煤矿乘人装置专项设计

1、架空乘人装置专项设计方案盘州市鸿辉煤矿鸿辉煤矿机电科2019年设计方案一、设计方案及说明1、巷道原始资料1.1 运输长度约770 米1.2 平均坡度16度1.3 下平巷长20 米2、设计方案2.1 主要参数的选择1）最大运行速度0.96 m/s2）同时乘坐人数：50人3）最大输出效率：172人/h4）钢丝绳直径：20.5mm5）驱动装置功率：37KW6）托轮间距：8m7）乘人间距：20m8）驱动轮直径：1200mm9）尾轮直直径：1200mm10）尾轮涨紧行程：11m11）钢丝绳最低安全系数：612）钢丝绳破断拉力总和：267KN2.2 我国煤矿安全规程（2016年版）中对架空乘人装置有关规定

2、如下第383条规定：吊椅中心至巷道一侧突出部分距离不得小于 0.7m,双向同时运送人员时钢丝绳间距不得小于0.8m,固定抱索器的钢丝绳间距不得小于1.0m。乘人吊椅距底板的高度不得小于0.2m,在上下人站处不大于 0.5m,乘坐间距不应小于牵引钢丝 绳5s的运行距离，且不得小于 6n%固定抱索器最大运行坡度不 得超过28 C,可摘挂抱索器最在运行坡度不得超过25 Co运行速度超过1.2m/s时，不得采用固定抱索器；运行速度超过1.4m/s 时，应当设置调速装置，弁实现静止状态上下人员，严禁人员在 非乘人站上下车。鸿辉煤矿采用可摘挂抱索器，运行速度0.96m/s ,坡度16002.3 设计说明1

3、）电机功率计算驱动功率，考虑增加运量、速度、变坡多等因素选定电机功率为37 KW。（详见二设计计算5）2）选用钢丝绳6x19+NF-20.5mm其安全系数为10.7 （详 见二设计计算6）,满足煤矿安全规程第 408条规定：“架空 乘人装置钢丝绳悬挂时的安全系数的最低值为6”。为加大驱动摩擦系数，要求钢丝绳定期涂增摩脂。2.4 横梁的安装方案一）、下图为贯通梁。安装中有一端掏洞为梁插入壁深的2倍，但该方式牢固可靠，外形整齐，条件允许者为首选方式。二）、下图为有支座安装方式。一般适用煤巷通过锚杆插入 较长的深度，以保证横梁的稳定性。在一定的巷道条件下，如岩 巷巷道低矮情况，支座也可采取下图形式。

4、三）、下图为锚杆支撑梁，要求顶部岩石较好，施工难掌握,但节省材料，适用巷道低矮鸿辉煤矿采用第一和第二种方案（井口第一组、井底变坡点 采用第一种方案，其余采用第二种方案），组间距为8米。2.5 主要部件介绍（变坡点使用多双托轮）1、使用多托绳轮组（双托轮或四托轮），受力均匀，自动调 节定位，适用于不同的变坡情况。轮衬为聚安脂材料，耐磨弹性 好，寿命是橡胶材质的1.5倍。2、托压轮装置：适当安装托压轮能使钢丝绳不易掉道。轮 衬具有耐压、耐油、耐磨、阻燃、防静电等性能 。3、尾轮装置：采取架空安装，结构简单、运行平稳。4、张紧收绳装置：能自由调节迂回轮和重锤位置，弁根据 索道的负荷，自动调节钢丝绳的

5、拉力，确保人车有足够的牵引力， 避免索道打滑和飞车的现象发生，只要 1人扳动小绞车手轮收 绳，即可调整重锤高度，操作简便。PLC可编程电控箱液晶触摸屏操作台下车语音提示箱2.6 架空乘人装置电控系统功能说明1 .本控制系统按照 GB3836.1-2000 （爆炸性气体环境用电气 设备的通用要求）及有关煤矿行业标准设计。 此系统由驱动电机 的控制开关、制动油泵控制开关以及KXJ1-1/127型矿用隔爆兼本质安全型电器控制箱、TH24（B）型矿用本质安全型电气操作台、 六个音箱、外围传感器和信号开关等部分组成。主电控箱采用日本三菱/西门子PLC,实现可编程控制，操作台使用 TK6102i/MT61

6、00iV3触摸屏，能中文和模拟图形动画显示。2 .7保护功能1）、超速保护：在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的 20%寸，架空乘人装置能自动停止运行,并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“超速保护”2） 、欠速打滑保护：在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度低于设定速度的30%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗将显示“欠速保护”。3） 、全程紧急停车保护：在架空乘人装置的中心线每间隔50 米装有紧急停车拉线开关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，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，

7、同时显示窗将显示“急停故障”。4） 、脱绳保护：在系统运行中，当钢丝绳从托绳轮上脱落时，触碰脱绳保护传感器开关，安装在托绳轮下的捕绳器会自动捕绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“脱绳故障”。5）变坡点防掉绳保护：在系统运行中，当钢丝绳从托绳轮上脱落时，钢丝绳触碰变坡点防掉绳保护传感器开关，安装在变坡点的捕绳器会自动捕绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“掉绳故障”。6）张紧力下降保护：张紧力下降保护传感器安装在重锤组件横梁下方的支架上，用拉绳（直径3mm勺钢丝绳）与重锤组件连接，当重锤组件离地小于200mm寸，拉绳拉动张紧力下降传感器，

8、架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“张紧力下降故障”。7)机头、机尾越位保护：当人员乘坐吊椅上下井越位进入机头或机尾的禁止部位点时，系统自动停机并发出故障报警声，同时显示窗口显示“越位故障”。8)安全制动装置：安装在驱动轮上，驱动系统必须设置失效安全型工作制动装置和安全制动装置。9) 、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。10) 、断绳保护：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，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗显示“断绳保护” 。11) 电气闭锁保护：鸿辉煤矿副斜井主绞车

9、与人车同在一巷道运行，为实现主绞车运行人车不能运行、人车运行主绞车不能运行，所以必须在人车启动器与主绞车启动器之间进行电气闭锁，必须停止主绞车，人车按闭锁复位才能正常起动；必须停止人车，主绞车按闭锁复位后，主绞车方可运行。12)语音提示：在每一个下车点安装一个语音提示。只要乘坐人员到站，都会有语音报警“前方到站，准备下车”。以上任一安全保护项目发生故障时，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故障项目。只有消除故障后，系统才会解除闭锁，重新启动运行。二、设计计算及说明1）、已知参数总长：L =770m最大坡度：16°2）、主要参数的确定1、

10、预选电动机：YB2-250M-6 37kw Ne=980转/ 分2、预选驱动轮：直径 D=1.2m3、预选减速机：TPS315-63-3F i=63钢丝绳运行速度：V=KX （兀 D/60） x Ne/i=0.98 X 3.14 X 1.2/60 X 980/63=0.96m/s4、预选钢丝绳：6X 19+NF-20.5mm 公称抗拉强度：1670N/mm5、设定乘坐间距为 入1=20m Q=3600X V/入1=172人次/h6、托轮间距取入2=8m7、驱动轮绳槽与牵引钢丝绳的摩擦系数产0.208、牵引绳在驱动轮上的围包角 =18003）、牵引钢丝绳张力的计算1、最小张力Smin= C X

11、q0 X gSmin -最小张力点的张力，NC-钢丝绳的挠度系数，取C=800q0-预选牵引钢绳的每米质量，1.47kg/mg-重力加速度，g=9.8 m/s 2Smin= 800 X 1.47 X 9.8 = 11525 N2、各点张力1 ）当下放侧无人乘坐而上升侧满员时，线路运行阻力。（动力运行状态）Wi =q o +(Q i+Q)/ 入 1 x ( 3 cos a +sin 民)Lg =1.47+(75+15)/20 X (0.02 Xcos160 +sin16 ° ) X 770X9.8 =i3285NW-3 =q 0 x ( 3 cos a -sin a )Lg=1.47

12、X(0.02 Xcos16° -sin16 ° ) X 770X9.8 =-2844N各点张力：S 3=Smin=11525NS 4=1.01S3=11640NS1=S4+W4-1=24925NS2=S3-W2-3=14369NQ每人人体重量,取Q=75kg Q 2-每把吊椅重量,取 Q2=15kgL一巷道总长3 一牵引钢丝绳运行阻力系数,动力运行时,取3 =0.015 0.02制动运行时,取3 =0.0080.0122) 当下放侧满员乘坐而上升侧无人乘坐时.( 制动运行状态)W-1 =q oX ( 9 cos a +sin 民)Lg =1.47X(0.012 Xcos16

13、0 +sin16 ° ) X770X9.8 =3185NW-3 =q o +(Q 1+Q )/ 入 1 x ( 3 cos a -sin 民)Lg =1.47+(75+15)/20 X (0.012 Xcos16° -sin16 ° ) X 770X9.8 = -11897 N各点张力：S 3=Smin=11525N S 4=1.01S3=11640NS1=S4+W4-1=14825NS2=S3-W2-3=23422N4) 、驱动轮防滑校验当下放侧无人乘坐而上升侧满员乘坐时，处于动力运行状态，Si-S2>0 且 S i/S2=1.73<e (1.87)

14、符合要求当下放侧满座乘坐而上升侧无人乘坐时，处于制动运行状态，Si-S2<0 且 S 2/Si=1.57<e (1.87)符合要求式中一钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数,取II =0.20a一钢丝绳在驱动轮上的围包角。5) 、电动机功率的计算1 、动力运行时：Ne =( (S1-S2) V/ (1000t)=1.2 X(24925-14369) X 0.96/ (1000X0.8 )=15.2 kw式中人一电动机功率备用系数，一般取K,=1.15-1.2T-传动效率，刀-0.82、制动运行时：Ne =人(S2- S 1) V/ (1000T)=1.2 X (23422-14825) X

15、0.96/ (1000X0.8 )=12.4 kw考虑增加运量和一定的富余系数, 最终选取电动机功率为37kw (选型1.62倍)型号 :YB2-250M-6 额定功率:37kw 额定电压：660V/380V6) 、牵引钢丝绳计算SA= m x Smax式中：SA - 钢丝绳破断力总和267KNm- 钢丝绳的最低安全系数，取最低安全系数m=6Smax - 最大张力点张力。m= SA/S max=267KN/24.925KN=10.7>6因此选择钢丝绳 6X 19+NF-20.5mm -小20.5-1670 ,符合要求。7) 、拉紧行程AS=0.01L=0.01 X770= 7.7 m,考

16、虑现场条件，最终确定 A S=8m。8) 、重锤张力采用四滑轮绳牵引重锤, 拉紧重锤重量为(S3+S4) /8/9.8 弋 295Kg每块重锤重50Kg, 考虑现场情况最终确定6 块。9) 、减速机选型根据驱动轮直径为1200mm+算，当动力运行状态时，减速机 所受的扭矩最大，此时减速机的实际使用扭矩为:(S1-S2) X D/2=10556X0.6N.m=6333N.m所需减速机的轴功率为：6333 X 980/63/9550/0.75=13.76(Kw)选定减速机为TPS315-63-3F, 符合设计要求。10) 、工作制动器选型根据电机功率计算制动器扭矩为：Tc=KX T=K x 9550 x ( Pw/n)=2X9550X (37/980)= 721 N.m