赵固一矿西翼架空乘人运输系统优化方案研究

1、18赵固一矿西翼辅助运人系统优化方案一、西翼胶带运输大巷概况西胶带大巷概况：总长度1800m，上仓口标高-479，与北胶联交岔口标高-580，高差错差约100m，坡度范围为0°-12°，一联巷与西胶带交叉口标高-522，巷度宽度4.7m、高度3.5m、支护形式为U钢棚支护。西胶带大巷采用两部强力胶带进行运输，西一部强力胶带机头位于通尺0米处，机尾位置于通尺780米处；西二部强力胶带机头位于通尺780米处，机尾位于1765米处。西轨道大巷概况：总长度1750m，西调车线平台标高-521，北轨联交岔口标高-590，高差69，坡度范围0-8°，巷度宽度4.7m、高度3.

2、95m、支护形式为U钢棚支护。西轨架空乘人装置现状：布置情况：驱动装置位于疏水巷内，机头与运行方向成120°夹角，机尾回绳轮位于西轨道通尺750米（风门前）；生产厂家：湘潭恒欣，运行速度：1.12m/s，长度：700m，电机型号：YBK2-315S-8，功率55kW，减速机型号：M3RVSF08-50-04 速比：49.82。西胶架空乘人装置现状：布置情况：直线布置，机头位于西胶带通尺945米，机尾位于西胶带通尺1700米；生产厂家：石家庄煤矿机械有限公司；电机功率：37KW，牵引速度：1.2m/s，运输能力：600人/h，最大倾角：10°，减速机型号：M3RVSF60，速

3、比：48.67；电机型号：YB3-280S-8，TH-24矿用本质安全型操作台。方案一：从西调车线平台与水仓交叉口位置开口向一联巷与胶带巷交叉口掘进，形成近水平巷道288米（落差0.7米），将第二部强力皮带机驱动装置安装到北帮，在新巷道内安装现西轨道架空乘人装置装置主机，与现西胶带架空乘人装置合并。所需工作量如下：1、 掘进巷道288米。岩巷工程2、 在现有西二部皮带驱动装置段北帮扩帮2m，共计长度13m，施工驱动装置基础；3、 将现有南帮驱动装置移至北帮。4、 拆除西二胶皮带头卸载装置。5、 新巷道安装托压绳轮36组（280米），一联巷与西胶带交叉口处增加一组拐弯装置。西胶带巷安装托压绳轮7

4、2组（580米）。6、 西胶带巷部分地段巷道宽度不满足安装要求，需进行扩帮。西胶带通尺600-670米扩帮500mm，通尺375-560米扩帮150-200mm。优点：形成一部架空乘人装置、设备占用少，可节省一部架空乘人装置机头及机尾装置、每班减少岗位工2人、无需换乘、对西轨道运输不产生影响，提高轨道运输效率。可在新巷道内安装轨道与调车线轨道联通，新轨道可行驶电机车，西北翼矸石使用电机车运输，通过副井提升，减小矸石运输对煤仓、给煤机、装载装置损耗。缺点：需协调队伍进行巷道开拓、巷道扩帮工程量大，需对西二部强力胶带进行改造工作，对西北翼主运输产生影响。 方案二：不新掘进巷道，更换西二部强力胶带驱

5、动布置位置。在一联巷安装架空乘人装置主机，一联巷与胶带巷交叉口安装转弯装置。新安装架空乘人装置与现西胶带架空乘人装置合并。所需工程量：1、 一联巷安装架空乘人装置主机，一联巷与胶带巷交叉口安装转弯装置2、 现有西二部皮带驱动装置段北帮扩帮2m，共计长度13m，施工驱动装置基础。3、 将现有南帮驱动电机减速机装置移至北帮。4、 拆除西二胶皮带头卸载装置。5、 一联巷安装托压绳轮10组（80米），西胶带巷安装托压绳轮72组（580米）。6、 西胶带巷部分地段巷道宽度不满足安装要求，需进行扩帮。西胶带通尺600-670米扩帮500mm，通尺375-560米扩帮150-200mm。优点：形成一部架空乘

6、人装置、设备占用少，可节省一部架空乘人装置机头及机尾装置、每班减少岗位工2人、无需换乘、对西轨道运输不产生影响，提高轨道运输效率。缺点：需协调队伍进行巷道巷道扩帮工程量较大，需对西二部强力胶带进行改造工作，对西北翼主运输产生影响。员工需多步行280米至一联巷乘坐架空乘人装置。 方案三：不新掘进巷道，不更换西二部强力胶带驱动布置位置。在一联巷安装架空乘人装置主机，一联巷与胶带巷交叉口安装转弯装置。新安装架空乘人装置与现西胶带架空乘人装置合并。所需工程量：1、 一联巷安装架空乘人装置主机，一联巷与胶带巷交叉口安装转弯装置2、 在西二部强力胶带驱动装置前后各安装一组吊椅循环装置。3、 拆除西二胶皮带

7、头卸载装置。4、 一联巷安装托压绳轮10组（80米），西胶带巷安装托压绳轮50组（400米）。5、 西胶带巷部分地段巷道宽度不满足安装要求，需进行扩帮。西胶带通尺600-670米扩帮500mm，通尺375-560米扩帮150-200mm。优点：形成一部架空乘人装置、设备占用少，可节省一部架空乘人装置机头及机尾装置、无需换乘、对西轨道运输不产生影响，提高轨道运输效率。缺点：需协调队伍进行巷道巷道扩帮，员工需多步行280米至一联巷乘坐架空乘人装置，需进行换乘。总结：方案一：施工量最大，但员工可乘坐距离最长，设备利用率最高，后期可形成矸石运输线路，使用电机车运输，提高矸石运输效率减小对提升设备损耗。

8、方案二施工量较大，员工乘坐架空乘人装置无需换乘，可直接乘坐至西轨道迎头，通过北胶联架空乘人装置直接乘坐至北胶带大巷。方案三：施工量最小，对皮带运输无影响，西胶带二部皮带处需进行换乘。三套方案均需对西胶带现有巷道不满足要求处安排区队进行扩帮，西轨胶一联巷与胶带巷交叉口增加转弯装置，取消西胶带架空乘人装置主机，延长与新安装乘人装置对接。附：设备布置示意图方案一：方案二：方案三：方案三详细布置图验算数据：三套方案中第一套方案运输距离最长，故对该方案设备进行验算：一、架空乘人装置主要技术参数确定运行速度: 1.12m/s 运输距离： 1650m有效乘人距离： 1600m最小乘人间距： 10m单侧最大同

9、时乘坐人数： 160人拖轮间距： 8m 驱动轮直径： 1600mm 副驱动轮直径： 1400mm 预选钢丝绳直径= 18 mm，每米质量q0= 1.14 kg/m,抗拉强度为1670MPa，钢丝绳钢丝破断拉力总和为 180kN牵引钢丝绳在驱动轮上的围包角= 360°驱动轮绳槽与牵引钢丝绳的摩擦系数=0.25,钢丝绳与托轮间阻力系数,动力运行时取=0.02, 制动运行时取=0.015。二、架空乘人装置运输能力计算2.1 最小点的张力Fmin=c×q0×g=11400NFmin最小张力点的张力，Nc钢丝绳的挠度系数，取值范围6501000，此处取c=1000q0钢丝绳

10、的每米质量，1.14kg/mg重力加速度，g=9.8m/s22.2 各特征点张力计算2.2.1当下放侧无人乘坐而上升侧满员时（最大动力运行状态），线路运行阻力：W4-1=q0+（Q1+Q2）/1×（cos+sin）Lg=17076N；W2-3=q0+Q2/1×（cos-sin）Lg=-2062 N 各特征点张力：F3=Fmin=11400N F4=1.01F3=11514NF1=F4+W4-1=28590N F2=F3-W2-3=13462NQ1人和物总重量,取Q1=95kg（注：AQ规定人重75 Kg；物重20 Kg）；Q2每把吊椅重量，取Q2=15kg；牵引钢丝绳运行阻

11、力系数，动力运行时，取=0.02，制动运行时，取=0.015；L架空乘人装置安装长度，取1600m；1人员乘坐间距，取10m；巷道平均坡度4°；F1驱动轮进绳侧钢丝绳张力F2驱动轮出绳侧钢丝绳张力F3迂回轮进绳侧钢丝绳张力F4迂回轮出绳侧钢丝绳张力2.2.2 当下放侧满员而上升侧无人乘坐时（最大制动运行状态），线路运行阻力：W4-1=q0+Q2/1×（cos+sin）Lg=3507NW2-3=q0+（Q1+Q2）/1×（cos-sin）Lg=-10430N各特征点张力：F3=Fmin=11400N F4=1.01Fmin=11514NF1=F4+W4-1=1502

12、1N F2=F3-W2-3=21830N2.3 驱动防滑安全系数校验4.3.1 当处于最大动力运行状态时，且F1-F2>0，F1/F2=2.12<e=4.69，符合要求；e自然常数，取2.72；钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数，取0.25；钢丝绳在驱动轮上的围包角360°，即6.18。2.3.2 当处于最大制动运行状态。且F2-F1>0，F2/F1=1.45<e=4.69，符合要求；2.4 电动机功率的计算最大动力运行时：Ne=K（F1-F2）/(1000)=26.5 kW最大制动运行时：Ne=K（F2-F1）/(1000)=11.9kW-钢丝绳运行速度，m/s-机

13、械传动效率，取0.80.85，此处取0.8K-功率备用系数，取1.151.25，此处取1.25考虑乘人间距的不固定性，及一定的富余，选取电动机功率为55kW，型号YBK2-315S-8，额定功率55kW，额定电压660/ 1140V。2.5 牵引钢丝绳校核：Fk=m×FmaxFk钢丝绳钢丝破断拉力总和m钢丝绳安全系数, 架空乘人装置钢丝绳的最低安全系数为6Fmax最大张力点张力m=FK /Fmax= 6.296因此选择6×19S-18-1670，无油，麻芯，抗拉强度为1670MPa的钢丝绳,其钢丝破断拉力总和为180kN,符合要求。2.6 驱动轮直径D1和尾轮直径D2确定D

14、160d60×18= 1080mmD260d60×18= 1080mm最终选取驱动轮直径为D11600 mm，尾轮直径为D21600 mm直径为钢丝绳直径的88倍，2.7 拉紧行程S S=0.01L =16m 取S= 20 m。2.8 尾轮拉紧力F拉=F3F4= 22914N=2338 kg采用四滑轮八绳牵引尾轮,拉紧重锤重量为300 kg。 2.9 减速机选型最大负载功率：Nf= （F1-F2）/1000=18.2（kW)根据驱动轮直径D1为 1600mm，最大负载扭矩为：Mf=（F1F2）×D1/2=12102 N·m要求减速机的额定输出扭矩不小于最

15、大负载扭矩的1.5倍，即为: 18154 Nm。要求减速机的额定机械功率大于或等于最大负载功率的1.8倍，即为：27.3kW。选用减速机型号 MC3RVHF08-50-04 ，传动比为50，额定输出扭矩力为45.1kNm,额定功率为57.5kW,符合使用要求。2.10 制动器选型1、高速端制动器根据电机功率计算高速端制动器扭矩为：TC=T=9550 ×（Pw/N）=7105Nm式中: T理论扭矩,Nm TC计算扭矩,Nm Pw 驱动功率,55kW N工作转速，740r/min选定制动器为BYWZ4B-400/80 ,制动力矩为 1600 Nm。 2、低速端轮边制动器负载牵引力F=F1

16、-F2=15128N，选用制动器型号为 YQP120-C208B，其制动力可达120kN，为负载牵引力的7.93倍。三、机械部分设计3.1 驱动部分3.1.1 驱动部传动方式采用机械传动方式。该驱动部分主要包括隔爆电动机、联轴器、高速端制动器、减速机、驱动主轴组件、驱动轮以及低速端轮边制动器等。3.1.2 驱动部结构形式钢丝绳与驱动轮之间的围包角360°完全可以满足驱动力的要求，因此本方案采用双轮驱动方式。根据现场条件及现有设备情况，该驱动装置采用落地安装方式。3.1.3 驱动轮(尾轮)的选取见4.6项，选取驱动轮直径为D11600 mm，尾轮直径为D21600 mm。驱动轮轮衬采用

17、进口材料生产，轮衬与钢丝绳的摩擦系数为0.25以上。3.2 钢丝绳的选取为了保证钢丝绳与驱动轮之间有较大的静摩擦力，满足驱动力的需要，钢丝绳表面应无油且绳芯少油。根据煤矿安全规程第四百条的规定，架空乘人装置的钢丝绳安全系数不得小于6。根据2.5项计算可知，选取牵引钢丝绳6×19S-88-1670，其抗拉强度为1670 MPa,钢丝绳钢丝破断拉力总和为 180 kN，安全系数为6.29。驱动轮直径为钢丝绳直径的63倍，符合煤矿安全规程和煤矿用架空乘人装置 安全检验规范的规定。3.3 安全距离的确定 煤矿安全规程（2016版）中第368条第二项：蹬座中心至巷道一侧的距离不得小于0.7m,

18、本方案为 0.7 m，符合安全要求。3.4 托、压绳轮的选用 配套的托绳轮有三种结构形式：单托轮、托压绳轮、双柱双轮托（压）绳轮，直线段托轮间距为 8米，每隔 3个单托轮安装一个托压绳轮。在变坡点和头尾轮出入绳口处采用双柱双轮托压绳轮组，每组双托（压）绳轮有二个轮体，两个托轮为浮动式，可绕中间横轴回转，吊椅平滑过渡各轮受力均匀；单轮托绳轮支撑轴为整体加工；托绳轮与压绳轮配合使用；托压绳轮不但有效避免钢丝绳的跳动、摆动和脱槽，而且解决了吊椅通过时的卡阻和震动问题。托绳轮轮体为铸造件加工而成，每一个托绳轮轮体均为双轴承结构，保证轮体运行平稳无噪声；轮体与钢丝绳接触部分均镶有非金属高耐磨材料轮衬，轮衬采用螺栓限位固定，更换轮衬只需拆卸螺栓即可，简单方便。双托(或双压)绳轮直径为170mm、直线段托绳轮直径均为280 mm，吊椅通过时平稳无振动。直线段每个托轮约承受120kg重量,变坡点托轮随钢丝绳张力与变坡坡度大小不同而不同,最大可达530kg。因此，直线段采用单托轮，变坡点根据受力大小的不同采用相应组数的双托轮或双压轮，双托（压）轮均为绞支结构，各托（压）轮受力相等，且能减少对托（压）轮的冲击，能减缓托、压轮衬垫的磨损，提高托、压轮的使用寿命和乘坐的舒适性。托、压轮轮衬均为耐磨的