無極繩單軌吊運(yùn)人裝置的研究與應(yīng)用

無極繩單軌吊運(yùn)人裝置的研究與應(yīng)用摘要:該套無極繩單軌吊運(yùn)人裝置選用無極繩絞車作為動(dòng)力源,由無極繩絞車梭車連接吊軌人行車連接裝置,經(jīng)萬向連接桿連接吊軌人行車;每節(jié)吊軌人行車上部安裝兩臺(tái)行走小車,以I140E單軌吊專用吊軌作為跑道;使用一臺(tái)制動(dòng)小車與吊軌人行車相連;信號(hào)選用一套具有信號(hào)發(fā)送、運(yùn)行狀態(tài)顯示以及促使無極繩絞車急停的KTL116-S泄漏通訊裝置。該裝置的設(shè)計(jì)、安裝、使用,提高了輔助運(yùn)輸設(shè)施的裝備水平,進(jìn)一步減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了輔助運(yùn)輸成本。關(guān)鍵詞:無極繩單軌吊運(yùn)人裝置近幾年來,我礦一直在探尋一種貼合煤礦實(shí)際的采區(qū)輔助運(yùn)輸方式,用以解決采掘區(qū)隊(duì)兩道內(nèi)的人員運(yùn)送難題,也曾經(jīng)研制并推廣實(shí)施過“代步機(jī)”的輔助運(yùn)人方式,但隨著煤礦綜機(jī)設(shè)備的不斷升級(jí)改造,大斷面和大傾角的巷道不斷出現(xiàn),這種老式的代步工具被逐漸淘汰,取而代之的是一些新型的輔助運(yùn)輸方式。之后我礦安裝了柴油機(jī)車單軌吊,解決了運(yùn)人難題,標(biāo)志著我礦向新型輔助運(yùn)輸方式進(jìn)行了轉(zhuǎn)型,雖然解決了采區(qū)的運(yùn)人難題,但該設(shè)備費(fèi)用投入較高,維護(hù)量較大,運(yùn)行費(fèi)用高,且運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生廢氣等,無法大量推廣應(yīng)用。受該設(shè)備的啟發(fā),設(shè)想在無極繩絞車巷道頂板鋪設(shè)單軌吊吊軌,并懸掛裝有行走小車的人行車和制動(dòng)車,將單軌吊柴油機(jī)動(dòng)力源改為無極繩絞車牽引,能夠解決工作面兩道機(jī)械運(yùn)人的難題。我礦首先在7521溜子道設(shè)計(jì)、安裝了該輔助運(yùn)人裝置。1無極繩牽引單軌人行車運(yùn)行方案為了解決7521溜子道斜巷運(yùn)人,降低該采區(qū)職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,結(jié)合7521溜子道運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀制訂本方案。1.17521溜子道基本概況7521綜放工作面材料道全長1719m,最大傾角15°,矩形斷面,巷道頂板p依照巷道無極繩絞車運(yùn)行軌道中心線在巷道頂部鋪設(shè)單軌吊軌道,軌道選型為DIN20593–I140E。巷道內(nèi)的單軌吊軌道采用錨桿和棚梁相配合方式固定。將柴油機(jī)動(dòng)力源改為無極繩絞車動(dòng)力源。將柴油機(jī)單軌吊使用的行走小車嫁接到單軌人行車上,使人行車能在巷道頂部的軌道上運(yùn)行。安裝一部制動(dòng)小車,既可防止在斷繩時(shí)發(fā)生過速保護(hù)又可進(jìn)行手動(dòng)操作,制動(dòng)小車與單軌吊人車可靠連接。在斜巷中安裝一套信號(hào)控制系統(tǒng),便于乘車人員隨時(shí)停掉絞車電源并施閘。在梭車和單軌人行車之間采用萬向連接裝置,確保梭車在發(fā)生翻車情況下對(duì)上部單軌人行車影響最小。在梭車和單軌人行車、制動(dòng)小車和單軌人行車、兩輛單軌人行車之間采用鋼性連接,并加裝保險(xiǎn)繩。在單軌人行車運(yùn)行的巷道內(nèi)吊掛相關(guān)的警示牌板。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)簡介本套裝置是無極繩絞車作為動(dòng)力源,在無極繩絞車正常運(yùn)行的軌道中心上方,鋪設(shè)一趟I140E鋼軌作為吊軌人車運(yùn)行的軌道;同時(shí)利用行走小車把吊軌人車懸掛在軌道上,為避免跑車事故的發(fā)生,在吊軌人車上增加一臺(tái)制動(dòng)小車。安全制動(dòng)小車具有手動(dòng)施閘和過速保護(hù)功能;同時(shí)還開發(fā)出一套在緊急情況下能停掉無極繩絞車電源并施閘的信號(hào)系統(tǒng)KTL116-S泄露通信裝置,可以在運(yùn)行途中不經(jīng)過絞車司機(jī)進(jìn)行緊急停車;為避免巷道高低起伏對(duì)人車運(yùn)行的影響,設(shè)計(jì)了萬象連接裝置,能夠有效杜絕人車掉道、翻車事故的發(fā)生。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)驗(yàn)算2.2.1牽引力矩驗(yàn)算人車質(zhì)量為500kg,乘坐12人總質(zhì)量為12×75kg=900kg,制動(dòng)小車質(zhì)量為225kg,梭車質(zhì)量為1050kg,梭車長度為2.4m,行走小車35kg連接桿高度為350mm,行走小車與單軌吊軌道之間的摩擦系數(shù)為0.015。當(dāng)人車向上運(yùn)行時(shí),人車系統(tǒng)沿斜坡向下的一個(gè)分力F1和摩擦力f,方向均一致,合力為F,F=F1+f=mgsinα+μmgcosα經(jīng)分析此力和梭車前輪前方重量對(duì)梭車前輪(支點(diǎn))產(chǎn)生的力矩為M;M=FL=(mgsinα+μmgcosα)L+梭車前輪前方重量×0.4(逆時(shí)針),代入數(shù)據(jù)得:M=(sin15+0.015×cos15)×10×[(500+900)×2+225+200]×0.35+350×10×0.4=4487Nm梭車前輪后側(cè)對(duì)前輪的力矩M1=F1L1=mgcod15°L1=750×0.966×10×0.8=5796Nm(順時(shí)針)經(jīng)計(jì)算知M1﹥M,則人車在行駛過程中不會(huì)由于阻力矩過大而使梭車翻車。2.2.2JWB-8/1.27無極繩絞車牽引吊軌人行車的驗(yàn)算無極繩絞車參數(shù):最大速度1.27m／s;牽引力:F=38kN相當(dāng)于38000N÷9.8N/kg=3877kg;單軌人行車×2:1000kg制動(dòng)小車+4個(gè)行走小車:M2=425kg人員×12:M3=75kg×12=900kg牽引車梭車:G=1050kg;根據(jù)地質(zhì)剖面圖最大傾角:α=15°最大運(yùn)距:L=1700m’鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)U=0.2梭車、人車運(yùn)行時(shí)與軌道間摩擦系數(shù)f1=0.015;6分繩拉破斷力Qp=19950kg;6分繩自重Mp=1.218kg/m人車系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)F=(m+G)×(sinα+f1cosα)+2UMpL=〔3225+1050〕(sin15°+0.015cos15°)+2×0.2×1.218×1700=1997.24<3877kg,故絞車運(yùn)輸能力足夠。鋼絲繩安全系數(shù)校驗(yàn):安全系數(shù)η=Qz/Fmax=19950/1997.24=9.99>6(規(guī)程規(guī)定),故鋼絲繩符合要求。2.2.3車輛連接裝置拉力校算自制連接裝置(連桿、人車、梭車連接件)受到最大拉力:3225(sin15°+0.015Cos15°)×9.8=8643.6N根據(jù)無極繩絞車牽引人行車規(guī)定,連接裝置安全系數(shù)不小于規(guī)定系數(shù)的13倍,經(jīng)計(jì)算,連接裝置間最大拉力為8643.6N,故連接裝置拉力不小于112367N,經(jīng)過實(shí)際測(cè)試,用錨桿拉力計(jì)拉連接裝置,拉力達(dá)到11.5t時(shí)(112700N),連接裝置無破損現(xiàn)象,故連接裝置強(qiáng)度符合使用要求。2.3主要配套設(shè)施經(jīng)過選型、驗(yàn)算以及多次試運(yùn)行改進(jìn)后,選型使用以下設(shè)備設(shè)施。(1)使用1臺(tái)JWB-8/1.72無極繩絞車作為牽引吊軌人行車的動(dòng)力源,該無極繩絞車的主要技術(shù)參數(shù)為(牽引力:80kN;運(yùn)行速度:快速1.27m/s,慢速0.5m/s;適用傾角:≤20°;最大運(yùn)距:≤2500m;電機(jī)功率:55kW);經(jīng)過驗(yàn)算滿足牽引兩節(jié)吊軌人行車需要。(2)1輛無極繩絞車梭車(容繩量:1200m;鋼絲繩規(guī)格:6×19-φ21.5);與吊軌人行車相連接。(3)4臺(tái)DZ15003+3柴油機(jī)單軌吊機(jī)車配用的行走小車(通過曲線半徑:水平4m;垂向10m);作為吊軌人行車的行走機(jī)構(gòu)。(4)1臺(tái)41279.01型制動(dòng)小車(靜制動(dòng)力:最大48kN,最小40kN;閘片抱軌時(shí)間:≤0.3s;最大適用角度:32度;轉(zhuǎn)彎半徑:水平:4m,垂直:10m);作為吊軌人行車系統(tǒng)的斷繩跑車保護(hù)。(5)2輛自行設(shè)計(jì)加工的吊軌人行車(寬度800mm;高度1400;乘員≤12人/節(jié));作為人員乘坐箱體。(6)1部吊軌人行車專用的KTL116-S手持機(jī)泄漏通訊裝置:具有快慢信號(hào)顯示,緊急停車功能。(7)1套自行設(shè)計(jì)的梭車與吊軌人行車連接機(jī)構(gòu):緩解梭車與吊軌人行車高低差350mm。(8)1500mDIN20593–I140E單軌吊專用吊軌:作為吊軌人行車的行走路線。(9)1根自行設(shè)計(jì)的萬向連接桿(長度1100mm;φ50圓鋼,6條M20高強(qiáng)度螺栓);主要緩解對(duì)梭車運(yùn)行期間因翻車掉道對(duì)上部懸掛的吊軌人行車造成的的影響。(10)吊軌人行車除配備以上主要設(shè)備外,梭車與吊軌人行車之間;兩節(jié)人行車之間;制動(dòng)車與行走小車之間還配套使用了保險(xiǎn)繩(6×19-φ12.5)。3關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)(1)下部軌道行駛的無極繩絞車梭車與上部吊軌人行車之間的萬象連接裝置。利用特殊加工的連接裝置,解決因工作面兩道巷道起伏變化較大,造成上部吊軌與下部軌道落差較大帶來的運(yùn)行不平穩(wěn)現(xiàn)象,使之達(dá)到運(yùn)行的最理想狀態(tài)。(2)防跑車保護(hù)裝置,我們選用了德國生產(chǎn)的“Bremskatzentyp制動(dòng)小車”,能夠有效地避免同斷繩等原因而造成的跑車事故。(3)吊軌人車急停功能。將泄露通訊手機(jī)改造成具有在緊急情況下能保護(hù)無極繩絞車電源并施閘的多