落地架空单向乘人器设计与应用

吕清胜　王从德　李绪义

摘要：由于该巷道担负提矸任务，在巷道敷设轨道，进行轨道运输，受巷道断面的制约，无法实现人车或架空乘人装置运送人员，为减轻职工劳动强度，克服矿井巷道断面有限的苛刻条件，设计并加工制造了落地架空单向乘人器，既执行了《煤矿安全规程》的规定，又减轻了职工的劳动强度。

关键词：落地架空；单向乘人器；绞车张紧力；煤矿安全

中图分类号：TD527 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0066-03＼

1 项目实施背景

徐矿集团新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿准备开采1460水平煤炭时，从1650水平到1460水平开拓暗斜井，以满足通风、运输的需要，该暗斜井设计技术参数为：断面11.8m2，净高3.4m，净宽4.0m，倾斜长度1170m，倾角8°～13°，垂深190m。当开拓结束并建立1460井底车场后，由于该巷道担负提矸任务，在巷道敷设轨道，进行轨道运输，受巷道断面的制约，无法实现人车或架空乘人装置运送人员，职工上下班全靠两条腿，职工劳动强度大，为减轻职工劳动强度，执行《煤矿安全规程》第365条：“人员上下的主要倾斜巷道，垂深超过50m时，应采用机械运送人员”之规定。因地制宜，设计并加工制造落地架空单向乘人器（以下简称乘人器）用于运送人员。

2 乘人器的结构特点

2.1 乘人器的结构

1.电动机；2.液压闸；3.减速器；4.轴座；5.驱动轮

1.回转导向调节轮；2.轮轴；3.滑动轴承；4.滑动座；5.驱动装置

张紧装置安装在1650下水平车场，如图2所示，由回转导向调节轮、轮轴、滑动轴承、滑动座、驱动装置组成。

2.2 乘人器的特点

三相异步电动机通过减速器传递动力，驱动驱动轮旋转，旋转的驱动轮带着钢丝绳运动，实现运人的目的。由于受巷道断面的制约，两根钢丝绳垂直布置，人员上下时，正向、反向运转，其运动简图如下图3所示：

1.驱动轮 ；2.张紧绞车；3.钢丝绳；4.尾轮；5.托绳轮；6.压绳轮

3 电动机功率的确定

3.1 牵引力的计算

根据实际需要，按一次运载20人，按实际工况计算：

F最大载荷=（G+G0）×（sinα+μ1cosα）+2μ2qL=（1500+300）（sin13°+0.015cos13°）+2×0.20×1.888×1170=1314.7kg

式中：

G——最大牵引重量 20人×75kg/人=1500kg

G0——座凳重量 20个×15kg/个=300kg

μ1——托绳轮摩擦阻力系数 取μ1=0.015

μ2——托绳轮摩擦阻力系数 取μ2=0.20

q——纤维芯钢丝绳单位长度重量 188.8kg/m

L——运输距离

3.2 电动机功率的计算

P计算=KF最大载荷·V/η=1.2×1314.7×9.8×1.2/0.85/1000=21.82kW

式中：

K——可靠系数 取1.2

V——运行速度 1.2m/s

η——传动效率

确定电机功率为25kW。选用的电动机功率的富余量为（25-21.82）/25=12%>10%，富余量满足要求。电动机转速为1460r/min，电压等级为660V/1141V。

4 钢丝绳的选择

4.1 钢丝绳的类型

选纤维芯钢丝绳6×19-φ21.5mm，钢丝绳破断拉力总和是29.6t。

4.2 钢丝绳安全系数验算

A=F总/（F最大载荷+1000）

=29600/（1314.7+1000）

=12.78

A>Am=7（煤矿安全规程规定的安全系数，符合要求）

5 绞车张紧力的校验

钢丝绳不打滑的最小张力：

Fmin=cqg

=1000×1.888×9.8

=18502.4N

式中：

c——钢丝绳绕度系数 取1000

张紧绞车型号选用JH-8，其牵引力为65kN，大于钢丝绳不打滑的最小张力，符合要求。

6 减速器的选择

已知条件：输入转速 n1=1460r/min

输入功率：P=25kW

驱动轮（回转导向调节轮）直径 1m

驱动轮转速v=1.2m/s

6.1 减速机输出转速的计算

6.2 确定传动比

6.3 减速器输出功率的计算

输出转矩=9550Pη/n2=9550×25×0.93/22.92=9687.5 N·m

输出功率=输出转矩×输出转速/9550

=9687.5×22.92/9550

=23.25kW

通过计算，选用NGW系列二级行星减速器，输入轴与输出轴同轴，传动效率高，能够实现正转、反转，运动平稳，抗冲击力和震动能力强。

6.4 制动器的选择

电动机扭矩 N=25×9550/ne=163N·m

选用YWZ4-300/50型电力液压制动器，其制动器制动力矩为630N·m，满足要求。

7 结语

通过对落地架空单向乘人器的设计，并对传动、驱动、制动、张紧方式等主要技术参数的计算与校核，满足运行条件，在2011年10月安装调试运行至今，性能稳定，实现运人的目的，减轻了职工的劳动强度，效果良好，并获得国家实用新型专利（专利号：2012 2 0047989.8）。该乘人器能克服巷道断面的苛刻条件，不仅适用于倾斜巷道，而且适用于水平巷道，具有广阔的推广应用价值。

参考文献

[1]金续曾.电动机选型及应用[M].北京：中国电力出版社.2003.

[2]王少怀，徐东安，高红霞.机械设计使用手册[M].北京：机械工业出版社.2009.

[3]煤矿安全规程（2011版）[S].

[4]无极绳连续牵引绞车（MT/T 988-2006）[S].

[5]矿用无极绳调速机械绞车（MT/T 885-2000）[S].

作者简介：吕清胜（1967—），男，徐矿集团新疆天山矿业有限责任公司机电副总工程师。

（责任编辑：吴 涛）