煤礦架空乘人裝置選型設(shè)計計算

李彥堃

（中煤天津設(shè)計工程有限責(zé)任公司，天津 300130）

0.概述

架空乘人裝置是煤礦井下運(yùn)人的特殊裝備，該設(shè)備是由驅(qū)動裝置、牽引鋼絲繩、托（壓）繩輪、乘人裝置、張緊裝置、安全保護(hù)裝置等組成。通過電動機(jī)帶動減速機(jī)上的摩擦輪作為驅(qū)動裝置，采用鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩靠拉緊裝置進(jìn)行張緊，沿途依托繩輪支撐。解決了礦山井下長距離、大垂度運(yùn)送人員問題，縮短職工上下班時間，減輕勞動強(qiáng)度，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)了長時間連續(xù)運(yùn)輸，具有高效、安全易操作、維護(hù)量小等特點(diǎn)[1]，是煤礦井下運(yùn)送人員的首選設(shè)備。

本文根據(jù)某煤礦斜巷全長860m，巷道底板傾角16°，最大班下井人數(shù)120 人，進(jìn)行架空乘人裝置選型設(shè)計計算。

1.選型計算

1.1 運(yùn)輸效率計算

式中：v—牽引鋼絲繩運(yùn)行速度，v=1.12m/s；λ—吊具間距，λ=15m。

1.2 最小張力計算Smin

預(yù)選鋼絲繩型號6×19S-φ20，單位質(zhì)量qo=1.47kg/m，公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa。

式中：C—鋼絲繩的擾度系數(shù)，取C=1000；g—重力加速度，取g=9.81m/s2。

1.3 張力計算

運(yùn)行受力分析詳見圖1，架空乘人裝置主要計算以下4 種工況：

圖1 運(yùn)行受力圖

1.4 驅(qū)動電機(jī)功率的計算

動力運(yùn)行時，驅(qū)動電機(jī)功率PA：PA=Kb×(S1-S2)v/1000×η=37kW。

式中：Kb—電動機(jī)功率備用系數(shù)，取Kb=1.15 ～1.6；η—傳動效率，取η=0.8。

制動運(yùn)行時，驅(qū)動電機(jī)功率PA'：PA'=Kb×(S1-S2)vη/1000=23.7kW。

選用驅(qū)動電機(jī)功率為37kW 滿足要求。

表1 架空乘人裝置各工況驅(qū)動輪抗滑計算結(jié)果

1.5 制動器選型計算

（1）高速端制動器。

根據(jù)電動機(jī)功率機(jī)計算：TC=9550×PA/n=361N·m

式中：TC—計算轉(zhuǎn)矩；n—工作轉(zhuǎn)速，取n=980r/min。

選制動器型號為BYWZ5—315/80，最大制動力矩1000N·m，為所需制動力的2.8 倍，滿足要求。

（2）低速端輪邊制動器。

負(fù)載牽引力F=S1-S2=17614N，選輪邊制動器型號為YLBZ25-160，其額定制動力42kN，為負(fù)載牽引力的2.4 倍。

2.安全技術(shù)指標(biāo)校核

2.1 驅(qū)動輪抗滑校驗

動力運(yùn)行：S1-S2＞0，S1/S2≤eμα。

制動運(yùn)行：S1-S2＜0，S2/S1≤eμα。

式中：e—自然對數(shù)的底數(shù)；μ—驅(qū)動輪繩槽與鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)，取值μ=0.25；α—鋼絲繩在驅(qū)動輪上的包角，取值α=180°；eμα取值為2.19。

各工況驅(qū)動輪抗滑計算結(jié)果如表1 所列。

2.2 牽引鋼絲繩安全系數(shù)

鋼絲繩安全系數(shù)：K=[Sk] / S1=267/37.178=7.2＞6。

式中：[Sk] —鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和，[Sk]＝267kN。滿足要求。

3.結(jié)語

通過架空乘人裝置的選型計算和安全技術(shù)指標(biāo)校核，確定所選驅(qū)動電機(jī)、牽引鋼絲繩、制動器等設(shè)備參數(shù)，確保了礦井安全生產(chǎn)，降低職工工作強(qiáng)度，提高工作效率，并對類似架空乘人裝置選型設(shè)計提供一定參考價值。