目录及长距离架空乘人装置在机轨皮巷道的安装应用可行性报告

1、目 录一、概 述21.1立项背景及意义21.2国内外研究现状、技术发展概况3二、研究内容与技术方案41、研究主要内容4 2、技术方案4 2.1巷道条件：4 2.2设备选型：4 2.3主要参数：4 2.4设计部件：4 2.5 配套明细：9 3、主要技术特点和保护功能10 3.1设备设计概述：10 3.2系统的保护功能及防护措施：11 3.3设备的主要部件品牌及材质：13 4、计算书14三、项目实施具备的条件15 3.1内部条件15 3.2外部条件16四、技术应用前景预测16五、经费概算和资金筹措17六、实施进度计划18一、概 述1.1立项背景及意义随着矿井的大型化发展和开采深度的增加，如何既能减

2、少人员上下井的体力消耗，又能安全舒适地运送人员，是广大煤矿工作者一直致力研究的一项工作。猴车以其安全性而得到各煤炭企业及公司的支持。跟过去的罐笼车相比，它投资少，使用简单。地下矿用架空索道（俗称猴车）为矿山长距离安全快速地人员运输提供了经济适用的解决方案。其工作原理类似于地面旅游索道，它通过电动机传到减速机上的摩擦轮作为驱动装置，以架空、无极循环的钢丝绳作为牵引承载，此钢丝绳靠尾轮张紧装置进行张紧和绳长调节，沿途采用托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的贴合力；抱索器将乘人抱索器与钢丝绳连接并循环运行，从而实现运送人员的目的。其优势能长期运输，维护工作量较少。这种井下索道运输具有安全实用、运送能力

3、大、动力消耗小，设备结构简单等优点，深受井下工人的欢迎，大大提高了井下辅助运输的效率。地下矿用架空索道的最新发展方向呈现大运量、高速度、集中控制、稳定安全等特点。具有大运量、连续运输、连续变坡拐弯的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。地下矿用架空索道也是煤矿乘人装置最为理想的高效连续辅助运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，地下矿用架空索道已成为矿井辅助运输机电一体化技术与设备的关键设备。随着高产高效矿井的发展，矿用架空索道各项技术指标有了很大提高。1.2国内外研究现状、技术发展概况矿用架空成人装置在国内一直被作为一个煤矿辅助运输机械装备，传统矿用架空乘人装

4、置在技术上已经基本成熟，产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技含量就能满足要求，国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求，其中绝大部分驱动方式为机械传动，液压驱动方式使用的不多，从2009年开始，才有部分厂家生产液压驱动方式的矿用架空索道，这是因为液压驱动投资大、技术含量高、难以维修，而在全国范围内我国的液压传动技术水平较低，难以占领高端产品市场。在国外，架空乘人装置技术水平比较高，他们采用比较先进的液压驱动技术，系统采用悬挂式无极绳连续运转的工作方式，用于各类煤矿井下随时快运送人员。动力源采用全液压驱动，运输系统无论是高速还是低速均可实现等加速启动以及电动机

5、的无负荷启动，对其他电力设备影响小。运行速度调节方便、液压驱动的功率控制准确、系统无过载运行，因无需增加电动机备用功率而节能、运行特性软无冲击。驱动部件与泵站分开布置，而液压驱动所具备的高功率密度的特点，使得设备的动力部件体积小、重量轻，占用空间小，非常适应煤矿井下的小断面巷道以及起重运输不便的场合布置、安装和维修。油箱采用全封闭增压构造以及多道过滤元件和完善的保护装置，杜绝了油的泄漏和故障率。整机性能稳定、工作可靠且寿命长。由于液压减速机体积小且没有倾斜角度的限制，驱动部安装时无倾角要求且不需要挑顶，对巷道的适应行更强，安装施工量小、钢丝绳使用寿命长。液压驱动方式可以同时满足高速和低速两种形

6、式的运行，高速运行时无需配备变频装置。因此，以PLC为主体构成的煤矿井下的小断面巷道，矿井地势环境比较差以及起重运输不便的场合控制系统，尤其是对我们河南省部分煤矿来说，其具有广阔的应用前景和明显的经济效益。二、研究内容与技术方案1、研究主要内容 将钢丝绳安装在驱动轮、托绳轮、压绳轮、迂回轮和张紧装置上，并在设有重锤的张紧装置拉紧后，由驱动装置的电动机输出动力，将吊椅与抱索器连接，而后将抱索器卡挂在运行的钢丝绳上，随着钢丝绳上行或下行，乘坐人员上车时挂上抱索器，下车时摘掉抱索器，实现运输人员的目的。2、技术方案2.1巷道条件：八矿明斜井：运输距离2800m，最大倾角15。2.2设备选型：型号：R

7、JHY132-17/2800P（A）形式：落地式活动抱索器架空乘人装置（机械传动、变频调速）。2.3主要参数：1. 运行速度： 0-2.5m/s 变频调速2. 最大运输能力： 264人/h3. 驱动轮直径： 1600mm4. 回绳轮直径： 1600mm5. 乘人间距： 30m6. 绳间距： 1000mm7. 托绳轮间距： 10m8. 横梁间距： 10m9. 主电机： 132KW10. 钢丝绳： ZAB6×19S+NF-24-1670-特-右交 无油、预张拉。11. 钢丝绳高度: 2100-2200mm12. 吊椅高度： 1600mm13. 回绳站滑道长度： 30m2.4设计部件：2.

8、4.1驱动部：根据巷道的实际情况和用户的实际运人量等因素的综合考虑，本方案中驱动装置的设计采用落地式双轮驱动的型式。（见附图）双轮驱动的特点：（1）适应长距离、大坡度、运人量大的巷道条件；（2）双轮落地式驱动采用主副绳轮结构，可以有效增加钢丝绳在驱动轮上的围包角，提供较大的牵引力；（3）落地式驱动部结构采用混凝土基础固定，能承受更大的拉力；（4）落地式驱动部采用三层架体式设计，方便运输和安装，每层架体均为整体加工，平面度和安装精度较高，设备传动更加平稳、可靠、安全系数高；（5）驱动部设计有两级制动，均为失效安全型。正常停机时，工作制动（电液推杆制动）施闸，停机后安全制动（轮边制动）施闸；紧急停

9、机时工作制动和安全制动同时作用，提高制动的可靠性。该驱动部主要包括防爆主电机、防爆液力推杆制动器（工作制动器）、轮边制动器（安全制动器）、联轴器、减速机、双槽驱动轮、导绳轮、机架等组成；驱动轮轮衬为高摩擦强耐磨进口的K25轮衬，并采用倒燕尾槽楔式对插固定；该轮衬摩擦系数大、耐磨性好，能提供较大的牵引力，减小系统张紧力，从而减小钢丝绳的张力，有效提高钢丝绳寿命，使系统运行更加合理。其中减速机选用进口SEW硬齿面的螺旋锥齿轮-斜齿轮减速机，该扭矩大、传动效率高，有效提高了减速机的传动效率和使用寿命，解决了蜗杆减速机存在的传动效率低、输出扭矩小、使用寿命低、油温高、噪声大、轴端渗漏油等问题。双轮双槽

10、结构增加围包角一级高速工作制动三层架体设计，更加牢固可靠二级低速安全制动设置双闸制动2.4.2托压绳轮： 所有绳轮均采用整体设计，配有万向可调联接器，该联接器可整体调节绳轮的上下位置，同时能沿吊桶360°旋转，有效调整钢丝绳在托轮上的位置，同时左右两侧的绳轮高低差调节幅度是同类产品中最大的，此种设计可以很大程度降低对横梁施工精度的要求。托压绳轮的特点：（1）托压绳轮均采用整体式，并配有调节装置，调整安装更加简单方便；（2）托绳轮采用ZG35材质，每个轮体安装双轴承，使用寿命长，运行不摆动，由于采用了铸钢材质，更换轴承时可避免损坏轮体，节约配件成本和维护的工作量；（3）轮体直径为280

11、mm，较大的直径不但减小钢丝绳在绳轮处的挠曲度，而且吊椅通过时更加平稳，无震动感；在相同的速度下，由于绳轮直径大，可降低其转速，增加绳轮的使用寿命；（4）变坡点采用浮动双轮结构，浮动式可使钢丝绳平滑过渡，受力均匀，保证每段钢丝绳在绳轮上的折角不大于5°；（5）轴承润滑油杯设置在轴端，可实现不停机加注润滑油；（6）轮体与钢丝绳接触部分均镶有非金属高耐磨材料轮衬，该轮衬具有耐磨性能好、使用寿命长、摩擦系数小的特点，能有效降低钢丝绳的磨损，提高钢丝绳的寿命。（7）轮衬采用螺栓限位固定，更换轮衬只需拆卸三条螺栓即可，简单方便。万向可调联结器高耐磨非金属衬联结器：绳轮上下、左右、以及左右绳轮的

12、调整和旋转。双轴承、铸钢2.4.3乘人吊椅：乘人吊椅选用高速乘人吊椅，配有软橡胶座（橡胶厚度45mm）。吊椅采用三维建模设计，从人机工程学的角度上彻底解决了吊椅和钢丝绳中心不能重合的问题，自然垂直、乘坐不扭摆。座位采用较厚的软橡胶可以增加弹性，冬季有很好的保暖特点，乘坐更加舒适。椅杆和抱索器表面采用镀锌工艺，美观耐腐蚀。乘人吊椅的特点：（1）抱索器采用精密加工制造，装有4件进口的SKF滚动轴承，使用此种抱索器的吊椅不但可以实现乘员的零速静止上下，还可以控制乘人间距，实现乘人计数等的功能；（2）吊椅可以配备吊椅存储装置，实现吊椅在下站和上站之间连续运输，省去了摘挂和倒搬吊椅的麻烦；（3）吊椅采用

13、人机工程原理设计，自然垂正、不偏摆，乘坐舒适,椅杆镀锌。（4）吊椅可配备软体高弹性橡胶座，也可以安装靠背式座位，选择更加宽泛。高精度硅胶铸造4列进口SKF轴承2.4.4回绳站：回绳站由回绳装置、张紧滑道、重锤、导向轮，小车等组成。回绳装置和滚动小车装置可在滑道内自由滑动，满足张紧的需要。回绳站的特点：（1）回绳站采用动滑轮结构，可以减轻配重的数量。（2）回绳站采用可调式，调节装置可以调整回绳轮与钢丝绳的重合程度，能保证出入绳角在最合理的范围内；（3）回绳轮镶嵌有奥地利技术生产的硬橡胶轮衬，使用寿命长。（4）对横梁的施工精度要求不高。2.4.5钢丝绳：钢丝绳选用贵州钢绳股份有限公司的6×

14、;19S系列产品，独特的右交结构能抵消钢丝绳成型时内应力（自转所具有的圆周力），运行时钢丝绳不旋转、运行平稳。钢丝绳在出厂预涨拉伸处理，有效的减少钢丝绳的永久延伸，保证设备安装和运行。2.4.6上下站：配备专用乘员静止上下车装置，可实现人员的静止上下车。2.4.7吊椅存储装置：吊椅存储可实现存储吊椅的功能，无需乘员摘挂吊椅。2.4.8电气系统：电控系统主要包括四象限回馈型变频装置、操作控制系统（PLC编程控制）、各种安全保护、通讯等组成。用于调速的防爆变频器为四象限回馈型，包括防爆箱、变频器和逆变器，该变频器具有回馈制动性能，防止系统在负力工况时发生飞车现象并可以发电输送到电网中，既节能、环保

15、，又安全、可靠。操作控制部分主要包括本安操纵台、防爆控制箱、PLC机、PLC编码器、本安电源等，并有备用以太网接口，以便将来的信息化管理；触摸屏显示系统运行的主要参数和各种保护装置的工作状态。电控系统有过流、欠压、缺相、过载、超速保护、失速保护、沿途急停装置、闭锁保护、重锤限位保护、减速机润滑油温度保护、变坡点掉绳保护、及电控系统故障显示等。电气控制部分的特点：（1）设定开机加速时间和停机减速时间，实现软起动、软停车。（2）实现0-2.5m/s范围内无级调速。（3）操纵台上设有控制按钮，控制主电机、制动器电机和泵站电机，可完成正常停、开机和紧急停机；（4）显示当前运行状态的各种参数，可通过以太

16、网接口将数据传输到管理部门；（5）显示各个保护的状态，和保护功能的屏蔽，并有红、绿灯指示保护项目；（6）变频装置配有旁路功能，变频故障时能实现设备直接启动。2.4.9通讯系统：巷道内布置泄露通讯装置。2.5 配套明细：序号名 称单位数量备 注1驱动部台1YBK2系列电机 SEW减速机2泵站台1自控式，压力上下限自动控制3收绳轮组组2双轴承、铸钢4上下站套25吊椅储存装置套26整体单轮托绳轮组组300双轴承、铸钢7整体单轮压绳轮组组150双轴承、铸钢8整体双轮托绳轮组组4双轴承、铸钢9整体双轮压绳轮组组4双轴承、铸钢10半轴托绳轮组8双轴承、铸钢11半轴压绳轮组8双轴承、铸钢12高速吊椅套200

17、抱索器表面锌铬处理，吊椅杆镀锌13回绳站套1含回绳装置、重锤，拉杆，导绳轮14钢丝绳米5700ZAB6×19S+NF-24-1670-特-右交 无油、贵钢15矿用隔爆型变频器台1四象限、回馈型 16电控箱台117操作台台118旁路箱台119上下站电源箱台1206×0.5电缆米320021测速装置套1含速度传感器，支架22沿途急停装置套56含拉线开关、拉线，支架23掉绳保护装置套11424重锤限位装置套2含跑偏开关，支架2510×0.75电缆米320026泄露通讯装置套1包含手持对讲机6台27语音提示装置套228背景音乐套1包括主播放器，音箱56台和电缆29减速机温

18、度保护套130断绳抓捕装置套23、主要技术特点和保护功能3.1设备设计概述：系统通过模拟计算，优化选型结构，做到与实际情况相符，具有安全系数高，承载能力强，使用寿命长的特点。设计依据主要煤矿安全规程2011版、煤矿用架空乘人装置MT/T 1117-2011，煤矿用架空乘人装置安全技术检验规范AQ 1038-2007，以及相关的行业标准，设计制造以企业标准为依据。企业标准高于国家标准和行业标准，属于国内该产品的最高标准。3.1.1主电机的选型：根据巷道实际运人情况，唯有上行满员、下行侧无人乘坐时，此种情况下所需的电机功率最大，据计算约需112.5kW；根据实际情况，建议选取132kW电机。3.1

19、.2钢丝绳的选型：根据煤矿安全规程和相关国家行业标准规定钢丝绳的安全系数不得小于6，因此选用6×19S+NF-24-1670钢丝绳其破断力总和为385kN，其安全系数大于6。满足标准要求。（详见计算）3.1.3主驱动轮的确定：根据煤矿安全规程第四百一十六条第（三）款绳轮最小直径之比“井下架空乘人装置的主导轮和尾导轮、围抱角大于90°的天轮，不得小于60”的规定，选取主绳轮直径为1600，1600÷24=66，主动轮直径符合要求。3.1.4制动器的选型：根据运行最恶劣的情况计算，电机端所需的制动力矩约446.5Nm。根据标准规定，制动器的制动力是牵引力的1.5-2倍

20、，选取YWZ9-315/B80的制动器制动力矩为800Nm，制动器选型满足标准要求。（详见计算）3.1.5减速机的选型：根据运行最恶劣的情况计算，驱动轮力矩约25.4kNm。选用SEW传动的M3RVSF70型号减速机，该减速机额定扭矩82.6kNm。因此满足能力需要。3.2系统的保护功能及防护措施：为保证设备安全运行必须配备安全保护及防护措施，以防止意外发生。电控系统过流、过载、欠压、缺相保护；安全闸及工作闸闭锁保护；当两个闸同时打开时，电机正常启动，避免因闸未打开损坏电气设备。超速、失速保护；速度高于或低于速度规定值得15%时，系统自动停机保护并发出保护信号。沿线急停保护；设备运行发生意外时

21、触动保护使设备停机，并可以通过显示屏显示急停保护的位置，待复位后可正常开机。乘人越位装置；乘员在机头和机尾静止下车装置上自动停止，可有效防止乘员越位，因此静止上下车装置起到防越位的功能。重锤限位保护；张紧重锤张紧力不足或钢丝绳断绳、松绳时保护并停机，提示调节重锤。减速机温度保护；当润滑油的温度高于规定值时，系统发出报警并停止运行，检修后可复位开机。掉绳保护；设备每隔5组绳轮（上下变坡点）安装一组掉绳保护，钢丝绳脱落时触动开关并保护。乘人间距控制保护；连续两个乘员未按规定设计值乘坐时，系统对后上车的人员不予放行同时具备人员计数功能。语音提示；到站前20米处，提示乘员“前方到站、准备下车”。断绳保

22、护；断绳后设备停机，同时防止钢丝绳拖动造成意外伤害。3.3设备的主要部件品牌及材质：所有选用的部件均为国内或国际优质品牌产品，自制件的材料均来自国内一线企业产品。配套明细表：部件名称或型号材质或品牌备注驱动装置主副驱动轮ZG45铸钢铸造主轴45锻钢，调质、探伤轮衬K25进口上架体Q235A20号槽钢组焊后消除内力，立铣加工中间架体Q235A20号槽钢组焊后消除内力，立铣加工底架Q235A20号槽钢组焊后消除内力，立铣加工电机上海防爆制动器焦作股份减速机SEW传动联轴器扬中金星轴座Q345A绳轮轮体ZG35精密铸钢轴45碳钢、调质轴承哈轴双轴承结构轮衬超高分子改性超高分子聚乙烯吊椅轴承进口SKF

23、4件双排布置抱索体35精密硅胶铸钢椅杆30无缝钢管座软橡胶钢丝绳6×19S贵钢右交、无油控制系统160kW变频器申地PLC控制4、计算书4.1 原始资料安装长度2800m，巷道平均倾角=15°；乘人间距30m，；运行速度约V=2.5m/s；乘员及吊椅重量G=110kg；24钢丝绳单位重量s=2.12kg/m；钢丝绳与托绳轮间阻力系数f=0.03；驱动部为双轮，主绳轮轮衬与钢丝绳间摩擦系数=0.25。4.2 受力计算（按上行满员，下行侧无人乘坐计算）4.2.1上行满员时阻力F上=(L×s+n×G)(fcos+sin)n单侧满员时乘人数，n=2800

24、7;30=93F上=(2800×2.12+93×110)(0.03cos15°+sin15°)=4663.1kg4.2.2 下行无人乘坐时阻力 F下= (L×s+n×G1)(fcos-sin) = 2800×2.12×(0.03cos15°-sin15°) =-1364.3kg4.2.3 钢丝绳受力计算 Fa=eFb Fb=Fc-F下 Fa=F上+Fc钢丝绳围抱角 取2钢丝绳与轮衬间粘着系数 取0.25Fa驱动轮进绳侧钢丝绳张力Fb驱动轮出绳侧钢丝绳张力Fc单侧钢丝绳张力计算得： Fa=4164

25、.4kg Fb=865.7kg Fc=498.6kg4.2.4 驱动轮圆周力（牵引力） F=Fa- Fb =3298.7kg 即32360.6N4.3 钢丝绳校核6X19S+NF-24-1670钢丝绳总破断力385000N,系统钢丝绳最大张紧力为Fa=4164.4kg，即40853.2N。则钢丝绳的安全系数为：385000÷40853.2=9.42>6，6X19S+NF-24-1670钢丝绳能满足设计要求。4.4 电机功率计算及选型N=K×F×v÷(102×)N电机功率 KWK功率备用系数 取1.25F驱动轮圆周力 kgV钢丝绳运行速度

26、m/s传动效率 取 0.8N=1.25×4164.4×2.5÷(102×0.8) =126.3kW选用电机为YBK2-315M-4，功率为132KW，额定转速1486r/min4.5 减速机选型按驱动轮直径1600计算，最恶劣工况下需要减速机的输出扭矩为T=（F×r），即：25888.5N.m选用SEW传动的M3RVHF70螺旋锥齿轮-斜齿减速机，实际传动比为55.102，其额定输出扭矩为82600N.m25888.5N.m。4.6 制动器选型联轴器制动轮处所需最大制动力矩为：25888.5÷55.102=469.8N.m。选用制动器型号为YWZ9-315/B80，额定制动力矩800N.m469.8N.m。制动器选型合理。4.7 安全制动闸计算制动闸选用YLBZ40-150该制动力为63kN；安全闸制动力安全系数：63÷32.36=1.9满足安全使用要求。三、项目实施具备的条件3.1内部条件 平煤八矿始建于1966年1