煤矿架空乘人装置选型设计计算

李彦堃

（中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300130）

0.概述

架空乘人装置是煤矿井下运人的特殊装备，该设备是由驱动装置、牵引钢丝绳、托（压）绳轮、乘人装置、张紧装置、安全保护装置等组成。通过电动机带动减速机上的摩擦轮作为驱动装置，采用钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳靠拉紧装置进行张紧，沿途依托绳轮支撑。解决了矿山井下长距离、大垂度运送人员问题，缩短职工上下班时间，减轻劳动强度，提高工作效率，实现了长时间连续运输，具有高效、安全易操作、维护量小等特点[1]，是煤矿井下运送人员的首选设备。

本文根据某煤矿斜巷全长860m，巷道底板倾角16°，最大班下井人数120 人，进行架空乘人装置选型设计计算。

1.选型计算

1.1 运输效率计算

式中：v—牵引钢丝绳运行速度，v=1.12m/s；λ—吊具间距，λ=15m。

1.2 最小张力计算Smin

预选钢丝绳型号6×19S-φ20，单位质量qo=1.47kg/m，公称抗拉强度1670MPa。

式中：C—钢丝绳的扰度系数，取C=1000；g—重力加速度，取g=9.81m/s2。

1.3 张力计算

运行受力分析详见图1，架空乘人装置主要计算以下4 种工况：

图1 运行受力图

1.4 驱动电机功率的计算

动力运行时，驱动电机功率PA：PA=Kb×(S1-S2)v/1000×η=37kW。

式中：Kb—电动机功率备用系数，取Kb=1.15 ～1.6；η—传动效率，取η=0.8。

制动运行时，驱动电机功率PA'：PA'=Kb×(S1-S2)vη/1000=23.7kW。

选用驱动电机功率为37kW 满足要求。

表1 架空乘人装置各工况驱动轮抗滑计算结果

1.5 制动器选型计算

（1）高速端制动器。

根据电动机功率机计算：TC=9550×PA/n=361N·m

式中：TC—计算转矩；n—工作转速，取n=980r/min。

选制动器型号为BYWZ5—315/80，最大制动力矩1000N·m，为所需制动力的2.8 倍，满足要求。

（2）低速端轮边制动器。

负载牵引力F=S1-S2=17614N，选轮边制动器型号为YLBZ25-160，其额定制动力42kN，为负载牵引力的2.4 倍。

2.安全技术指标校核

2.1 驱动轮抗滑校验

动力运行：S1-S2＞0，S1/S2≤eμα。

制动运行：S1-S2＜0，S2/S1≤eμα。

式中：e—自然对数的底数；μ—驱动轮绳槽与钢丝绳之间的摩擦系数，取值μ=0.25；α—钢丝绳在驱动轮上的包角，取值α=180°；eμα取值为2.19。

各工况驱动轮抗滑计算结果如表1 所列。

2.2 牵引钢丝绳安全系数

钢丝绳安全系数：K=[Sk] / S1=267/37.178=7.2＞6。

式中：[Sk] —钢丝绳钢丝破断拉力总和，[Sk]＝267kN。满足要求。

3.结语

通过架空乘人装置的选型计算和安全技术指标校核，确定所选驱动电机、牵引钢丝绳、制动器等设备参数，确保了矿井安全生产，降低职工工作强度，提高工作效率，并对类似架空乘人装置选型设计提供一定参考价值。