雙繩牽引單軌吊在礦井輔助運(yùn)輸中的應(yīng)用
2018-08-26 10:52高勝
機(jī)械管理開發(fā) 2018年8期
高 勝
（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽(yáng)泉 045008）
1 工作面概況
陽(yáng)煤一礦北翼十二采區(qū)81210工作面進(jìn)風(fēng)巷位于十四采區(qū)以東、81209工作面（正在回采）以西、程莊井田以南、十二采區(qū)輔助回風(fēng)巷以北。本工作面為綜采放頂煤工作面，巷道布置在15號(hào)煤層中。進(jìn)風(fēng)巷服務(wù)于81210工作面，工作面回采時(shí)，用作進(jìn)風(fēng)、運(yùn)煤、行人、進(jìn)料等。進(jìn)風(fēng)巷為沿15號(hào)煤底板掘進(jìn)的煤巷。進(jìn)風(fēng)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 586m。
2 單軌吊車特點(diǎn)及構(gòu)成
鋼絲繩牽引單軌吊是利用無(wú)極繩連續(xù)牽引車和國(guó)外進(jìn)口的柴油機(jī)單軌吊進(jìn)行了有機(jī)整合形成的一種新型輔助運(yùn)輸設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音低、無(wú)污染、安全可靠、操作維修方便、巷道利用效率高、使用成本低等特點(diǎn)，有效克服了傳統(tǒng)地面無(wú)極繩連續(xù)牽引車帶來的地面鋪軌繁瑣、投入建設(shè)費(fèi)用高、維護(hù)難度大、且不能載人運(yùn)輸?shù)热毕?，同時(shí)克服了國(guó)外的柴油機(jī)單軌吊機(jī)車投入成本高，噪音和空氣污染大、易爆，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用多難度大等缺陷。
鋼絲繩牽引單軌吊由無(wú)極繩絞車主機(jī)、五輪張緊器、雙牽引車（由2套儲(chǔ)繩梭車、2套超速自動(dòng)保護(hù)安全制動(dòng)小車組成）、若干起吊梁、運(yùn)人車以及連接桿、軌道輪組、尾輪、鋼絲繩、專用鋼軌以及通訊控制電器組成。
軌道直接用鏈條懸掛在隧道拱形鋼架上，或選擇錨桿懸掛鏈子的方式固定軌道，每個(gè)固定點(diǎn)只需兩根錨桿和一條鏈子即可固定。起吊梁動(dòng)力源采用礦井本身的氣壓源。采用自主創(chuàng)造發(fā)明超速自動(dòng)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸及人員的安全保障。設(shè)備安裝十分簡(jiǎn)單，吊軌系統(tǒng)維護(hù)量很小，鋼絲繩牽引單軌吊車只需要2名司機(jī)即可完成運(yùn)輸任務(wù)。
3 無(wú)極繩牽引單軌吊車系統(tǒng)基本參數(shù)（見表1）
表1 無(wú)極繩牽引單軌吊車系統(tǒng)基本參數(shù)
4 雙繩牽引單軌吊選型
4.1 工作面及運(yùn)輸條件
最大運(yùn)輸長(zhǎng)度為1500m，巷道寬為4.5m，巷道高為3.2～4.0m，最大運(yùn)輸傾角為15°，2處拐彎運(yùn)輸最大件（支架含平板車）重量為30 t，每次輸送人員20人次；軌型為I140V。擬訂鋼絲繩選用：6×19S-Φ26 mm， 運(yùn) 距 按 1 500 m， 擬 選 機(jī) 型DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車。
4.2 所需牽引力計(jì)算
F牽=（G+G0）1 000gμ（μ1cosβmax+sinβmax）+4μ2qRgL.式中：G為列車組自重，取4.5 t；G0為運(yùn)輸最大重量（含平板車重量），取30 t；βmax為運(yùn)行線路最大坡度,取 15°；μ1為列車運(yùn)行阻力系數(shù)，取 0.02；μ2為鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)，取0.25；μ為牽引力富余系數(shù)，取1.2；qR為單位長(zhǎng)度鋼絲繩的重量，取2.43 kg/m；L為運(yùn)輸距離，取1 500m；g為重力加速度，取9.8m/s2。
將數(shù)值代入公式得：F牽=148 567N≈148.57 kN。
4.3 無(wú)極繩絞車選型
通過計(jì)算及巷道使用運(yùn)輸?shù)臈l件，確保運(yùn)輸能力及運(yùn)輸重量符合要求，單軌吊的最大牽引力量為148.57 kN。綜合分析，擬訂采用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車，各項(xiàng)參數(shù)符合要求。
4.4 功率驗(yàn)算
式中：N為實(shí)際消耗功率；F為牽引力，取148.57 kN；V為低速牽引重車時(shí)速度0.72m/s；η為絞車傳動(dòng)效率0.80。
將數(shù)值代入公式得：N≈133.713 kW。
式中：K為功率富余系數(shù)（DS160/160PS型雙滾筒雙繩牽引單軌吊車功率備用系數(shù)為1.1）；N1為電機(jī)功率，取160 kW。
將數(shù)值代入公式得：K≈1.2。
經(jīng)驗(yàn)算雙滾筒雙繩牽引單軌吊車電機(jī)功率富余系數(shù)大于1.1,符合煤安規(guī)程要求。因此，選用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車的功率滿足使用要求。
5 選型鋼絲繩
依據(jù)MT/T 988-2006《無(wú)極繩連續(xù)牽引車》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第5、4、7條的規(guī)定，絞車滾繩筒上繩襯直徑應(yīng)滿足以下要求：拋物線滾繩筒繩襯直徑至少應(yīng)為牽引鋼絲繩直徑的50倍,因此我們選用Φ26mm鋼絲繩用作牽引。部分鋼絲繩技術(shù)參數(shù)，如表2所示：
1）鋼絲繩選型。26NAT6×19S+FC1670SZ372型鋼絲繩（GB/T8918）
根據(jù)前面所述，選用DS160/160PS型雙滾筒雙繩牽引單軌吊車的滾筒直徑為Φ1 400mm，選用Φ26mm的鋼絲繩，繩徑比為53.85≥50，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
2）鋼絲繩強(qiáng)度驗(yàn)算。由于DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車驅(qū)動(dòng)方式為雙滾筒拋物線式，在安裝主繩平衡裝置后單根主繩上的牽引力為總牽引力的一半，即：
表2 鋼絲繩技術(shù)參數(shù)表
將數(shù)值代入公式得：F單牽=74.28 kN。
式中：n為鋼絲繩安全系數(shù)；Qz為鋼絲繩破斷拉力總和（手冊(cè)選），取372 kN；Smax為鋼絲繩最大牽引力，取68.46 kN；Sc為鋼絲繩張力初選值，取10 kN。
將數(shù)值代入公式得：n≈4.73＞3.5
符合《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定：運(yùn)物時(shí)鋼絲繩安全系數(shù)n不得小于3.5，從以上計(jì)算可以得出所選的Φ26mm鋼絲繩在已知的工況條件下能滿足安全使用要求。
6 單軌吊運(yùn)輸?shù)姆治?/h2>
鋼絲繩牽引單軌吊車滿足陽(yáng)煤一礦運(yùn)輸要求和條件，實(shí)現(xiàn)了不同坡度的連續(xù)運(yùn)輸，具有很好的適應(yīng)性。雙繩牽引單軌吊車采用雙繩牽引技術(shù)，使單軌吊受力更平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了大噸位綜采設(shè)備的安全高效運(yùn)輸。該單軌吊實(shí)現(xiàn)人員運(yùn)輸及全程監(jiān)控，有效預(yù)防各類事故的發(fā)生。牽引車及軌道上各種車輛均采用卡軌式結(jié)構(gòu)，任何時(shí)候均不會(huì)出現(xiàn)掉道現(xiàn)象；具有雙重制動(dòng)保護(hù)功能；主機(jī)的制動(dòng)裝置和安全制動(dòng)小車的斷繩制動(dòng)保護(hù)裝置。鋼絲繩牽引單軌吊車不僅可以作為綜掘機(jī)高效掘進(jìn)巷道的后配套輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，而且也可作為工作面安裝的運(yùn)輸系統(tǒng)使用，可以節(jié)省工作面安裝前的準(zhǔn)備時(shí)間。
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