长城煤矿架空乘人装置技术方案.doc

长城煤矿技术方案 科技兴企新矿集团长城煤矿架空乘人装置设计方案山东科兴机电设备有限公司二零一二年十月十日架空乘人装置设计方案一、 巷道原始参数：序 号名称参数1、总长度约1500米2、最大倾角253、巷道宽度4、巷道最小高度2.1米2、 设计方案：1、 驱动力、驱动功率、钢丝绳最大应力等参数计算结果： 序号名称计算结果1、运行速度1.1米/s2、乘人间距20米3、电机功率22KW4、驱动轮直径1080mm5、钢丝绳直径18mm2、各种参数的确定（1）、电机功率的确定：顺槽架空乘人装置采用单向运行的输送方式，只有在上山时且吊椅在满乘状态下所出现的电机功率最大，根据巷贵矿道参数及巷道条件计算出所需最大电机功率为15.6KW，应选电动机的驱动功率为22KW。（2）、机头、机尾绳轮直径：根据计算结果选用直径为18mm的钢丝绳，根据煤矿安全规程驱动轮和尾轮直径不小于钢丝绳直径的60倍的要求，因此驱动轮直径和尾部改向绳轮直径为1080mm。（3）、机头驱动部分：驱动部由电动机、减速机、电力液压制动器、驱动绳轮、机头底座等组成，详见图1。驱动绳轮垂直放置，减速机采用直交轴硬齿面进口减速机，整个驱动部呈一字形排列，最大限度地减少了整个驱动部的宽度尺寸。在电机和减速机之间设置电力液压制动器与带制动轮联轴器，制动器为失效安全型，即掉电后抱闸，以实现停车制动。因采用对称布置，可根据现场需要调换制动器安装方向，以避免占用巷道有效空间。把驱动轮直接挂在减速机输出轴上，在减速机轴端用压板压紧。不需再给驱动绳轮加支撑轴承座，以使整个驱动部的体积缩小，简化结构，减少对巷道空间的占用。为提高驱动摩擦力，与张紧部分的驱动改向滑轮部配合使钢丝绳在驱动轮上围包2圈，提高了围包角，能有效防止打滑现象的发生。常规乘人装置的驱动轮衬多数采用单一材料的非金属轮衬，使用寿命一般在半年以内，使用成本高，更换麻烦，影响乘人装置的正常运行。为了提高钢丝绳使用寿命，顺槽单侧乘人装置的驱动轮衬为金属与非金属间隔的轮衬。非金属材料提供足够的摩擦力，金属材料提供对钢丝绳的支撑力和强度，并可形成类似齿轮啮合的作用，进一步地提高了摩擦力。使用这种驱动轮衬，在保证摩擦系数的前提下，与单一材料的摩擦轮衬相比，可以大大提高驱动轮衬使用寿命两至三倍的时间。与常规乘人装置从一个缺口装入轮衬，然后再沿圆周推到位的固定方式不同，驱动轮衬一圈由24块衬块组成，每4块用一块压板固定，共用6块压板把衬块压紧在驱动轮上，与常规乘人装置的驱动轮衬固定方式相比固定简单、更换方便，降低了使用成本和工人的劳动强度。底座为钢板焊接结构，电机、减速机、制动器的安装面采用龙门刨床整体加工，保证了电机、减速机、制动器的安装尺寸，可降低运行时的噪音。整体钢性强，结构美观。在井下湿度很大的情况下，板焊式驱动装置底座相比型钢焊接式底座耐腐蚀性大大加强。 图1、机头驱动部上图为未加储绳装置的单向架空乘人装置驱动部，若驱动部前加储绳装置，上图中上面三套滑轮只需要两套，可方便绕绳。（4）、托绳轮部分设计因顺槽猴车应具有快速安装、快速拆除，现场条件差等特点，故托绳轮的安装应简单、可靠，并能适应巷道的条件进行调整。托绳轮部分由可调式吊架、固定底座、托绳轮、三轮摆动架、管箍等组成。具体结构见图3。托绳轮部分设计成三轮摆动式结构，三轮能把上、下两根钢丝绳扣住，对钢丝绳的左右移动自由度进行限制。运行时下绳乘坐，通过托轮时，因乘人的重量使摆动架摆动，此时钢丝绳落在最下轮的轮槽内，防止掉绳。上绳因摆动架摆动而弯曲，乘人通过后，受弯曲的上绳的反力作用摆动架复位，重新扣住钢丝绳，故钢丝绳不易掉绳。托绳轮安装形式为锚杆安装方式，由于贵矿的巷道高度为2.1米，且巷道为岩巷，使用可调式吊架就能达到安装高度，可调式上下高度可调，三轮摆动托轮组能够在可调式吊架上上下左右调整（即三轮摆动托轮的高度和与巷道方向的夹角），可调式吊架通过固定底座固定在巷道顶部锚杆上，结构简单，安装方便，便于检修及调整。三轮摆动架的中心轴为管箍式中心轴，一端支撑轴承，另一端套在托轮吊架的钢管上，可沿钢管上下滑动，调整到位后用管箍后部的M16顶丝顶紧在钢管上，固定可靠。在托轮吊架底端设计有防脱落螺栓，防止托绳轮脱出吊管。故托轮在上、下方向，垂直巷道轴线方向上都可进行调整。托绳轮管箍式设计，实现了托绳轮沿吊管360旋转，以消除锚杆固定安装底座固定角度的差异，并可调整托轮旋转方向与钢丝绳运行方向一致。以往乘人装置实现对两根钢丝绳的一托一压式结构，需用四个绳轮，实现对钢丝绳水平定位，避免钢丝绳脱绳现象。为减少绳轮数量，降低材料消耗，提高安装速度，对钢丝绳采用组合式轮系定位，设计三轮结构，中部轮实现对上、下定位结构，有缓冲、减振动能力。三轮结构固定于摆动架上，摆动架可沿管箍固定轴360旋转。运行时，座椅通过托绳轮，受乘人的重量作用，下部托绳轮向下摆动，中部绳轮向上摆动，上部绳轮向下摆动，形成了座椅通过时的压轮脱离，留出了抱索器通过空间，通过时与压轮无接触，提高了乘坐舒适性，减少了通过时的振动。乘人通过时，虽然下部钢丝绳不是一托一压结构，变为单托轮结构，但此时受乘人的重量作用，钢丝绳压紧在下部绳轮绳槽内，不会脱绳。因中部绳轮上摆，上部绳轮下摆，上部钢丝绳弯曲，对上部钢丝绳的定位能力进一步提高。乘人通过后，失去重力作用时，受上部弯曲钢丝绳的作用，摆动架回位，重新对上、下钢丝绳形成一托一压状态。三个托绳轮因受力作用不同，下部托绳轮受力较大磨损最快，上部和中部托绳轮磨损较小。根据磨损情况，旋转摆动架及时变更调整三轮位置，使三轮同步磨损，最大限度节省使用成本。托绳轮及中部旋转轴中全部采用免注油轴承，降低了现场维护、检修工作量。托绳轮中全部衬有高耐磨轮衬，采用压板式压紧，现场更换轮衬非常方便。（5）、乘人部分：乘人座椅由大倾角活动抱索器、挂架、转向装置、座板、脚撑等组成。具体结构见图2。图2、乘人座椅乘人座椅为大倾角活动抱索器，可转向吊椅，抱索器可产生乘人重量座椅重量6倍的夹紧力，大大提高了对钢丝绳的握持力，所挂重量越大，所产生的握持力越大。在抱索器中通过一摆杆把垂直的重力转为水平力，把推爪顶紧在钢丝绳上。摆杆上有两个斜度，一个斜度用于快速推进推爪，在接近钢丝绳后转入另一个斜度，在此斜度下产生6倍的扩力，夹紧钢丝绳。钢丝绳静止试验可达到60不打滑，运动试验可在巷道倾角35时确保不出现打滑现象。摘下座椅时，推爪回复到松开位置。运动部件磨损后，会使夹紧力不足，在抱索器内设置有调解部，可使推爪前伸，弥补运动部件磨损，恢复夹紧力。抱索器卡爪与推爪对钢丝绳围包3/4圈，下部敞开，这种抱索器通过托绳轮时，抱索器与托绳轮无接触，抱索器两端采用锥形设计，故运行十分平稳，无振动。乘座时把座椅挂在钢丝绳上即可自动锁紧，然后可以像固定抱索器一样进行乘坐。乘坐到位后乘人先下车，然后用手向上提座椅，抱索器失去重力作用，摆杆拉动推爪，自动解锁，松开钢丝绳，抱索器处于松开状态，然后把座椅摘下。顺槽架空乘人装置托绳轮安装在近巷道壁一侧，乘人器挂架向巷道中心一侧弯曲，座椅脚撑为前伸式设计，降低了座椅设计，提高了乘坐舒适性。为适应乘人装置正反向运输的情况，必须使乘坐人员始终面向前方，保证使用时的安全，故座椅配有转向装置，座板及脚撑部分可进行180更换方向。换向时把座椅放在地上，向下压挂架，使转向装置的卡槽脱出，把座椅的上半部分进行换向，然后向上提，转向装置又重新落入卡槽中，处于自锁状态，不能转向。转向装置无乘人的操作，不会自动换向，使用时是十分安全的。（6）、机尾部分：为适应快速、频繁移动的特点，机尾滑道改向滑轮需安装简单、体积小、重量轻。机尾改向滑轮部分由改向滑轮、斜拉受力架、移动滑车组成。机尾改向滑轮部分整体框架采用三角形稳定设计，整体框架分为斜拉受力架和高度调整架两部分，为实现高度调整，适应巷道顶板变化，吸收安装误差，斜拉受力架和高度调整架都设计有铰接式吊挂底座。斜拉受力架承受机尾的水平拉力，高度调整架可调整尾轮的高度，以适应不同的顶板高度，并能适应前后固定锚杆的施工误差大的现场实际情况。尾轮的水平方向受力最大为3200kg，斜拉受力架的吊挂底座的安装用四根M20锚杆固定到顶板上，受力时锚杆受剪切力为主，故固定是安全、牢固的。根据三角形框架的受力特点，斜拉受力架为主要承力部分，故斜拉架主体采用槽钢焊接，高度调整架承受的支撑力很小，调整架的主体采用角钢焊接，以最大限度地减轻机尾改向滑轮部分的重量。在高度调整架上间隔100mm布置有调整孔，根据巷道顶板的高度和前后吊挂底座的安装间隙，把尾部滑轮用螺栓固定在合适调整孔上，使尾部滑轮的高度与托绳轮部分的钢丝绳高度一致。移动滑车的滚轮可以调整在钢丝绳上的位置，主钢丝绳绕在500单滑轮上，拉紧钢丝绳绕在移动滑车上的双滑轮上，拉紧钢丝绳通过重锤的重力作用拉紧主钢丝绳，可以方便调整主钢丝绳！（7）、拉紧部分：张紧部分由张紧滑轮部、张紧滑道组、驱动改向滑轮部、重锤块及吊架、悬吊单滑轮、卷绳部分等组成。具体结构见图3。乘人装置的张紧装置放在机尾后部，安装完成后不再移动。但考虑到顺槽乘人装置的使用特点，机尾移动频繁，以适应巷道长度变化后快速伸缩。因此，机尾部分采用移动滑车式，滑车上有两个滚轮，在机尾滑道上可以随意移动，以张紧主钢丝绳。主钢丝绳绕过张紧滑轮组，单独使用一根钢丝绳作为张紧绳，另一端通过改向滑轮组的改向轮改向，然后通过重锤悬吊滑轮，从巷道顶部垂下吊住重锤块。重锤块采用卡腰式结构，便于调整重锤拉紧力。重锤组外用防护栏防护以保证安全。张紧钢丝绳绕在移动滑车的双滑轮组上，通过重锤足够的重量以拉动滑车，起到张紧钢丝绳的作用。（8）、静止上下车： 大倾角活动抱索器和静止上下车站配合使用能够实现人员静止上下车，具有使用方便、锁紧力大、不易打滑及安全系数高的特点。（9）、储绳装置： 储绳装置主要由定滑轮部、动滑轮部、滑道、转向滑轮部、托辊部等组成，储绳量300米，储绳滑道长度24米，托辊部防止钢丝绳在调整时上下跳动。（10）、电气控制部分：1.主控箱功能：a、控制架空乘人装置开停车，控制工作制动器及安全制动器动作。分为连续运行、间断运行、检修模式运行三种运行模式。连续运行可长时间运行不停车，除非有保护动作或按下停车按钮，适用于集中上下班时间段。间断运行是按设定的延时停车时间自动运行，延时时间到后自动停车，以减少设备及电力损耗，适用于非集中上下班时间。检修模式用于设备调试期间和有保护运行而要应急开车的情况，这种情况所有保护全部不起作用。b、外接速度保护、拉线急停保护、越位保护、脱绳保护、重锤限位保护、语音提示、电机温度保护、减速机温度保护、防逆转保护、减速机油位保护。2.速度保护（分欠速、超速保护）：在驱动部位置安装一套速度传感器，速度控制范围为75125，当实际运行速度超出这一范围时速度保护动作，主控制箱输出控制信号，控制系统停车3.紧急停车保护：巷道两侧布置紧急停车保护，紧急停车保护布置间距为100米。在巷道内任意一点拉动拉线钢丝，急停保护动作，主控制箱输出控制信号控制系统停车。4.越位停车保护：在机头、机尾下车侧各设一套越位停车保护，当乘人超过设定位置而忘记下车时，乘人器就会触动越位保护，主控制箱输出控制信号控制系统停车。5.脱绳停车保护：安装在变坡点处，用于防止驱动钢丝绳从托绳轮上脱落，当钢丝绳从托绳轮上脱落时，脱绳保护动作并控制系统停车。6.重锤限位保护：对重锤的高度进行限制，防止因重锤落地而引起驱动钢丝绳的张紧力减小，当重锤高度小于设定高度时，重锤限位保护动作并控制系统停车。7.语音提示：（a）当按动启动按钮后，系统开车前，语言提示系统发出“系统准备启动，请注意安全”。（b）当乘人快到下车点时，语音提示系统发出“前方到站请下车”，提