4000米无极绳连续牵引车应用典型案例设计计算要点.docx
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4000米无极绳连续牵引车应用典型案例设计计算要点
SA1102皮带顺槽
矿用无极绳连续牵引车
(SQ-120/900DP、SQ-160/900DP)
技术选型方案
山东宇飞传动技术有限公司
2014年3月20日
无极绳连续牵引车方案设计
一、巷道概况及工作条件
运输距离:
4000m;最大坡度:
21°;巷道一个转弯;巷道宽度:
;最大提升重量:
30t(含平板车);提升形式:
提物;轨距:
900mm;轨型:
30kg/m;计划用两部绞车接力运输,SQ-160/900DP牵引前1000米,最大坡度21°,一处转弯;SQ-120/900DP牵引后3000米,最大坡度13°。
二、选型计算
1.运输最大件时牵引力计算
F=(G1+G0)g(sinβmax+μ1cosβmax)+2qgLμ2/1000
说明:
F——实际情况下提升所需要的牵引力(KN)
G1——最大牵引重量(含平板车)(t)
G0——梭车自重(t)
βmax——运行路线最大坡度(°)
μ1——梭车滚轮摩擦阻力系数(0.01-0.03),取0.015
μ2——钢丝绳摩擦阻力系数(0.2-0.4),μ=0.2;
q——钢丝绳单位长度重量(kg/m)
L——运输距离(m)
前1000米:
钢丝绳暂先考虑选择:
φ30NAT6×19S+FC1670
前1000米:
钢丝绳暂先考虑选择:
φ26NAT6×19S+FC1670
钢丝绳公称直径(mm)
近似重量(kg/m)
1670MPa
钢丝绳最小破断拉力(KN)
合成纤维芯
天然纤维芯
纤维芯
钢芯
φ26
2.43
2.49
373
402
φ28
2.82
2.89
432
466
φ30
3.24
2.33
496
535
φ32
3.69
3.77
564
609
前1000米计算:
F=(G1+G0)g(sinβmax+μ1cosβmax)+2qgLμ2/1000
=(30+1.8)×9.8×(sin21°+0.015×cos21°)
+2×3.24×9.8×1000×0.2/1000
=131KN
转弯处阻力计算:
F1=2μ1×F×sin45°
=2×0.015×131×sin45°=3KN
总牵引力Fmax=131+3=134KN<160KN
后3000米计算:
F=(G1+G0)g(sinβmax+μ1cosβmax)+2qgLμ2/1000
=(30+1.8)×9.8×(sin21°+0.015×cos21°)
+2×2.43×9.8×3000×0.2/1000
=105KN<120KN
2.无极绳绞车选型
根据以上工况及牵引力计算并考虑牵引力损失,暂定无极绳绞车型号为:
SQ-160/900DP和SQ-120/900DP。
单套绞车基本参数如下:
型号
SQ-160/900DP
牵引力(KN)
160KN
速度(m/s)
0.1-0.8-1.5
电机功率(KW)
200
变速方式
变频调速
操作方式
集中操作台
张紧方式
重锤张紧
型号
SQ-120/900DP
牵引力(KN)
120KN
速度(m/s)
0.2-0.86-1.72
电机功率(KW)
132
变速方式
变频调速
操作方式
集中操作台
张紧方式
重锤张紧
3、绞车使用功率验算:
前1000米计算:
N=F最大载荷·V/η×η1=131×0.8/(0.85×0.9)
≈137(kw)<200(kw)
绞车功率富余系数S=(200-137)/200≈31%
后3000米计算:
N=F最大载荷·V/η×η1=105×0.86/(0.85×0.9)
≈118(kw)<132(kw)
绞车功率富余系数S=(132-118)/132≈11%
说明:
V——最大牵引力时速度按0.86m/s
η——绞车传动效率为0.85
η1——系统功率校正系数为0.9
4、钢丝绳安全系数验算:
选用纤维芯钢丝绳6×19s—Ф30、6×19s—Ф26
钢丝绳每米重量q=3.24kg/m、q=2.43kg/m
钢丝绳破断拉力总合F总=496KN、F总=373KN
进绳侧为最大受力点设为:
Fa;出绳侧受力设为Fb;由欧拉公式和绞车结构可得:
Fa=Fb×eμ4π=F牵+Fb
前1000米计算:
μ取0.3
则Fb=F牵÷(eμ4π-1)=131÷(eμ4π-1)=3.2KN
Fa=131+3.2=134.2KN
安全系数S=1.214F总/Fa
=1.214×496/134.2
=4.32>3.5(5-0.001L=1,最小不得小于3.5)
前3000米计算:
μ取0.12
则Fb=F牵÷(eμ7π-1)=105÷(eμ7π-1)=8KN
Fa=105+8=113KN
安全系数S=1.214F总/Fa
=1.214×373/113
=4>3.5(5-0.001L=1,最小不得小于3.5)
说明:
S——提升钢丝绳安全系数
Fb——为钢丝绳张紧力附加
所选钢丝绳通过以上演算符合提升设备安全需要。
三、选型结论
选用SQ-160/900DP与SQ-120/900DP型无极绳连续牵引车
四、方案设计
(1)选择单轨单向运输
(2)主、副绳在轨道内。
(3)绞车位置:
SQ-160/900DP正对轨道
SQ-120/900DP在轨道一侧
(4)绞车、重锤张紧装置、尾轮均需打混凝土基础
(5)梭车:
用来连接矿车、平板车、材料车等车列的,并具有固定和储存钢丝绳功能,配有保险叉。
(6)沿途托绳轮按25米一组布置,凸点出多配置2组;主、副压绳轮根据巷道凹点点数量配置;巷道无转弯,故不需配置转弯轮组。
(7)运输料车时,为防止列车在下坡时追尾掉道,可把较大坡度修正到平缓过渡,即0~5°~8°~10°。
(8)经计算所选钢丝绳:
φ30NAT6×19S+FC1670与φ26NAT6×19S+FC1670满足安全要求
五、无极绳连续牵引车的优点
变频调速绞车采用变频调速,通过控制变频电机输入、输出特性参数实现无级调速,从而实现绞车的软起及无级变速。
主要性能如下:
1.系统布置灵活。
牵引绞车既可平行于轨道布置,又可垂直于轨道布置。
无极绳连续牵引车既可布置成单轨(两条轨道)单运输,又可布置成双轨(四条轨道)双运输,还可布置成三轨(三条轨道)双运输。
无极绳连续牵引车布置成单轨(两条轨道)运输,可采用钢丝绳同在轨道内;也可采用主绳在轨道内,而副绳在轨道外的布置型式。
无极绳连续牵引车进出绳方便且体积适中,既可利用原有硐室布置,又可靠巷帮布置,充分为客户着想。
2.实现电动机无级调速、负载软起动,无起动掉道危险;
3.慢速起动力矩大,0.5Hz时即可达到150%的额定力矩;
4.允许额定电压的波动范围宽(-15%~+10%),适应煤矿井下的供电状况;
5.牵引梭车在下坡时可回馈制动,实现四象限运行;
6.起动电流小,对电网冲击小;
7.采用先进的无速度传感器矢量控制技术,使绞车调速精度高,调速性能好,机械特性好;
本系列绞车主要采用绳槽式摩擦滚筒;张紧方式采用重锤张紧,维护方便,张紧力响应速度快。
本系列绞车安全制动器采用盘式制动器,液压松闸,工作可靠,满足规程要求。
主、副压绳轮可根据巷道实际情况布置,满足现场实用要求。
尾轮可混泥土浇注固定,也可打铆杆固定。
移动方便。
梭车具有储绳卷筒和调绳器,储绳卷筒储绳量大并有可逆转装置,同时配有安全插销保护及调节紧绳器。
六、电气控制方案
电气控制部分由两个子系统组成:
信号控制系统、通讯系统。
1、信号控制系统:
1.1、功能:
该装置以进口高速可编程控制器(PLC)为核心,配以专业化的人机界面,具备速度显示、过卷保护,并具有岔道语音警示、沿道语言通讯功能,可实时显示梭车位置,实现绞车自动化控制。
1.1.1信号系统具有以下功能:
a、语音提示功能:
当梭车经过岔道口、弯道口、变坡点时,安装于附近的声光语音报警器会发出“正在行车,不准行人”的安全警示,提醒过往工人注意避让。
b、过卷保护功能:
有程序上的软过卷和安装在机头机尾的过卷开关双重保护,当梭车发生过卷时立即自动停车。
1.1.2控制系统具有以下功能:
a、开车控制:
(1)绞车司机在绞车主机旁就地开车
(2)跟车员利用分布在巷道内的多功能控制通讯信号器打点通知绞车司机开车(3)跟车员利用手持机打点或通话功能,通知绞车司机开车。
b、停车控制:
(1)绞车司机在绞车主机旁就地停车
(2)跟车员遥控停车:
利用手持机急停按钮紧急停车(3)沿线按动多功能控制通讯信号器按动急停按钮停车(4)过卷停车
停车过程4种方式均可在任意时刻按照设定好的速度曲线减速停车。
1.2、组成:
信号系统由矿用隔爆兼本安型声光语音报警器、语音声光信号急停装置及过卷开关组成;
控制系统由隔爆兼本质安全型交流变频器、隔爆型滤波电抗器、可编程控制器、本安操作台、隔爆显示屏等组成。
1.3、结构特点:
矿用隔爆兼本安型声光语音报警器200米一个分布。
过卷开关机头、机尾各一个。
变频调速装置、滤波电抗器、本安操作台及可编程控制箱放置在绞车房内。
2、通讯系统:
2.1、功能:
可以实现跟车员与绞车司机随时进行通话、打点、紧急停车等操作。
2.2、组成:
包含无线通讯系统和有线通讯系统。
无线通迅系统采用泄漏通讯系统,由基地电源、基地电台、漏泄电缆、中继放大器和手持机组成。
有线通讯系统由分布在巷道内的多个多功能控制通讯信号器组成。
2.3、结构特点:
无线通讯基地电源、基地电台固定在绞车房内,巷道内铺设泄漏电缆,人与人之间用手持机通话。
七、系统配置
机械部分
序号
名称
规格
单位
数量
生产厂家
备注
1
绞车本体
SQ-160/900DP
套
1
200KW,变频电机
2
绞车本体
SQ-120/900DP
套
1
132KW,变频电机
重锤张紧装置
JWZ-00A
套
2
3
单边重锤张紧装置
JWZ-00
套
1
尾部张紧
4
液压张紧装置
S=1500
套
1
含液压站、张紧尾轮
、张紧滑轮等
5
梭车
JWB17D
台
2
6
前压绳轮
JWB07C
件
4
7
主压绳轮组
JWB11L
组
100
8
副压绳轮组
JWB12L
组
100
9
托绳轮组
JWB13L
组
160
10
转弯轮组
JWB14L
组
20
11
尾轮
JWB06L
套
2
φ650加重型
12
导绳轮
JWB18L
件
8
13
特殊压绳轮
JWB20L
件
8
14
钢丝绳
30NAT6×19S+PC1670
米
2100
外购
用户自备
15
钢丝绳
26NAT6×19S+PC1670
米
6200
外购
用户自备
一电气部分160KW1000米
序号
名称
规格
单位
数量
生产厂家
备注
1
变频调速系统
套
1
包括以下
1.1
矿用隔爆兼本质安全型低压交流变频器
BPJ6-200/660
台
1
控制功率
160KW
660V电机
1.2
矿用隔爆型滤波器
LB6-200/660
台
1
1.3
矿用隔爆型交流电抗器
DKB6-200/660
台
1
1.4
矿用本质安全型操作台
TH-12B
台
1
1.5
矿用隔爆兼本质安全型无极绳绞车控制装置主机
ZJWK-127Z
台
1
1.6
矿用隔爆型无极绳绞车控制装置位置显示箱
ZBWK-24X
台
1
1.7
永磁限位开关
KBX-1/127(B)
台
2
1.8
转速传感器
GSD5-I
台
1
含磁铁
2
泄露通讯系统
套
1
2.1
信号基台
KTL10
台
1
2.2
稳压电源
KDW25
台
1
2.3
矿用本安型手持机
KTL113-S
台
6
2.4
接线盒
JHH-2
台
1
2.5
末端接线盒
JHH-2
台
1
2.6
泄露电缆
MSLYFYVZ-75-9
米
1000
3
信号保护系统
套
1
3.1
矿用隔爆兼本安型语音报警器
KXB127
台
5
3.2
矿用信号电缆
MKVVR9×0.5
米
1000
3.3
急停信号器
KXH127
台
5
二电气部分132KW3000米
序号
名称
规格
单位
数量
生产厂家
备注
1
变频调速系统
套
1
包括以下
1.1
矿用隔爆兼本质安全型变频调速控制箱(内含滤波器、电抗器)
KXJT-140/660
台
1
控制功率
132KW
660V电机
1.2
矿用本质安全型操作台
TH-12B
台
1
1.3
矿用隔爆兼本质安全型无极绳绞车控制装置主机
ZJWK-127Z
台
1
PLC控制
1.4
矿用隔爆型无极绳绞车控制装置位置显示箱
ZBWK-24X
台
1
位置显示
1.5
永磁限位开关
KBX-1/127(B)
台
2
1.6
转速传感器
GSD5-I
台
1
含磁铁
2
泄露通讯系统
套
1
包括以下
2.1
信号基台
KTL10
台
1
2.2
稳压电源
KDW25
台
1
2.3
矿用本安型手持机
KTL113-S
台
6
2.4
接线盒
JHH-2
台
1
2.5
末端接线盒
JHH-2
台
1
2.6
泄露电缆
MSLYFYVZ-75-9
米
3000
2.7
中继放大器
KTL113-L
台
7
3
信号保护系统
套
1
3.1
矿用隔爆兼本安型语音报警器
KXB127
台
15
3.2
矿用信号电缆
MKVVR9×0.5
米
3000
3.3
急停信号器
KXH127
台
15
山东宇飞传动技术有限公司
2014年3月18日
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- 4000 无极 连续 牵引车 应用 典型 案例 设计 计算 要点