方案计算说明

1、煤矿可摘挂抱索器架空乘人装置（RJHY22-20/305）设计方案说明编 写：日 期：审 核：日 期：批 准：日 期： 娄底市同丰科技有限公司1、 设计依据和设计规范1.1、 巷道的基本情况：巷道全长 305 米，上平巷15米，斜巷265米,坡度 20°，下平巷25米,巷道无转弯。1.2、 煤矿安全规程2007版；1.3、 中华人民共和国煤炭行业标准（AQ1038-2007）。1.4、 煤矿架空乘人装置企业标准2、主要技术参数21运行速度：0.96m/s22乘人间距：10m 托绳间距：8m23同时乘座人数：61人 24钢丝绳距底面安装高度：1900 mm25托轮横梁底面安装高度(垂直

2、巷道腰线方向)： 2040 mm26吊椅长度： 1500 mm27运输量：345人/h28减速机TB3SV9-63-C29防爆电机：YB2-200L2-6 22Kw 210系统工作电压：380 V 211电力液压块式制动器：YWZB-300/45212带制动轮梅花型弹性联轴器：MLL7-I-300213驱动轮直径：1200mm214尾轮直径：1200MM215钢丝绳：6×19S+FC-20-1670（右同向捻/无油）211 K-II抱索器3、设计方案说明：3 1驱动部分3 2驱动部分设计为机械传动方式。 该驱动部分主要包括隔爆电动机、联轴器、制动器、减速机、驱动主轴组件、驱动轮等。

3、电动机和制动器均采用防爆型。制动器型号为BYZB-300/45,有可靠的电液制动能力争制动力矩满足使用要求（详细见计算说明书）。 减速机型号：TB3SV9-63-C。这是一种硬齿面减速器,其承载能力大,传动效率高,工作较平稳,噪音低；且结构紧凑,是一种性价比优良的减速器。3 3驱动部结构形式的设计经计算，单轮驱动时，钢丝绳与驱动轮之间的包围角能满足驱动力的要求，因此本方案采用架空式单轮驱动方式，钢丝绳与驱动轮之间的包围角为180°。34驱动轮、尾轮的选取本方案选用驱动轮直径为1200mm，尾轮直径为1200mm。驱动轮轮衬选用进口材料生产的轮衬，该轮衬与钢丝绳的摩擦系数为0.25以上

4、，该轮衬摩擦系数大，耐磨性好，耐油，耐水，能提供较大的牵引力，减少系统张紧力，从而减少钢丝绳的张力，提高钢丝绳寿命，使系统运行更加合理。3.5钢丝绳的选取由计算可知，牵引钢丝绳的最大张力为26208N,按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最低值为6，选取牵引钢丝绳为6X19S+FC-20-1670 (光面无油，右同向捻)，其抗拉强度为1670MPa，钢丝破断拉力总和为267KN，安全系数为10。符合煤矿安全规程的规定。此钢丝绳为西鲁式结构，韧性较好，适合于转弯和变坡点较多的情况下使用。3.6安全距离的确定煤矿安全规程（2007版）中第368条第二项：蹬座中心至巷道一侧的距

5、离不得小于0.7M,本方案有0.85m，符合安全要求。3.7托、压绳轮的选用方案配套的托绳轮有三种结构形式：单托轮、托压绳轮、双托（压）绳轮（我公司专利产品，专利号：ZL 2009 2 0065646.2），托轮间距为8米。双轮托压绳轮组主要使用在变坡点处。每组托（压）绳轮有二个轮体，两个托轮为浮动式，可绕中间横轴回转，吊椅平滑过度各轮受力均匀;单托轮绳轮支撑轴为整体加工;托绳轮与压绳轮配合使用权托压绳轮不但有效避免钢丝绳的跳动，摆动和脱槽，而且解决料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，保证料轮体运行平稳无噪声。轮体与钢丝绳接触部分均镶有非

6、金属高耐磨材料轮衬，轮衬采用螺栓限位固定，更换轮衬只需折卸螺栓即可，简单方便。该轮衬具有耐磨性能好、使用寿命长的特点，能有效降低钢丝绳的磨损，提高钢丝绳的寿命。双托（或双压）绳轮直径为240mm、托绳轮、托轮直径为180mm，压绳轮直径为180mm，吊椅通过时平稳无振动。托、压绳轮安装在巷道横梁上，所有吊架均可在横梁上旋转，托轮在吊架上可上下移动，从而实现托压绳轮的四向可调，可弥补横梁的水平度和垂直度的安装误差，从而降低了横梁的施工难度。直线段每个托轮约承受110kg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双

7、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、压轮衬垫的麿损，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材料制成，摩擦系数小，且阻燃、抗静电，其中变坡点双托压轮轮衬材料为聚氨脂，直线段托轮和压轮轮衬材料为橡胶。另巷道需水平转弯的情况下,本公司的固定抱索器转弯装置（专利号：ZL 2009 2 0065645.8）在水平转弯夹角90度,水平转弯半径大于3M的情况下可实现有效转弯,同时我公司拥有吊椅转弯打滑自动保护装置（专利号：ZL 2009 2 0065643.9）,有效降低转弯角度过大的安全隐患，这一装置在同行业中具领先水平

8、3.8乘人器的设计：乘人器由K-II型固定抱索器和H型吊椅组成，吊椅总高根据巷道高度而定。吊椅坐凳为舒适型。座椅按人的正常坐姿进行优化设计，使其符合人机工程学，故乘坐舒适，上下车安全。抱索器的外形设计满足绳轮衬垫要求，使之与轮衬吻合较为充分，并在过轮时无太大振动，因而乘坐安全，舒适。3.9机尾部分的设计机尾主要包括尾轮装置、张紧小车、滑道、导绳轮和重锤;尾轮镶嵌硬橡胶轮衬。尾轮装置在滑道内可自由移动，保持系统恒定的张紧力，通过导绳轮可将重锤置于巷内或巷道硐室中。由于钢丝绳使用初期伸长较大，故滑道长度（即拉紧行程）设计为5米，避免由于钢丝绳的伸长造成系统不能正常运行。3.10电气控制部分的设计3

9、.10.1控制要求：3.10.1.1运行信息显示：日期、时间、速度、紧急停车区域、安全保护项目；3.10.1.2机头机尾之间相互打点;3.10.1.3机头机尾之间相互通话;3.10.1.4运行控制智能化：系统的运行控制由PLC可编程控制器实现自动检测和自动控制台3.10.1.5安全保护控制智能化：系统的安全保护控制由PLC程控防爆箱一台，人机界面（触摸屏操作台）一台来控制。3.10.1.6、红外线乘人检测装置：在井上、井下的上车点设有乘人检测传感器，检测到有人上车时，系统将进行时间记忆，检测到索道上暂无人乘座时，将自动停车，进入待机状态。3.10.1.7、全程故障停车装置：每50米安装一个拉引

10、信号开关，当出现故障时，乘人通过拉动全巷道设置的信号开关触发，将全线停车，并发出声音报警“拉停,拉停!”。并在显示屏上显示哪一区段出现故障。3.10.2保护功能：3.10.2.1机头、机尾越位保护：乘人到达下车位置由于种种原因未能下车，而越过设置保护点的，信号开关立即通知主机停车，并发出声音报警“机头越位!”或“机尾越位!”并在显示屏上显示“机头越位!”或“机尾越位!”3.10.2.2速度保护装置：离驱动轮5米处装有速度传感器，当出现过速（飞车）或欠速（打滑）设定的允许范围时，将自动停车，并发出声音报警“过速,过速!”。并在显示屏上显示“过速”。3.10.2.3重锤下限位保护当张紧装置不能使牵

11、引钢丝绳保持恒张力，系统无法安全运行时，系统应自动停止运行。3.10.2.4钢丝绳寿命及断绳保护装置当钢丝绳拉长，磨损变细或断绳时立即触动开关而停车，发出声音报警“脱绳,脱绳!”。并在显示屏上显示“更换钢丝绳”。3.10.2.5钢丝绳突发性松脱、断绳保护装置（专利号：ZL 2007 2 0065116.9）：在常规的安全保护措施完善的情况下，我公司产品设置了钢丝绳突发性断绳保护措施，即通过检测钢丝绳伸长速度，控制设备的停启。当钢丝绳伸长速度发生变化（即产生塑性变形时），通过程序控制设备立即停机，发出声音报警“脱绳,脱绳!”。并在显示屏上显示“更换钢丝绳”。这一功能可以确保乘人装置在事故发生前停

12、止运行，避免意外事故的发生。该功能在全国同行业中为我公司独有，已获得专利。同行中虽然也有“钢丝绳断绳保护”但都只是在断绳以后才会停机，即事故已经发生！只能起到避免事故继续恶化的作用，而不能预防事故发生。3.10.2.6掉绳保护装置：变坡双托轮处安装扑绳器，有效的防止掉绳现象，并且安装有掉绳保护装置，一旦此处掉绳将触动开关而立即停机，发出声音报警“脱绳,脱绳!”。并在显示屏上显示“脱绳”，对掉绳现象采取了双重保护措施。3.10.2.7上变坡点掉绳捕绳保护当上变坡点处的牵引钢丝绳脱离托轮往外掉下时，捕绳器捕住钢丝绳，阻止钢丝绳继续往下掉，同时系统自动停止3.10.2.8吊椅防过摆保护装置（专利号：

13、ZL 2009 2 0065647.7）在下车点附近处安装有防吊椅过摆的装置,能有效控制人下车后吊椅的摆动幅度,保护人员安全。运行，以防止掉绳时吊椅和人落地而伤人。3.10.2.9电机外壳温度保护当电机因过载而引起外壳温度超过允许值时，系统停止运行。3.10.2.10减速机外壳温度保护当减速机因某种原因而引起外壳温度超过允许值时，系统停止运行。3.10.2.11电机工作电流过流保护当电机工作电流因某种原因超过允许的最大值时，系统停止运行。3.10.2.12电机工作电压过压保护当电机工作电压因某种原因超过允许的最大值时，系统停止运行。3.10.2.13制动器动作失效保护电机启动前，制动器必须松闸

14、，即处于非制动状态。若电机启动前，制动器不能及时松闸，则电机不能启动，否则，将破坏电动机和制动系统。3.10.2.14机头机尾信号中断保护如果机头操作台和机尾信号控制箱的信号中断时，架空乘人装置应无法启动运行，并发出语言报警和笛声报警。3.10.2.15系统防静电保护：系统运行中的钢丝绳在具有“双抗”（抗静电、抗燃烧）性能的托轮轮衬和头尾轮轮衬上运行，当双抗性能不稳定时，钢丝绳和轮衬因运动摩擦而产生静电集聚现象，本装置可将静电随时导入大地。3.10.2.16以上安全保护（3.10.2.1）至（3.10.2.14）项，均由PLC可编程控制器自动控制，系统自动检测信号，任一保护发生动作时，立即停止

15、运行，同时操作显示台上显示故障类别，并发出语言报警和笛声报警，并与电控系统自动闭锁。只有当相应故障消除后，系统经复位后才能重新启动运行。3.10.3无人值守功能具有全自动开、停功能，即可无人守值，但该设备为运人设备，供方强调必须配备专职值守人员操作运行。3.10.4语音声光提示系统当乘人员将要到达下车点时，语音提示系统会发出“前方到站，准备下车”的语音和闪烁及笛声三种提示信号，提醒乘坐人员准备下车。3.10.5电器控制所配套电器，安全性能均符合煤矿安全规程的各项要求，均附有配套生产厂家的防爆合格证和煤矿产品安全标志证书复印件。供方承诺1、设备安装完成试运行三天后，由双方有关人员组成验收组对设备

16、进行验收，验收标准按照供方提供的检验报告中的检验项目及技术要求。2、设备移交时，供方提供架空乘人装置使用说明书，架空乘人装置出厂合格证，还有配套厂家的产品合格证、防爆证、煤矿安全标志证书的复印件。3、产品至交付使用之日始，免费保修一年，其中磨损件：a.磨损环寿命大于6个月，b.变坡点处磨损件大于3个月，c.驱动轮衬大于6个月。在保修期及寿命期内免费更换零件和修理。4、安装过程中需方指定1-2名操作维修人员随同供方技术人员学习，能排除简易故障，如出现需方解决不了的故障，供方维修人员在48小时内赶到现场。 煤矿可摘挂抱索器架空乘人装置（RJHY22-20/305）设计计算书娄底市同丰科技有限公司根

17、据提供的巷道技术参数,经双方商定,选择可摘挂抱索器架空乘人装置,具体设计方案见总图,设计依据和计算如下:一、 已知参数坡 度： 20° 斜 长: 265(m) 吊椅间距: 1=10(m)运输能力：Q300（人班）电动机:YB2型,e980(rmin) 每米钢丝绳重量：q0=1.47(kg/m)钢丝绳抗拉强度：1670(MPa)钢丝绳直径：d20(mm)二、 主要参数的确定、按实际巷道条件，所以选取直径为1200mm的驱动轮和尾轮。2、钢丝绳运行速度：V×Q / 3600=0.83(m/s)则预选运输能力为：Q实3600×V/3600×0.83/10300

18、（人/h）、计算和选配减速器速比(i)：(1) 计算减速器速比:iK×（D60）×NeV钢丝绳运行时蠕动系数.取0.98iK×（D60）×NeVi0.98×（3.14×1.260）×9800.8373(2) 选配减速器速比：根据实际情况和业主要求，选用硬齿面减速器，常用的速比i=63，核算实际运行速度：V= K×（D60）×Nei=0.98×(3.14×1.2/60) ×980/63=0.96(m/s)符合煤矿安全法规要求（V1.2m/s）4、实际运输能力Q实3600

19、5;V/3600×0.96/10345（人h）5、托轮间距： 0.85 0.85×108.5(m)取8(m)6、托绳轮直径D3的确定D3=(712)d 取D38d 则D38×20160(mm)选取直径为180mm的托绳轮.三、按GB50127-2007架空索道工程技术规范标准中7.3.4的规定, 计算钢丝绳的牵引力1、运载索(即牵引钢丝绳)的最小拉力,不宜小于重车重力的20倍。重车重力计(每位乘员950N.吊椅(含抱索器)取150N)最小点张力的计算:min×q0×g式中min最小张力点的张力，；钢丝绳的挠度系数，取1000；q0预选牵引钢丝绳

20、的每米质量，1.47kg/m；g重力加速度，g9.8m。min1000×1.47×9.814406（）乘人装置的运动简图如下：人员及载物重量, 取95 kg(人均体重取75kg、载物20 kg) 每把吊椅重量.取15kg牵引钢丝绳运行阻力系数，取0.02井筒斜长Tmin运载索(即牵引钢丝绳)的最小拉力G重车力41q0+（Q+Q）×（cos+sin）g(1.47+110/10)×（0.02xcos200+sin200）×265×9.8 11658（N）min14406(N)1.0114550(N)Tmin145501165826208(

21、N)Tmin20G=20X1100=22000(N)26208(N)22000(N) 符合规范要求。2、驱动轮各点张力的计算当重车上行，空车下行时：（动力运行状态）线路运行阻力（41）：下式中：q0每米钢丝绳质量人员及载物重量, 取95 kg(人均体重取75kg、载物20 kg) 每把吊椅重量.取15kg牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运行时.取0.02;制动运行时.取0.015井筒斜长斜巷上的阻力为（41）:41q0+（Q+Q）×（cos+sin）g(1.47+110/10)×（0.02xcos200+sin200）×265×9.811658（N）23q0

22、+Q×（cos-sin）g(1.47+15/10)×（0.02xcos200-sin200）×265×9.8-2468（N）所以各点张力：min14406(N)1.0114550(N)145501165826208(N)14406246816874(N)当空车上行，重车下行时：（制动运行状态）线路运行阻力：41q0+Q×（cos+sin）g(1.47+15/10)×（0.015xcos200+sin200）×265×9.82777（N）23q0+（Q+Q）×（cos-sin）g(1.47+110/10)&

23、#215;（0.015xcos200-sin200）×265×9.8-10363（N）各点张力：min14406(N) 1.0114550(N)14550277717327(N)144061036324769(N)当重车上行，重车下行时：（动力运行状态）41q0+（Q+Q）×（cos+sin）g(1.47+110/10)×（0.02xcos200+sin200）×265×9.811658（N）23q0+（Q+Q）×（cos-sin）g(1.47+110/10)×（0.02xcos200-sin200）×2

24、65×9.8-10363（N）所以各点张力：min14406(N)1.0114550(N)145501165826208(N)144061036324769(N)当空车上行，空车下行时：（动力运行状态）线路运行阻力：41q0+Q×（cos+sin）g1.47×（0.02xcos200+sin200）×265×9.81374（N）23q0+Q×（cos-sin）g 1.47×（0.02xcos200-sin200）×265×9.8-1222（N）各点张力：min14406(N) 1.0114550(N)14

25、550137415924(N)14406122215628(N)3、摩擦式驱动轮防滑校验(GB12141-2008)防滑安全系数在正常运行时不应小于是1.5;在最不利载荷情况下启动或制动时不应小于1.25,按如下公式计算: 式中:0.25是驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数 S2最不利载荷情况下,正常(启.制)动时驱动轮出侧或入侧 运载索的最小张力,单位为牛(N)S1最不利载荷情况下,正常(启.制)动时驱动轮出侧或入侧 运载索的最大张力,单位为牛(N) e自然对数的底 牵引钢丝绳在驱动轮上的包角, 单位为弧度(rad)当重车上行，空车下行时符合上述要求: 符合要求4、驱动轮衬垫的比压(GB12

26、141-2008)应按以下公式校核: 式中: S1驱动轮入侧运载索张力,单位为牛(N) S2驱动轮出侧运载索张力,单位为牛(N)D驱动轮直径,单位为毫米(mm)d运载索直径,单位为毫米(mm)驱动轮衬垫的允许比压,单位为兆帕(Map),本公司选用的允许比压:4(Map) 符合要求四、电动机功率的计算、 动力运行时：（）1000式中：电动机功率备用系数.一般取1.151.5传动功率.取0.70,15.4(kw)、 阻力运行时：（21）1000式中：电动机功率备用系数.一般取1.151.5传动功率.取0.7012.2(kw)根据用户发展要求,选取电动机功率为22kw五、选择减速器查阅硬齿面减速器选

27、取表,选用减速器的型号为:TB3SV9-63-C。六、减速器主轴强度校核1. 最小直径:dmin=A(P/n)1/3=107*(15.4/15.6)1/3=107(mm )因轴上开有键槽,增加轴的直径5%,所以 dmin=130(mm) 2. 输出主轴转矩TW2:TW2= (Smax1- Smax2)*D/2=9334*0.6=5600.4(N·m)3. 输出主轴轴伸悬臂负荷FRC: FRC=2TW2f1f7/DFRC=2*5600.4*1*2/1.2=18668(N)FR=40000式中：f1-使用系数 取f1=1.0 F7-悬臂负荷系数 取F7=2.0 经校核所选用的减速器符合设计要求.七、牵引钢丝绳校核计算m×max式中：钢丝绳破断拉力总和.m钢丝绳的最低安全系数.取mmax最大张力点张力6