呂清勝　王從德　李緒義

摘要：由于該巷道擔(dān)負(fù)提矸任務(wù)，在巷道敷設(shè)軌道，進(jìn)行軌道運(yùn)輸，受巷道斷面的制約，無法實(shí)現(xiàn)人車或架空乘人裝置運(yùn)送人員，為減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，克服礦井巷道斷面有限的苛刻條件，設(shè)計(jì)并加工制造了落地架空單向乘人器，既執(zhí)行了《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，又減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：落地架空；單向乘人器；絞車張緊力；煤礦安全

中圖分類號(hào)：TD527 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0066-03＼

1 項(xiàng)目實(shí)施背景

徐礦集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限責(zé)任公司俄霍布拉克煤礦準(zhǔn)備開采1460水平煤炭時(shí)，從1650水平到1460水平開拓暗斜井，以滿足通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)男枰?，該暗斜井設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)為：斷面11.8m2，凈高3.4m，凈寬4.0m，傾斜長(zhǎng)度1170m，傾角8°～13°，垂深190m。當(dāng)開拓結(jié)束并建立1460井底車場(chǎng)后，由于該巷道擔(dān)負(fù)提矸任務(wù)，在巷道敷設(shè)軌道，進(jìn)行軌道運(yùn)輸，受巷道斷面的制約，無法實(shí)現(xiàn)人車或架空乘人裝置運(yùn)送人員，職工上下班全靠?jī)蓷l腿，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，為減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》第365條：“人員上下的主要傾斜巷道，垂深超過50m時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械運(yùn)送人員”之規(guī)定。因地制宜，設(shè)計(jì)并加工制造落地架空單向乘人器（以下簡(jiǎn)稱乘人器）用于運(yùn)送人員。

2 乘人器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 乘人器的結(jié)構(gòu)

1.電動(dòng)機(jī)；2.液壓閘；3.減速器；4.軸座；5.驅(qū)動(dòng)輪

1.回轉(zhuǎn)導(dǎo)向調(diào)節(jié)輪；2.輪軸；3.滑動(dòng)軸承；4.滑動(dòng)座；5.驅(qū)動(dòng)裝置

張緊裝置安裝在1650下水平車場(chǎng)，如圖2所示，由回轉(zhuǎn)導(dǎo)向調(diào)節(jié)輪、輪軸、滑動(dòng)軸承、滑動(dòng)座、驅(qū)動(dòng)裝置組成。

2.2 乘人器的特點(diǎn)

三相異步電動(dòng)機(jī)通過減速器傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輪帶著鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)人的目的。由于受巷道斷面的制約，兩根鋼絲繩垂直布置，人員上下時(shí)，正向、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖3所示：

1.驅(qū)動(dòng)輪 ；2.張緊絞車；3.鋼絲繩；4.尾輪；5.托繩輪；6.壓繩輪

3 電動(dòng)機(jī)功率的確定

3.1 牽引力的計(jì)算

根據(jù)實(shí)際需要，按一次運(yùn)載20人，按實(shí)際工況計(jì)算：

F最大載荷=（G+G0）×（sinα+μ1cosα）+2μ2qL=（1500+300）（sin13°+0.015cos13°）+2×0.20×1.888×1170=1314.7kg

式中：

G——最大牽引重量 20人×75kg/人=1500kg

G0——座凳重量 20個(gè)×15kg/個(gè)=300kg

μ1——托繩輪摩擦阻力系數(shù) 取μ1=0.015

μ2——托繩輪摩擦阻力系數(shù) 取μ2=0.20

q——纖維芯鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量 188.8kg/m

L——運(yùn)輸距離

3.2 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算

P計(jì)算=KF最大載荷·V/η=1.2×1314.7×9.8×1.2/0.85/1000=21.82kW

式中：

K——可靠系數(shù) 取1.2

V——運(yùn)行速度 1.2m/s

η——傳動(dòng)效率

確定電機(jī)功率為25kW。選用的電動(dòng)機(jī)功率的富余量為（25-21.82）/25=12%>10%，富余量滿足要求。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1460r/min，電壓等級(jí)為660V/1141V。

4 鋼絲繩的選擇

4.1 鋼絲繩的類型

選纖維芯鋼絲繩6×19-φ21.5mm，鋼絲繩破斷拉力總和是29.6t。

4.2 鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算

A=F總/（F最大載荷+1000）

=29600/（1314.7+1000）

=12.78

A>Am=7（煤礦安全規(guī)程規(guī)定的安全系數(shù)，符合要求）

5 絞車張緊力的校驗(yàn)

鋼絲繩不打滑的最小張力：

Fmin=cqg

=1000×1.888×9.8

=18502.4N

式中：

c——鋼絲繩繞度系數(shù) 取1000

張緊絞車型號(hào)選用JH-8，其牽引力為65kN，大于鋼絲繩不打滑的最小張力，符合要求。

6 減速器的選擇

已知條件：輸入轉(zhuǎn)速 n1=1460r/min

輸入功率：P=25kW

驅(qū)動(dòng)輪（回轉(zhuǎn)導(dǎo)向調(diào)節(jié)輪）直徑 1m

驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速v=1.2m/s

6.1 減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的計(jì)算

6.2 確定傳動(dòng)比

6.3 減速器輸出功率的計(jì)算

輸出轉(zhuǎn)矩=9550Pη/n2=9550×25×0.93/22.92=9687.5 N·m

輸出功率=輸出轉(zhuǎn)矩×輸出轉(zhuǎn)速/9550

=9687.5×22.92/9550

=23.25kW

通過計(jì)算，選用NGW系列二級(jí)行星減速器，輸入軸與輸出軸同軸，傳動(dòng)效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊力和震動(dòng)能力強(qiáng)。

6.4 制動(dòng)器的選擇

電動(dòng)機(jī)扭矩 N=25×9550/ne=163N·m

選用YWZ4-300/50型電力液壓制動(dòng)器，其制動(dòng)器制動(dòng)力矩為630N·m，滿足要求。

7 結(jié)語

通過對(duì)落地架空單向乘人器的設(shè)計(jì)，并對(duì)傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、張緊方式等主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算與校核，滿足運(yùn)行條件，在2011年10月安裝調(diào)試運(yùn)行至今，性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)運(yùn)人的目的，減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，效果良好，并獲得國家實(shí)用新型專利（專利號(hào)：2012 2 0047989.8）。該乘人器能克服巷道斷面的苛刻條件，不僅適用于傾斜巷道，而且適用于水平巷道，具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]王少懷，徐東安，高紅霞.機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.

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[4]無極繩連續(xù)牽引絞車（MT/T 988-2006）[S].

[5]礦用無極繩調(diào)速機(jī)械絞車（MT/T 885-2000）[S].

作者簡(jiǎn)介：呂清勝（1967—），男，徐礦集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)電副總工程師。

（責(zé)任編輯：吳 濤）