双绳牵引单轨吊车选型设计计算

杜帅

（阳泉煤业（集团）有限责任公司 二矿，山西 阳泉 045000）

目前阳煤二矿掘进巷道辅助运输设备主要以小绞车牵引矿车，梭车运输为主。存在牵引距离短，运输环节多，有诸多不安全因素等弊端，为此，我矿积极采用双绳牵引单轨吊技术，并在81210进风巷进行试用，以改善辅助运输条件，提高劳动效率。

1 巷道条件及设备选型

1.1 巷道条件

北翼十二采区81210工作面进风巷，位于十四采区以东，81209工作面（正在回采）以西，程庄井田以南，十二采区辅助回风巷以北。本工作面为综采放顶煤工作面，沿15#煤底板掘进的煤巷。进风巷服务于81210工作面，工作面回采时，用作进风、运煤、行人、进料等。最大运输长度：1500 m，巷道宽4.5 m，巷道高3.2～4.0 m，最大运输倾角：15°，2处拐弯；运输最大件（支架含平板车）重量：30 t，每次输送人员：20人/次；轨型：I140 V。

1.2 钢丝绳选用

6×19S-Φ26mm，运距按1500 m，拟选机型DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车。

2 选型计算方案

2.1 所需牵引力计算

式中：F为低速满负荷时最大的牵引力，kN；G为列车组自重，按4.5 t计算；G0为运输最大重量（含平板车重量）30 t；βmax为运行线路最大坡度；μ1为列车运行阻力系数0.02；μ2为钢丝绳摩擦阻力系数0.25；μ为牵引力富余系数1.2；qR为单位长度钢丝绳的重量；L为运输距离；g为重力加速度。

式中：G为列车组自重，按4.5 t计算；G0为单个乘员体重，75 kg；n为单趟运载人员数量，20人/趟。

其它参数含义与运料时相同。

2.2 无极绳绞车选型

根据以上牵引力计算,要完成最基本的工作要求，达到最大牵引力为148.57 kN的双滚筒双绳牵引单轨吊车就可以满足要求。因此拟订采用DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车(最大牵引力160 kN，最小牵引力80 kN，牵引速度0.72～1.44 m/s)能满足要求。

2.3 功率验算

式中：N为实际消耗功率；F为牵引力；V为低速牵引重车时速度；η为绞车传动效率0.80；K为功率富余系数。

DS160/160PS型双滚筒双绳牵引单轨吊车功率备用系数为1.1，（电机功率：160 kW）。

N=FV/η=,129.76×0.72/0.80≈116.7834 kW-电机实际消耗功率。

K=160/116.78≈1.37＞1.1

经验算,双滚筒双绳牵引单轨吊车电机功率富余系数大于1.1,符合煤安规程要求。因此，选用DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车的功率满足使用要求。

2.4 钢丝绳的选用

（1）依据MT/T988-2006《无极绳连续牵引车》行业标准第5.4.7的规定,绞车滚绳筒上绳衬直径应满足以下要求：抛物线滚绳筒绳衬直径至少应为牵引钢丝绳直径的50倍，因此选用Φ26mm钢丝绳用作牵引。

（2）部分钢丝绳技术参数

公称抗拉强度公称直径/mm近似重量（纤维芯）/（kg/m）1670 1770最小破断拉力（纤维芯）/kN Φ22 1.74 266 282 Φ24 2.15 317 336 Φ26 2.43 372 394 Φ28 2.82 432 458

（3）钢丝绳选型：26NAT6×19S+FC1670SZ372型钢丝绳（GB/T8918）

根据前面所述，选用DS160/160PS型双滚筒双绳牵引单轨吊车的滚筒直径为Φ1400mm，选用Φ26mm的钢丝绳，绳径比为53.85≥50，符合行业标准要求。

（4）钢丝绳强度验算：

由于DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车驱动方式为双滚筒抛物线式，在安装主绳平衡装置后单根主绳上的牵引力为总牵引力的一半，即：F单=F/2=129.76÷2=64.88 kN。

式中：n为钢丝绳安全系数；Qz为钢丝绳破断拉力总和（手册选）；Smax为钢丝绳最大牵引力，kN；Sc为钢丝绳张力初选值，kN。

式中：n为钢丝绳安全系数；Qz为钢丝绳破断拉力总和（手册选）；Smax为钢丝绳最大牵引力，kN；Sc为钢丝绳张力初选值，kN。

符合《煤矿安全规程》中规定：运物时钢丝绳安全系数〔n〕不得小于3.5，运人时钢丝绳安全系数〔n〕不得小于6，从以上计算可以得出所选的Φ26mm钢丝绳在已知的工况条件下能满足安全使用要求。

结论：选用DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车能满足工况条件要求。

3 钢丝绳牵引单轨吊车运行可行性分析

3.1 最大物件运输可行性分析

（1）运输路线：按矿上已定好路线。

（2）巷道高度(H)

按巷道设计图，其尺寸符合运输要求（运输最大物件时能确保离地≥100～300mm）。

3.2 钢丝绳牵引单轨吊车运输系统的优点

钢丝绳牵引单轨吊是利用煤矿上普遍使用的无极绳连续牵引车和国外进口的柴油机单轨吊进行了有机整合形成的一种新的辅助运输方式，有效克服传统地面无极绳连续牵引车带来的地面铺轨繁琐，投入建设费用高，维护难度大，且不能载人运输等缺陷；同时克服了国外的柴油机单轨吊机车投入成本高，噪音和空气污染大、易爆，维护保养费用多难度大等缺陷。具有结构紧凑、重量轻、噪音低、无污染、安全可靠、操作维修方便、巷道利用效率高、使用成本低等特点，极大地提高了生产效率。

钢丝绳牵引单轨吊由无极绳绞车主机、五轮张紧器、双牵引车（由2套储绳梭车、2套超速自动保护安全制动小车组成）、若干起吊梁、运人车以及连接杆、轨道轮组、尾轮、钢丝绳、专用钢轨以及通讯控制电器组成。

轨道直接用链条悬挂在隧道拱形钢架上，或选择锚杆悬挂链子的方式固定轨道，每个固定点只需两根锚杆和一条链子即可固定。起吊梁动力源采用矿井本身的气压源。采用自主创造发明超速自动保护安全制动小车，从而起到安全自动防护作用，实现了矿井物料及乘人吊挂运输。设备安装十分简单，吊轨系统维护量很小，钢丝绳牵引单轨吊车只需要2名司机即可完成运输任务。

钢丝绳牵引单轨吊车是有人跟车驾驶的设备，可全程掌握运行状况，能及时采取措施应对异常情况，实现了运输中的全过程控制，大大减少了辅助运输安全事故发生的概率，实现了好又快的安全生产。牵引车及轨道上各种车辆均采用卡轨式结构，任何时候均不会出现掉道现象；具有双重制动保护功能；主机的制动装置和安全制动小车的断绳制动保护装置。

4 结语

结合阳煤二矿井下巷道实际条件，通过对所选DS160/160PS双滚筒双绳牵引单轨吊车钢丝绳牵引力、安全系数等参数进行精确计算，相关参数符合国家相关规定，能够满足我矿生产需要。钢丝绳牵引单轨吊车不仅可以作为综掘机高效掘进巷道的后配套辅助运输系统，而且也可作为工作面安装的运输系统使用，可以节省工作面安装前的准备时间，这将极大的提高我矿生产效率，为我矿创造了巨大的经济效益。

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