ZDC30-1.89设计计算书1

DC30-1.89ZD型跑车防护装置设计计算书一、设计依据：行业标准MT933-2005跑车防护装置技术条件二、设计参数：1、斜坡倾角302、挡车距离50米,3、串车运行最大速度5m/s4、设计额定缓冲动能为1.89106J5、最大缓冲距离设计为10米6、采用压板式缓冲器7、四根637-28作为缓冲器件三、设计组成与原理1、本装置主要由缓冲钢丝绳及缓冲器组成。2、当串车发生跑车事故时，串车撞击挡车拦，缓冲钢丝绳与压板式吸能器产生摩擦，即将串车动能转化为摩擦力做功，以达到阻止串车的目地。四、缓冲器拉力计算由实验可知单台缓冲器拉力范围为Fs=110 220kN,由于采用两台缓冲器所以缓冲器最大合成拉力为F=2Fs=220440kN即最大拉力为:FMAX =440kN五、缓冲钢丝绳校核本装置采用四根钢丝绳双边制动方式,所以单根钢丝绳最大承受力为FMAX的八分之一为55KN，从工具手册中查到：619-28钢丝绳的破断拉力约为380KN，使用拉力Tw=7T=70KN,抗断强度u=1670MPa。取安全系数为，不均衡系数，则钢丝绳的制动拉力F制=TPK1/Ma=101.3kN ， 101.3kN55kN结论：缓冲纲丝绳采用619-28型、安全系数可用。六、动能缓冲量计算由E=FS F 缓冲拉力kN S 缓冲距离 米 动能缓冲量与缓冲距离成正比，装置缓冲量可通过调节缓冲钢丝绳余绳长度来实现。F 取小值220kN 缓冲距离10米 E=FS=220kN10=2.2106J给定额定缓冲量为1.89106J 安全。装置最大缓冲量EMAX=FMAXS=440kN10=4.4106J （F 取最大值440kN 缓冲距离10米） 装置缓冲安全系数nn= EMAX/1.89106J=4.4106/1.891062.3 足够安全。七、缓冲加速度计算挡车拦缓冲器受力视为恒阻力,最大值为440kN使用串车最大质量给定为10103Kg由F=ma a=F/m=4.4105/10103=44 m/s2 a50m/s2 符合要求。八、压板式吸能器校核压绳板可为分为第一板、第二板和第三板，其中第二板与第三板的受力是相同的，略小于第一板，第一板受力情况最复杂。下看第一板的强度校核：拉绳的紧边与松边的拉力差 F=F制/3=101.3kN /3=33.8kN，第一板的受力图如图所示（将螺栓视为支座）： 图中，水平方向的受力经过简化后及其剪力图和弯矩图经计算后结果如下页图： F水平=101.3cosa-67.6=32.87kN从图中可知螺栓最大的水平剪力在中间两个螺栓上，每个螺栓的剪力都等于： （2）垂直方向受力及内力图经计算后结果如下：图中F压=33.8/0.3=112.7kN，由于两端的螺栓的约束介于固定约束和铰链约束之间，固定约束时的弯矩值等于4799.56，所以实际计算时可取介于4799.56和7199.34之间的某个弯矩值，这里取6500Nm。中间两个螺栓受的拉力最大，每个螺栓受的拉力为：FL=299.586kN。 （3）下面计算压绳板的强度， 2.1中间螺栓部位：计算后知道水平受力引起的最大弯曲正应力约为21.95MPa,所以直接加上就可以了：2.2边绳处的压板应力：3、螺栓校核第一压绳板处的螺栓校核：选用M27，材料为：镍铬铝合金钢，强度等级：10.9；查表知此螺栓的内径d=23.75mm，施工预紧拉力（德国标准），紧固扭矩，关于紧固扭矩的另一算法：，两个结果比较接近。工程中预紧拉力应取德国标准的80%：。 （4）（最小破断强度）。最大的拉力是式（3），正常的螺栓拉力是112.7KN，（4）式标准，但没有超出德国标准。螺栓的全应力校核，采用相对安全的米塞斯条件：中间两个螺栓：，其余螺栓： 综上，在目前的摩擦系数（0.3）下，上述螺栓符合安全范围。4、焊缝校核设采用E43类手工焊条，焊角尺寸为6mm，则：安全系数：，可用。九、试验与使用计算：计算公式：Vt2 -Vo2 = 2gLP（sinu cos） （1） E=1/2mVt2 （2）由（2）得 Vt2=2E/m 代入（1）式经整理可得 E=gm LP（sinu cos）+1/2 mVo2 （3）E：最大抗冲击能 1890KJVo：矿车运行速度 (煤矿安全规程斜巷运输最大速度5m/s)Vt：矿车跑车时的最大末速度m：矿车质量Tg：重力加速度9.8m/s2a：倾角u：摩擦系数0.015LP：挡车距离m公式（3）中有四个未知数，分别为：m、LP、Vo，如已知其中三个变量，可求出第四个变量。满载试验时按Vo=0计算可得表一，实际使用按运行最大速度计算可得表二，分别如下： 满载试验对照表 表一 m 5T315.8261.8235.3188.6158.45.0T157.9m130.9m117.6m94.3m79.2m7.5T105.3 m87.3 m78.4 m62.9 m52.8 m10.0T78.9 m65.4 m58.8 m47.2 m39.6m注1：斜坡倾角，m串车质量，L防护距离 ，表中的数据是以1890KJ的冲能、Vo=0 m / s计算的。注2：串车以MG1.1-6A型矿车为例，自重0.61吨，容积1.1m3，装满砂石为2.5吨，可换算出串车数目。用户使用对照表 表二 m L121518 20302.5T392.9m310.5m257.4m231.4m155.8m5.0T193.1m152.7m126.6m113.7m76.6m7.5T126.6m100.0m82.9m74.5m50.2m10.0T93.3m73.7m61.1m54.9m37.0 m注1：斜坡倾角，m串车质量，L防护距离 ，表中的数据是以1890KJ的冲能、Vo=5 m / s计算的。注2：串车以MG1.1-6A型矿车为例，自重0.61吨，容积1.1m3，装满砂石为2.5吨，可换算出串车数目。十、额定防护距离计算根据本防护装置技术参数:最大斜坡倾角30,串车总质量m=7500 kg,最大运行速度5m/s.按ZDC-30/50型斜巷跑车防护装置主参数计算如下： =30 E=1.89106J Vo=5 m / s 以上数据代入E=gm L（sinu cos）+1/2 mVo2 L=E- 1/2Vo2/ gm L（sinu cos） 代入数据L=1.89106-0.525/9.87.5103（sinu cos）得： L=52米 十一 、结 论1、缓冲器最大合成拉力 440kN 符合