矿用轻型单轨吊的设计与应用

1、矿用轻型单轨吊的设计与应用摘 要：在煤矿综采工作面生产中，电站尾至前部运 输机机尾段的电缆需要随工作面的推进向前拉移。目前大多 采取电缆单轨吊拖挂拉移的方式，但单轨吊结构较重，安装 极为不便， 且拉移需要驱动力大， 通过对轻型单轨吊的使用， 降低了安装劳动强度，减少了电缆拖挂拉移的困难，保证了 安全生产。关键词：单轨吊；电缆；轻型中图分类号： TD527；TH211 文献标识码： A 文章编号： 1006-8937（2015）21-0002-03随着全国煤炭行业煤炭价格持续下跌，煤炭企业收益减 少，经营愈加困难， 煤矿安全生产及成本节约显得尤为重要， 本文从安全和节约方面考虑，对矿用轻型单轨吊

2、设计及应用 做了简要分析。1 结构设计1.1 结构组成 该设计主要由四部分组成：横梁总成、滑轮总成、弯板 总成、线缆夹总成，以下进行说明。横梁总成材料采用HQ750,由1.5 m、2.5 m板各两件，经过折弯、 焊接而成，其中一件留有 16 mm的塞焊孔，加强横梁强度。 横梁与横梁连接处上下配有连接板和连接销。1.1.2 滑轮总成材料采用 45#钢，滑轮面与横梁折弯面相切，保证滑轮 在横梁上灵活滑动。1.1.3 弯板总成材料HQ750,主要是起到过渡作用，连接横梁与线缆夹， 主要有弯板、侧板、垫板及线缆夹穿连接耳子，通过折弯与 螺栓固定两种方式连接。1.1.4 线缆夹总成材料HQ750，起到拖

3、动电缆行走作用，由底板、夹板、 隔板、顶板、螺杆组成，通过折弯与焊接两道工序。隔板设 计为弧形过渡，能有效防止接触面刮伤电缆表皮。1.2 设计计算参考安全规范标准煤矿安全规程 2010 版： 第 376 条。单轨吊车、卡轨车、齿轨车和胶套轮车的 运行坡度、运行速度和载荷重量不得超过设计规定的数值， 胶套轮材料和钢轨的摩擦系数不得小于 0.4。设备最突出部 分与巷道之间以及对开列车最突出部分之间的间隙，必须符 合本规程第 22 条和第 23 条的规定。 第 414 条。立井和斜井使用的连接装置的性能指标和投用前的试验，必须符合下列要求。各种环链及吊桶提梁等的安全系数，必须以曲梁理论计 算的应力为

4、准，并同时符合以下 2 项要求：按材料屈服强度 计算的安全系数，不小于 2.5；以模拟使用状态拉断力计算 的安全系数，不小于 13。应力计算 单轨吊横梁强度计算：a =M/ 书 Wnx=171 N/mm20.6 代入 $ b=1.07-0.282/ $ b=0.97 Mx/ ( $ b书 Wx) =176 N/mm2295 N/mm2稳定计算满足。挠度计算：弯矩标准值：Mx=0.25 x LX( Qt1+Qt2) x 10+0.125X Qt3 x 0.01 x L2=249.38+1.63=251.01 kN.m；Vx=MxL2/(10 EIx)=2.3 mm0; a 3y+ a 0y=27

5、10;所以 B 仁1.1a 3=SQRT( a 3 x2+( a 3y+a 0y) 2-a 3x( a 3y+a 0y)=247 N/mm20;所以 B 仁1.1a5=a 5y+a0y=251 N/mm2B 1X295=324.5 N/mm2;5 点折算应力计算满足。2 应用部分2.1 单轨吊安装及使用情况安装巷道断面要求 会出现左右和上下摆动，左右单侧摆动幅度一般取150 mm，单轨吊上下摆动幅度一般取200 mm，确定巷道尺寸不小于 W4 600 mm （宽）x H3 100 mm （高）。 单轨吊轨道底面距地距离一般要求为2 400 mm ,最小距离不应小于 2 350 mm。2.1.2

6、 验收要求 要求吊挂单轨的各吊挂点间距偏差不得大于15 mm，10组吊挂点间距的累计偏差不得大于 30 mm。 吊链不出现松链现象，根据巷道高低不同，悬挂长度 不同的吊链，保证每点吊链受力均匀。 采用锚杆悬吊时，每个单轨吊挂点需用双锚杆吊挂，对锚杆受力进行分组抽查测试， 单根锚杆锚固力不得小于 90 kN。锚杆的托板必须紧贴巷壁，应用机械或力矩扳手拧紧， 锚杆露出长度不得小于 100 mm，悬吊单轨的两条圆环链夹 角应在30 ? ?60 ? ?之间。2.1.3 操作使用及要求 单轨吊横梁与悬吊杆连接、横梁与横梁之间的销轴连 接、移动小车与挂架之间的轴连接、小车与小车之间的链连 接部位安装好后，

7、检查各部件之间的连接销是否安全可靠。 电缆吊按照大小尺寸顺序，在挂架上规定位置整齐捆 绑牢靠安全，各小车之间电缆的吊挂尺寸及弧度保持一致。 其他液压管路安装正确，各个接头必须牢靠无泄漏。 各液压操纵手把确定放在中间位置，并确保手把操纵 灵活可靠。 观察压力表，检查减压阀的设定，不得大于20 MPa2.2 设备使用优点 利用工作面乳化液泵站作动力源，不需要另配备液压 系统，通过控制手把，实现电缆及各种管路沿巷道吊挂和移 动，操作简单，运行可靠。 电缆只需一次铺设，电缆的前后移动只需动作一个阀 柄即可完成，操作灵活方便，极大的减轻工人劳动强度。 保护了电缆， 提高了电缆的使用寿命， 经济效益显著。

8、 并且消除了因拉移拖地电缆造成的电缆接地事故，间接地经 济效益更加显著。 该设备不仅可以吊挂电缆，还可以吊挂乳化液高压胶 管和水管，液管与电缆分层吊挂，使巷道内管路布置整齐、 美观，还避免了高压胶管的震动对电缆干涉影响。 消除了以往使用绞车拉移的其他安全隐患。 挂缆小车的容量标准为：前后部运输机（高低速） 8 根+采煤机 2 根+转载机 2 根+破碎机 1根+监控线 2 根+低压 电缆 2 根，因此线缆挂架的容量总数不低于 17根。完全满 足综采工作面的需要。管路挂架容量设计依据为三泵两箱的工作面设备配置标准，管路挂架不低于 4 根液压管路的容量 设计。 安装方便，各部件均可独立拆装，运输方便

9、；任意位 置自锁的导轨在安装、提升、调整更加快捷、安全。2.3 与原有单轨吊的对比 原有的单轨吊在拖动电缆时，至少需要34个人协调工作才能完成任务，并且劳动强度比较大，在遇到较大斜 度的工作面或开绞车的人与推缆的人配合不好时，还存在一 定的危险性轻型单轨吊则只需要一个人操纵阀柄即可，开绞 车和推线缆可由一个人在不同的时段进行，不存在配合失误 问题。以往由 3 4 人才能完成的任务，现在只需一个人就 可轻松完成，既提高了工作效率和操作安全性，又节约了人 员的开支。 原有单轨吊需要通过绞车进行牵引，并且牵引过程中钢丝绳对电缆和液管会造成磨损破坏，从而降低了电缆和液 管的使用寿命。使用液压电缆拖运单

10、轨吊，电缆及液管只需 一次铺设，无任何磨损破坏并且操作灵活方便，使巷道内管 路布置整齐、美观。同时也降低了电缆及液管不必要的成本 浪费，延长电缆和液管的使用寿命。 原有电缆、胶管使用扎扣固定，固定不可靠，造成电 缆在拉移时受力。轻型单轨吊改造成机械卡口，防止电缆、 胶管在拉移过程中掉落、受力。 原有单轨吊巷道使用十字梁配合单体进行支护，造成拉移空间较小。改进后将整体框架宽度减少200 mm 左右，宽度在 500 mm 以内。一般单轨吊和轻型单轨吊的区别，见表2。2.4 经济效益与社会效益分析 单轨吊在投入生产后，设备运行稳定、可靠，降低了 成本，按每班节省 2个维护工时计算， 全天可节省 8 个工时， 全年节省四六制工时 2 920 个，年创直接节支效益在 20 万元 以上。 使用轻型单轨吊后，如上表所示节省了一半钢材，按 照每套400 m（ 100根横梁、50件电缆架、50件小车架）计 算，约节省资金 2万元；全年矿井消耗 10套以上节省资金 约 20 万元以上。 保护了电缆，减少了电缆的投入成本。经过井下2个月的工业性试用证明，该设备安全、可靠，改造、推广成本 低，省时省力，具有较高的安全系数，在我国现阶段的综采（放）工作面，极具推广价值。3 结语 通过以上分析，使用轻型单轨梁可在完全满足使用安全 条件的前提下，节约了