计中，查阅大量资料、总结概括将零碎的知识化为有机的整体，以及对每个具体问题的分析。实践经验的缺乏，使我不停的反复校核，其过程繁杂而单调。当设计完后，感觉还可以的。尽管设计过程中有很多的困难，图纸画的还不尽善尽美，可是每一步都是经过我的反复思考而得出的结论。总之，设计是再创造的过程末期灵活性很大，为今后的设计，工作打下了坚实的基础。不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了，有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。通过了这一段时间的设计，我觉得这是对我3年所学的知识一次充分的检测。这也使我更加认识到了知识的重要性，