單軌吊機車設備的選型設計研究

張 凱

（山西蘭花沁裕煤礦有限公司， 山西 晉城 048200）

引言

目前，山西蘭花沁裕煤礦公司綜掘工作面的物料及設備主要是采用人力進行運送，該運輸方式效率不高，影響了煤礦的生產經營。同時在運輸過程中，還時有安全事故發生，給煤礦造成了人員傷亡和財產損失。該礦為了緩解職工勞動強度，提高物料轉運放率，在6307軌道順槽設計安裝使用柴油單軌吊機車進行運輸，論文主要是對單軌吊機車設備選型進行研究[1-2]。

1 工作面概況及設備選型要求

山西蘭花沁裕煤礦公司6307掘進工作面順槽為矩形巷道，寬度為5 m，高度為3.8 m，錨網，鋼帶、錨索支護，最大坡度為18°，頂板為煤，底板變形大。柴油單軌吊主要運送綜掘設備、散料、支護設備和人員等，對該設備主要有以下要求：

用于運送設備部件，最大件質量約20 t；用于運送散料和支護材料等；用于運送人員，一次約20人；最大運輸坡度20°；軌道安裝長度約2 500 m；下井最大不可拆卸件尺寸大小不超過長×寬×高=4 800 mm×2 300 mm×2 100 mm。

2 單軌吊機車選型

通過考察，擬采用捷克生產的DLZ110F-06驅動單軌吊機車，該機車主要設備參數如表1所示。

2.1 牽引力的計算

2.1.1 圖像分析方法

對單軌吊柴油機選型的標準曲線數據分析可知，20°的斜直線在22 t（設備20 t，起吊梁與其他設備按照2 t計算）載重軸相交點，引一條垂直線與牽引力軸相交，可以看出此時牽引力大約是107 kN。也就是說，單軌吊機車在20°的坡度，載重20 t時，所需牽引力為107 kN，而DLZ110F-06型6驅柴油單軌吊的最大牽引力為120 kN，因此，完全可以完成運輸20 t大件的運輸目標。機車在空載時，速度4.9 km/h，在20°坡度的情況下，20 t載重時，機車速度可達1.875 km/h。通過上述選型分析，DLZ110F-06型6驅柴油單軌吊機車可以滿足運輸要求[3-4]。

表1 DLZ110F-06驅動單軌吊機車主要參數

2.1.2 理論計算法

根據牽引力理論計算，有20°巷道內上行，送最大件（20 000 kg）時需用牽引力：

式中：F1為運送設備所需牽引力，kN；P1為機車質量，取 5 600 kg；P2為制動車質量，取 400 kg；P3為司機體重，取 2×75 kg；P4為 20 t起吊梁質量，取 1 600 kg；P5為最大件質量，取20 000 kg；ω為機車運行阻力系數，取0.02；α為線路最大坡度，取20°。

通過以上計算，礦井單軌吊運輸所需最大牽引力98.22 kN，小于單軌吊機車最大牽引力120 kN，理論計算和實驗曲線存在一定誤差，但所需牽引力都小于額定牽引力。

2.2 機車的防滑計算

DLZ110F-06型6驅柴油單軌吊的保險制動和停車制動裝置為失效安全型，當機車出現故障時，制動裝置自動抱死。

運送設備大件時下滑力為：

防滑系數K，要求不小于2，按下式計算：

式中：K為防滑系數；FZ為機車制動力，額定180 kN。代入上式計算得K=4.21＞2，滿足要求。

2.3 機車重載下坡時的制動減速度和制動距離的核算

經過上述計算，礦井單軌吊重載運輸最大荷載為20 t，最大坡度為20°，其加速度和制動距離計算如下：

式中：F0為列車運行阻力，N；FG為慣性力，N；m為總質量，取 27 750 kg；v為速度，取 2.75 m/s；a為制動減速度，m/s2。

因此，單軌吊機車在最大荷載20 000 kg、最大坡度20°、以最大設計速度2.75 m/s向下運行時，制動距離為1.29＜2.75 m/s×6 s=16.5 m，滿足要求。

2.4 功率的驗算

經過上述計算，DLZ110F-06型6驅柴油單軌吊在礦井最大坡度20°向上運輸最大荷載20 000 kg貨物時，以最大速度2.75 m/s（1.875 km/h）運行，需最大牽引力為98.22 kN，所需功率為P=Fv=98.22×0.52=51.07＜81（kW），滿足要求。

曲線驗算法所需功率P=Fv=107×0.52=55.64（kW）。

3 單軌吊對風通系統、通風量的要求

1）對通風系統的要求：單軌吊軌道系統氣動道岔供風系統的風壓需達到0.4～0.6 MPa，礦井壓風系統風壓0.6～0.8 MPa，滿足設計要求。

2）通風量要求：通風量不小于柴油發動機額定功率的 4 倍，即 81×4=324（m2），6307 軌道順槽供風量400 m3，滿足通風量要求。

4 結論

根據掘綜工作面現場生產條件，通過圖像分析、理論計算、防滑計算、功率計算等方式進行柴油單軌吊的選型驗算，最終確定6307軌道順槽采用捷克產DLZ110F-06型6驅單軌吊車，它既能滿足運輸要求，又符合現場通風條件。