李彥堃
(中煤天津設計工程有限責任公司,天津 300130)
架空乘人裝置是煤礦井下運人的特殊裝備,該設備是由驅動裝置、牽引鋼絲繩、托(壓)繩輪、乘人裝置、張緊裝置、安全保護裝置等組成。通過電動機帶動減速機上的摩擦輪作為驅動裝置,采用鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩靠拉緊裝置進行張緊,沿途依托繩輪支撐。解決了礦山井下長距離、大垂度運送人員問題,縮短職工上下班時間,減輕勞動強度,提高工作效率,實現(xiàn)了長時間連續(xù)運輸,具有高效、安全易操作、維護量小等特點[1],是煤礦井下運送人員的首選設備。
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,進行架空乘人裝置選型設計計算。
式中:v—牽引鋼絲繩運行速度,v=1.12m/s;λ—吊具間距,λ=15m。
預選鋼絲繩型號6×19S-φ20,單位質量qo=1.47kg/m,公稱抗拉強度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。
運行受力分析詳見圖1,架空乘人裝置主要計算以下4 種工況:
圖1 運行受力圖
動力運行時,驅動電機功率PA:PA=Kb×(S1-S2)v/1000×η=37kW。
式中:Kb—電動機功率備用系數(shù),取Kb=1.15 ~1.6;η—傳動效率,取η=0.8。
制動運行時,驅動電機功率PA':PA'=Kb×(S1-S2)vη/1000=23.7kW。
選用驅動電機功率為37kW 滿足要求。
表1 架空乘人裝置各工況驅動輪抗滑計算結果
(1)高速端制動器。
根據(jù)電動機功率機計算:TC=9550×PA/n=361N·m
式中:TC—計算轉矩;n—工作轉速,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,為負載牽引力的2.4 倍。
動力運行:S1-S2>0,S1/S2≤eμα。
制動運行:S1-S2<0,S2/S1≤eμα。
式中:e—自然對數(shù)的底數(shù);μ—驅動輪繩槽與鋼絲繩之間的摩擦系數(shù),取值μ=0.25;α—鋼絲繩在驅動輪上的包角,取值α=180°;eμα取值為2.19。
各工況驅動輪抗滑計算結果如表1 所列。
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。
通過架空乘人裝置的選型計算和安全技術指標校核,確定所選驅動電機、牽引鋼絲繩、制動器等設備參數(shù),確保了礦井安全生產(chǎn),降低職工工作強度,提高工作效率,并對類似架空乘人裝置選型設計提供一定參考價值。