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煤矿架空乘人装置选型设计计算

2020-04-10李彦堃

中国科技纵横 2020年21期
关键词:乘人驱动轮制动器

李彦堃

(中煤天津设计工程有限责任公司,天津 300130)

0.概述

架空乘人装置是煤矿井下运人的特殊装备,该设备是由驱动装置、牵引钢丝绳、托(压)绳轮、乘人装置、张紧装置、安全保护装置等组成。通过电动机带动减速机上的摩擦轮作为驱动装置,采用钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳靠拉紧装置进行张紧,沿途依托绳轮支撑。解决了矿山井下长距离、大垂度运送人员问题,缩短职工上下班时间,减轻劳动强度,提高工作效率,实现了长时间连续运输,具有高效、安全易操作、维护量小等特点[1],是煤矿井下运送人员的首选设备。

本文根据某煤矿斜巷全长860m,巷道底板倾角16°,最大班下井人数120 人,进行架空乘人装置选型设计计算。

1.选型计算

1.1 运输效率计算

式中:v—牵引钢丝绳运行速度,v=1.12m/s;λ—吊具间距,λ=15m。

1.2 最小张力计算Smin

预选钢丝绳型号6×19S-φ20,单位质量qo=1.47kg/m,公称抗拉强度1670MPa。

式中:C—钢丝绳的扰度系数,取C=1000;g—重力加速度,取g=9.81m/s2。

1.3 张力计算

运行受力分析详见图1,架空乘人装置主要计算以下4 种工况:

图1 运行受力图

1.4 驱动电机功率的计算

动力运行时,驱动电机功率PA:PA=Kb×(S1-S2)v/1000×η=37kW。

式中:Kb—电动机功率备用系数,取Kb=1.15 ~1.6;η—传动效率,取η=0.8。

制动运行时,驱动电机功率PA':PA'=Kb×(S1-S2)vη/1000=23.7kW。

选用驱动电机功率为37kW 满足要求。

表1 架空乘人装置各工况驱动轮抗滑计算结果

1.5 制动器选型计算

(1)高速端制动器。

根据电动机功率机计算:TC=9550×PA/n=361N·m

式中:TC—计算转矩;n—工作转速,取n=980r/min。

选制动器型号为BYWZ5—315/80,最大制动力矩1000N·m,为所需制动力的2.8 倍,满足要求。

(2)低速端轮边制动器。

负载牵引力F=S1-S2=17614N,选轮边制动器型号为YLBZ25-160,其额定制动力42kN,为负载牵引力的2.4 倍。

2.安全技术指标校核

2.1 驱动轮抗滑校验

动力运行:S1-S2>0,S1/S2≤eμα。

制动运行:S1-S2<0,S2/S1≤eμα。

式中:e—自然对数的底数;μ—驱动轮绳槽与钢丝绳之间的摩擦系数,取值μ=0.25;α—钢丝绳在驱动轮上的包角,取值α=180°;eμα取值为2.19。

各工况驱动轮抗滑计算结果如表1 所列。

2.2 牵引钢丝绳安全系数

钢丝绳安全系数:K=[Sk] / S1=267/37.178=7.2>6。

式中:[Sk] —钢丝绳钢丝破断拉力总和,[Sk]=267kN。满足要求。

3.结语

通过架空乘人装置的选型计算和安全技术指标校核,确定所选驱动电机、牵引钢丝绳、制动器等设备参数,确保了矿井安全生产,降低职工工作强度,提高工作效率,并对类似架空乘人装置选型设计提供一定参考价值。

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