架空人车方案设计说明书.doc

贵州 贵阳高原矿山机械有限公司 贵阳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 0.8 m/s2.1.2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 33.5 KN（一般为S1）2.1.5驱动力 16.2 KN（S1S2）2.1.6选用钢丝绳型号6*19S-20 右同，光面无油，做预张拉。 2.1.7钢丝绳安全系数：6.72.1.8驱动轮衬垫比压：T1+T2/Dd=212N/cm22.1.9计算驱动功率： 20.1 KW2.1.10所选电机型号：YB2-225M-630KW2.1.11驱动轮直径 1.0 米2.1.12变速器型号：B3HV07-632.2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 20.7 KW，考虑增加运量、速度、变坡多等因素选定电机功率为 30 KW。2.3.2由计算可知选用钢丝绳6*19S20 1670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 S12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/i0.96 钢丝绳运行时蠕动系数K=0.984预选钢丝绳(重量)1.47 619-20，q0=1.47kg/m5设定乘座间距（m）L1=15 运输效率(人/小时)= Qr=3600V/L1230 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0.25 8牵引绳在驱动轮上的围包角360 三牵引钢丝绳张力的计算1最小点张力的计算Smin=Cq0gSmin最小张力点的张力，NC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 N2各点张力的计算 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(cos+sin）Lg19012 NW2-3=q+W2/L1(cos-sin）Lg-2914 N 各点张力：S3=Smin=14406 NS4=1.01S3=14550 NS1=S4+W4-1=33562 NS2=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=95kgQ2每把吊椅重量，取Q2=15kg牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运动时， 取=0.02；制动运动时，取=0.02。L井筒斜长 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(cos+sin）Lg3175 NW2-3=q+（Q1+Q2）/L1(cos-sin）Lg-17448 N 各点张力：S3=Smin=14406 NS4=1.01S3=14550 NS1=S4+W4-1=17725 NS2=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-S20，S1/S2=1.94 e（2.4），符合要求。且S1-S20，S2/S1=1.80 e（2.4），符合要求。 式中：钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数取0.25 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/100020.74 kw式中：K为电动机功率备用系数，一般取1.151.2传动功率，取0.90 2制动运行时：Ne=K（S1-S2）v/100018.05 kw选取电动机型号为YB2-225M-6,功率=30kw六牵引钢丝绳计算21.5-282/23.5-336m=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=224000NSmax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/Dd=212 N/cm2十减速机的效核1设备运行输出扭矩：T=(S1-S2)*D/2N/m9746 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)1000 kw16 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