探討煤礦架空乘人裝置牽引力的計(jì)算方法

摘要：煤礦架空乘人裝置（俗稱猴車）是一種新型的采用PLC可編程序控制的礦井斜巷或平巷輔助運(yùn)輸設(shè)備。架空乘人裝置在煤礦生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，為保證設(shè)備安全高效運(yùn)行需要掌握其牽引力，以便對(duì)設(shè)備的預(yù)緊力及時(shí)做出調(diào)整。因此，掌握煤礦架空乘人裝置的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算方法，對(duì)煤礦安全高效生產(chǎn)具有積極的意義。煤礦在用架空乘人裝置的牽引力實(shí)際上就是鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪之間的滑動(dòng)摩擦力，只要確定出鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪之間的滑動(dòng)摩擦力就可以間接確定出驅(qū)動(dòng)輪的牽引力。

關(guān)鍵詞：煤礦 架空人車 牽引力 計(jì)算方法 檢測(cè)規(guī)范

礦用索道（架空乘人裝置）主要用于礦井斜巷，平巷運(yùn)送人員，其工作原理類似于地面旅游索道。它通過(guò)電動(dòng)器帶動(dòng)減速器上的摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，采用架空的無(wú)極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進(jìn)行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的饒度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環(huán)運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送人員的目的。

礦用索道主要由驅(qū)動(dòng)裝置，尾輪及張緊裝置、乘人部分、鋼絲繩、托（壓）輪部分、電控部分及綜合保護(hù)裝置組成。

乘人裝置張緊裝置通常采用懸吊式安裝，它主要由尾輪、張緊絞車、和配重錘等部分組成。

尾輪是對(duì)無(wú)極運(yùn)載鋼絲繩在張緊部分起導(dǎo)向作用和運(yùn)載鋼絲繩在運(yùn)行過(guò)程中張力變化時(shí)，同滾輪一起在軌道上前后移動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)載鋼絲繩在運(yùn)行過(guò)程中的張力，以滿足設(shè)計(jì)給定值，保證運(yùn)行的平穩(wěn)性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和滿足驅(qū)動(dòng)輪和乘人裝置鋼絲繩的防滑要求。

張緊鋼絲繩的一端纏繞固定在滾筒上，另一端通過(guò)雙滑輪和尾輪部分雙滑輪導(dǎo)繞后同重錘部分的吊架相連、當(dāng)運(yùn)載鋼絲繩張力變化時(shí)，由于配重行程所限，扭動(dòng)張緊絞車手輪，使張緊鋼絲繩收繩或放繩，來(lái)調(diào)節(jié)配重錘位置，以防超行程運(yùn)行，避免重錘落地或沖頂，使運(yùn)載鋼絲繩自然保持設(shè)計(jì)的給定值。

目前，煤礦在用架空乘人裝置牽引力獲取途徑是通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試驅(qū)動(dòng)輪對(duì)鋼絲繩的拉力。根據(jù)煤礦用架空乘人裝置檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范AQ1038—2007 7.3.1牽引力測(cè)定的檢測(cè)方法.

7.3.1.1將精度不低于2級(jí)的測(cè)力裝置兩端分別與兩根鋼絲繩（直徑不小于15mm，長(zhǎng)度10m一根，25m一根）的一端連接。將一根測(cè)試鋼絲繩的一端用繩夾與牽引鋼絲繩緊繩側(cè)連接牢固；另一根測(cè)試鋼絲繩的一端與固定受拉件連接牢固。

7.3.1.2按設(shè)計(jì)要求配張緊重錘將牽引鋼絲繩張緊，起動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，直到牽引鋼絲與驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)滑動(dòng)，讀出拉力表數(shù)值。測(cè)試2次，取平均值。

根據(jù)AQ標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法可以直觀的測(cè)量出驅(qū)動(dòng)力值，這種方法確實(shí)是一種直接有效的測(cè)量方法，但是，這種方法在實(shí)際測(cè)量中具有不可確定的破壞性，比如：

1.電機(jī)是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)發(fā)熱速度很快，時(shí)間性掌握不好會(huì)燒壞電機(jī)。

2.由于電機(jī)輸出的扭矩過(guò)大，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)、減速機(jī)的破壞也是不確定的。

3.繩卡在夾持的鋼絲繩，由于夾持的只有鋼絲繩的單一斷面，受力也在單一斷面上，拉動(dòng)的過(guò)程中很容易使鋼絲繩出現(xiàn)斷絲。

4.根據(jù)實(shí)際情況，受拉件一般為架空人車鋼絲繩托輪的橫梁，在平時(shí)的檢測(cè)過(guò)程中，有時(shí)候橫梁會(huì)被拉彎甚至拉脫，這也間接的給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。

通過(guò)對(duì)架空乘人裝置運(yùn)行原理分析以及從煤礦用架空乘人裝置檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范AQ1038—2007 7.3.1牽引力測(cè)定的檢測(cè)方法中可以得出，驅(qū)動(dòng)輪的牽引力就是鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)摩擦力。

所以，只要確定作用于驅(qū)動(dòng)輪上的正壓力和摩擦系數(shù)便可確定出驅(qū)動(dòng)輪的牽引力。

據(jù)滑動(dòng)摩擦力的公式：

：滑動(dòng)摩擦力

μ：為摩擦因數(shù)

N：為正壓力

現(xiàn)在考慮如何確定正壓力，正壓力包括哪些力？通過(guò)對(duì)鋼絲繩的受力分析，正壓力包括重錘對(duì)鋼絲繩的張緊力、鋼絲繩自身在重力的作用下，沿傾斜方向的分力。

重錘對(duì)鋼絲繩的張緊力：重錘質(zhì)量是通過(guò)滑輪組和張緊小車作用于尾輪。所以重錘的張緊力與重錘質(zhì)量和滑輪組有關(guān)。

為重錘對(duì)鋼絲繩的張緊力

k為定滑輪的副數(shù)

M為重錘質(zhì)量

g為重力加速度

注意：根據(jù)定滑輪與動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，動(dòng)滑輪只能改變力的方向而不能改變力的大小，定滑輪可以改變力的大小，所以式中K只能是定滑輪副數(shù)。

鋼絲繩和蹬座在斜巷中受自身重力的作用也要產(chǎn)生張緊力，這點(diǎn)也不可忽視，通過(guò)對(duì)作用面進(jìn)行力的正交分解，在重力影響下的張緊力計(jì)算如下：

：鋼絲繩沿托滾和底板運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù)，一般采用0.3；

注意：為降低驅(qū)動(dòng)輪的磨損及增大驅(qū)動(dòng)輪與鋼絲繩的摩擦因數(shù)，生產(chǎn)廠家都在驅(qū)動(dòng)輪上加裝了襯套，這種襯套的材料一般是丁腈橡膠，丁腈膠具有耐油、耐熱性能和物理機(jī)械性能優(yōu)異的特點(diǎn)，丁腈橡膠和鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)在0.35-0.46之間。

參考文獻(xiàn)：

[1]AQ 1038—2007煤礦用架空乘人裝置檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范；

[2]AQ 1015-2005 煤礦在用纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)安全檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范

[3]焦毅，韓輝.井下架空乘人裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].北京：器械工業(yè)出版社，2003，25-47.

作者簡(jiǎn)介：常杰（1985-02-，男，漢族，甘肅省鎮(zhèn)原縣人，本科，技術(shù)員，四川煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心.