架空人车方案设计说明书.docx

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架空人车方案设计说明书

RJY30-25°/500

煤矿架空乘人装置

设计方案

贵阳高原矿山机械有限公司

设计方案

一、设计方案及说明

1、巷道原始资料

1.1斜长约500米

1.2平均坡度25度（a=sin-1头尾高差/巷道全长）

1.3最大坡度25度

1.4上平巷长10米

1.5下平巷长20米

1.6断面（头、尾、中间巷）

1.7巷道支护情况（主、副、出风井实测图等）

1.8用户其他要求

2、设计方案

2.1主要参数的选择，计算的结果：

2.1.1运行速度0.8m/s

2.1.2单边（上或下）运人效率：

192人/小时

2.1.3单边最大同时乘人数：

33人

2.1.4钢丝绳最大受力33.5KN（一般为S1）

2.1.5驱动力16.2KN（S1～S2）

2.1.6选用钢丝绳型号6*19S-φ20—右同，光面无油，做预张拉。

2.1.7钢丝绳安全系数：

6.7

2.1.8驱动轮衬垫比压：

T1+T2/D·d=212N/cm2

2.1.9计算驱动功率：

20.1KW

2.1.10所选电机型号：

YB2-225M-6　　30KW

2.1.11驱动轮直径φ1.0米

2.1.12变速器型号：

B3HV07-63

2.2我国《煤矿安全规程》（2010年版）中对架空乘人装置有关规定如下：

第368条第

（二）款要求：

“蹬座中心至巷道一侧的距离不得小于0.7米，运行速度不得超过1.2米/秒，乘座间距不得小于5米”。

第416条第（三）款：

“井下架空乘人装置的主导轮和尾导轮、围包角大于90oC的天轮”，其直径不得小于钢丝绳直径的60倍。

第400条规定：

“架空乘人装置钢丝绳悬挂时的安全系数的最低值为6”。

2.3设计说明

2.3.1电机功率

计算驱动功率为20.7KW，考虑增加运量、速度、变坡多等因素选定电机功率为30KW。

2.3.2由计算可知选用钢丝绳6*19S—Φ201670右同钢丝绳，其安全系数为6.7。

为加大驱动摩擦系数，要求绳不涂油，钢丝涂增摩剂。

2.3.3根据主动轮与钢丝绳直径，本方案选用驱动轮直径为1.0米。

2.3.4横梁的安装方式

一、下图为贯通梁。

安装中有一端掏洞为梁插入壁深的2倍，但该方式牢固可靠，外形整齐，条件允许者为首选方式。

二、下图为有支座安装方式。

一般适用煤巷通过锚杆插入较长的深度，以保证横梁的稳定性。

在一定的巷道条件下，如岩巷巷道低矮情况，支座也可采取下图形式。

三、下图为锚杆支撑梁，要求顶部岩石较好，施工难掌握，但节省材料，适用巷道低矮。

横梁的安装方式视巷道围巷情况、用户的具体需要具体决定。

贵矿选用第种横梁。

2.4主要部件介绍

本方案确定驱动装置结构形式为单槽架空驱动装置。

该驱动装置主要包括防爆主电机、防爆液力推杆制动器、轮边制动器、连轴器、硬齿面减速机、驱动轮及机架；主要特点为：

结构紧凑、运行平稳，双重制动，安全可靠。

减速机按最新弗兰德硬齿面减速机标准生产，齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面硬度达HRC58-62，齿轮均采用数控磨齿工艺，精度高，接触性好，精度达到6级；运转平稳，噪音低，体积小，重量轻；传动效率高达95%（蜗轮蜗杆为70%）；使用寿命长：

寿命是蜗轮蜗杆减速机的2倍以上；驱动轮衬块为德国技术生产的K25硬橡胶轮衬，该轮衬摩擦系数大、耐磨性好。

G-1型固定抱索器：

结构简单实用，适用速度小于1.2m/s

变坡点使用多双托轮：

使用多托绳轮组（双托轮或四托轮），受力均匀，自动调节定位，适用于不同的变坡情况。

轮衬为聚安脂材料，耐磨弹性好，寿命是橡胶材质的2倍

变坡点还设有掉绳保护装置（即捕绳器），一旦钢丝绳掉道发生，捕绳器捕绳后猴车自动停车，确保矿工人身安全。

托压轮装置：

适当安装托压轮能使钢丝绳不易掉道。

轮衬具有耐压、耐油、耐磨、阻燃、防静电等性能。

尾轮装置：

一般采取架空安装，结构简单、运行平稳。

吊椅防过摆装置：

该装置能有效防止吊椅因左右摆动较大时，托绳轮卡住吊椅而将人向上翻转造成人身伤害事故。

张紧收绳装置：

能自由调节迂回轮和重锤位置，并根据索道的负荷，自动调节钢丝绳的拉力，确保猴车有足够的牵引力，避免索道打滑和飞车的现象发生，只要1人扳动小绞车手轮收绳，即可调整重锤高度，操作简便。

紧急停车装置：

在架空乘人装置运行的沿途中，设置突发事件的紧急停车装置，以确保乘人安全。

YLBZ电力液压轮边制动器是以引进德国EMG公司全套设计与制造技术生产的BEd隔爆型电力液压推动器作为驱动装置的“常闭式”安全制动装置（根据需要亦可生产“常开式”）。

该制动器通过制动驱动轮上的制动盘来实现猴车的安全制动。

具有制动力矩大、制动平稳、安全可靠、维修方便、节能、无噪音、使用寿命长、摩擦材料性能稳定、制动衬垫更换方便等优点。

另外推动器若装上相应的铺件，可实现制动时间可调。

YLBZ液压轮边制动器通过制动驱动轮来实现猴车的安全制动，主要特点有：

碟簧液压缸性能优良，严格按照GB/T15622-1995设计、生产、制造； 

采用常闭式设计，液压站驱动施力于碟形弹簧而释放，安全可靠； 结构紧凑，造型美观； 

设置限位开关，进行联锁保护； 

无石棉摩擦片性能稳定，安装结构形式新颖独特，更换方便； 制动块动作采用连杆结构，确保制动器松闸时摩擦片平面各处与车轮端面间隙均等。

消除以往松闸状态摩擦片附贴制动轮现象； 

架空乘人装置电控系统

PLC可编程电控箱

液晶触摸屏操作台

下车语音提示箱

架空乘人装置电控系统功能说明

1.本控制系统按照GB3836.1-4-2000及有关煤矿行业标准设计。

此系统由驱动电机的控制开关、制动油泵控制开关以及KXJ1-1.5/127型矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱、TH1-0.5/24型矿用本质安全型电气操作台、外围传感器和信号开关等部分组成。

主电控箱采用日本三菱/西门子PLC，实现可编程控制，操作台配有液晶触摸屏，能中文和模拟图形动画显示。

2、保护功能

1）、机头、机尾越位保护：

当人员乘坐吊椅上下井越位进入机头或机尾的禁止部位点时，系统自动停机并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的故障。

2）、全程紧急停车保护：

在架空乘人装置的中心线每间隔50米装有紧急停车拉线开关1个，并由钢丝绳连接起来。

当巷道内有紧急情况时，在沿线的任意一个地方只在拉动该钢丝绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“急停故障”。

3）、过速飞车保护：

在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的20%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“过速保护”。

4）、欠速打滑保护：

在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的30%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“欠速保护”。

5）、脱绳保护：

在系统运行中，当钢丝绳脱落时，触碰脱绳保护开关，架空乘人装置自动停车。

6）、配重限位保护。

该保护开关是用于防止配重落地而使系统失去张紧力的保护装置。

7）、变坡点掉绳保护：

当钢丝绳从托绳轮上往下掉落时，安装在变坡点的捕绳轮会自动捕绳，架空乘人装置同时自动停机。

8）、钢丝绳寿命保护：

钢丝绳在长期运行中出现断绳现象后，这时尾轮会迅速向后滑动，并触动断绳保护装置，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时窗口显示断绳保护。

9）、吊椅防过摆保护装置：

当乘坐人员在乘坐途中未遵守安全守则，导致座椅横向摆动过大，吊椅防过摆保护装置能减小吊椅摆动,能防止吊椅过托轮时被托轮挂住。

10）、制动器失效保护：

在系统启动后，制动器失效保护开关检测到制动器没有打开时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“制动器失效保护”。

11）、减速机油温保护：

在系统运行中，温度传感器检测到减速机油温升温超过设定值时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“减速机油温保护”。

12）、减速机油位保护：

在系统运行中，油位传感器检测到减速机油位低于设定值时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“减速机油位保护”。

以上任一安全保护项目发生时，控制系统自动检测信号，架空乘人装置立即停车，同时发出声光报警，显示屏上显示安全保护项目。

只有消除故障后，系统才会解除闭锁和重新启动运行。

3、自动控制系统的运行方式控制

架空乘人装置具有三种机能运行模式：

即连续运行、间断运行、自动停止运行。

1）、连续运行：

当上下班人员高峰时段，启动连续运行模式，24小时不间断的运行。

2）、间断运行：

当有零散人员上下井时，启动间断运行模式。

只要有人在机头或机尾上车点乘坐猴车，控制系统感应后自动开车，等最后上车的人下车后延时自动停车。

实现无人职守功能。

3）、停止运行：

当没有人员上下时，架空乘人装置处于停止运行状态。

4、选配功能

1）、声光信号器：

机头、机尾及沿线安装声光信号器，实现对讲通讯和打点等。

2）、语音提示箱：

上下车点安装语音提示（“前方到站，准备下车”）装置。

3）、双速运行：

即没有人乘座时，架空乘人装置慢速运行，一旦有人乘座时，控制系统自动提速到设计速度运行。

这样既减少因频繁启动对电机和减速机的冲击，又便于慢速时检查钢丝绳及其他部件。

4）、MP3音乐播放系统：

沿线布置MP3音乐播放音箱，实现沿线背景音乐、安全宣传语等内容播放。

5）、提供远程监控接口，实现远程监控功能。

6）、软启动器：

实现系统慢速启动，降低对减速机的冲击，延长钢丝绳的寿命，乘坐更安全。

7）、变频调速：

实现系统运行速度的调节，提高运行效率，节约能源。

2.5计算说明书

架空乘人装置设计算说明书

一

已知参数

1

斜长（m）=

500

S1

2

坡度（°）=

25

二

主要参数的确定

1

预选电动机

YB2-225M-6，30KW，Ne=980转/分

2

预选驱动轮直径（m）

1.20

3

预选减速机（减速比）

63.0

钢丝绳运行速度（m/s）V=

V=K×（∏D/60）×Ne/i

0.96

钢丝绳运行时蠕动系数K=

0.98

4

预选钢丝绳（重量）

1.47

6×19-φ20，q0=1.47kg/m

5

设定乘座间距（m）L1=

15

运输效率（人/小时）=

Qr=3600×V/L1

230

6

托轮间距（m）L2=

9

7

驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数μ

0.25

8

牵引绳在驱动轮上的围包角α

360

三

牵引钢丝绳张力的计算

1

最小点张力的计算

Smin=C×q0×g

Smin——最小张力点的张力，N

C——钢绳的挠度系数

1000

q0——预选牵引钢绳的每米质量

1.47

g——重力加速度

9.8

Smin=

14406

N

2

各点张力的计算

①

当下放侧无人乘坐而上升侧满员时（动力运行状态）：

线路运行阻力：

W4-1=[q+（Q1+Q2）/L1]×（ωcosα+sinα）Lg

19012

N

W2-3=[q+W2/L1]×（ωcosα-sinα）Lg

-2914

N

各点张力：

S3=Smin=

14406

N

S4=1.01S3=

14550

N

S1=S4+W4-1=

33562

N

S2=S3-W2-3=

17320

N

驱动力=S1-S2=

16243

N

式中：

q——每米钢丝绳质量

Q1——每人人体重量加带物重，取Q2=95kg

Q2——每把吊椅重量，取Q2=15kg

ω——牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运动时，取ω=0.02；制动运动时，取ω=0.02。

L——井筒斜长

②

当下放侧满员而上升侧无人乘坐时（动力运行状态）：

线路运行阻力：

W4-1=[q+Q2/L1]×（ωcosα+sinα）Lg

3175

N

W2-3=[q+（Q1+Q2）/L1]×（ωcosα-sinα）Lg

-17448

N

各点张力：

S3=Smin=

14406

N

S4=1.01S3=

14550

N

S1=S4+W4-1=

17725

N

S2=S3-W2-3=

31854

N

四

驱动轮防滑校验

当下放侧无人乘座而上升侧满员乘座时，处于动力运行状态：

且S1-S2＞0，S1/S2=

1.94

＜eμα（2.4），符合要求。

且S1-S2＜0，S2/S1=

1.80

＜eμα（2.4），符合要求。

式中：

钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数取μ

0.25

α——钢丝绳在驱动轮上的围包角。

五

电动机功率的计算

1

动行运行时，

Ne=K（S1-S2）v/1000η

20.74

kw

式中：

K为电动机功率备用系数，一般取

1.15～1.2

η——传动功率，取

0.90

2

制动运行时：

Ne=K（S1-S2）v/1000η

18.05

kw

选取电动机型号为YB2-225M-6,功率=

30

kw

六

牵引钢丝绳计算

21.5-282/23.5-336

m=Sk/Smax

式中：

Sk—钢丝绳破断拉力总和

20

钢丝绳其最小破断拉力=224000N

Smax——最大张力点张力

m—钢丝绳的安全系数，m=

6.67

>6，符合要求。

七

拉紧力的确定

Si=S3+S4=

28956

N

拉紧力为

28956.06

N

八

拉紧行程确定

Li=0.005L*2=

5

m

考虑富裕系数，最终确定L=7m。

九

驱动轮衬垫比压

T1+T2/D•d=

212

N/cm2

十

减速机的效核

1

设备运行输出扭矩：

T=

（S1-S2）*D/2

N/m

9746

N/m

设计选定减速机为B3HV07-63：

额定输出扭矩为：

20000>T,满足要求

2

设备运行输出功率：

P=

T*n/（9.55*i*0.98）1000kw

16

kw

减速机额定功率为：

33>2P,满足要求

十一

制动器的选型：

制动器的最大制动力应不小于额定制动力的1.5倍

1

根据电机功率计算制动扭矩为：

T=9550*（Pw/n）N.m

292

N.m

1.5*T=

439

N.m

上式中：

T—计算扭矩，N.m;Pw—驱动功率，kw;n—转速，转/分

选定制动器为：

BYWZ-300/45,制动力为1250N.m，符合要求

2

安全闸的选型：

安全闸的最大制动力矩不小于额定负荷力矩的2倍。

预选安全闸型号为YLBZ-25

其最大制动力为:

50000

N

其制动力矩为:

M2=2*N*f*Rm

N.M

26000

N.M

式中：

N—制动力,N;f—闸瓦制动盘的摩擦系数,取f=0.4；Rm—制动盘的平均摩擦半径（m）

2倍额定负荷力矩为：

2T=

19491

N.M

因M2>2T,所选安全闸符合要求