单轨吊选型计算.doc

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单轨吊选型计算

本矿现有一套DLZ110F型柴油动力单轨吊机车担负从副斜井井筒到采区的全部提升运输任务。

其技术参数为驱动单元4+3（7驱），最高功率为81KW；气缸个数为4个；冷却方式为水冷却；自重为6000kg；驱动直径为355mm；最大迁移，最大牵引力为140KN；最高速度为2m/s；转弯半径水平为4m，垂直为8m；吊轨最大倾角30°，机车最大载荷为20吨；MHZZ-16DUO液压提吊梁，最大载重量32吨；单轨吊专用BTS型制动小车；SK-20型小车；小车自重200kg。

经计算现有提升设备能满足该矿达0.90Mt/a生产能力后的辅助提升需要。

1.设计依据

1）矿井年产量：

0.90Mt/a；

2）工作制度：

330d，16h；

3）井筒特征：

斜长：

220m，倾角：

0-25°；

一采区材料下山长度：

650m，倾角：

0-21°；

首采区工作面回风顺槽长度：

850m，倾角：

0-5°；

井底车场长度：

200m；

最大输送距离：

1920m，最大倾角25°；

4）提升方式：

单轨吊车；

5）散矸容量：

1.6t/m3；

6）最大班提升量：

材料及设备每班3箱；

矸石提升每班3箱；

每班下放炸药、雷管量各1箱；

每班其他作业人数：

2箱/班；

配置4个3m3自卸式集装箱，每个集装箱重量860kg；

最大件为端头液压支架分体件，最大件重16t；

最大班下井人数：

80；

2.单轨吊运输能力计算

1）列车牵引能力理论计算

列车在牵引状态时，机车的牵引力F（单位N）与列车的静阻力和惯性力是平衡的。

F=Wo+Wi+Wa

式中：

Wo一基本阻力，N

Wi一坡道阻力，N；

Wa一惯性力，N。

Wo=（P+Q）g.ω

式中：

P一列车质量（机车自重6000kg、起吊梁2000kg、司机体重150kg、制动车400kg）；

Q一货物重量（运输最重件重量：

取液压支架分体后最大件质量16000kg）

g一重力加速度，取9.81m/s2；

ω一列车运行阻力系数，取0.02。

按上坡时计算。

式中：

i一单轨坡度，井筒倾角为a=25°，即i=tg25°=0.466.

Wa=（P+Q）γ.a

式中：

γ一惯性系数；

a一列车运行加速度，运输最大件时取0.1m/s2。

式中：

J一每个承载轮对其轴的转动惯量，2kg.m2；

R一承载轮半径，0.175m；

Gc一承载物体（包括吊运梁自重2000kg）质量，24550kg；

上坡牵引最大件（16000kg）条件下所需理论牵引力F为：

F=Wo+Wi+Wa=119721.5N=119.72KN

2）单轨吊车型号选择

根据副斜井的倾角a=25°运量要求及运输液压支架时的最大上坡条件下的计算载荷Q=16000kg，选择DLZ110F-II型单轨吊车，其技术参数为驱动单元4+3（7驱），最高功率为81KW；气缸个数为4个；冷却方式为水冷却；自重为6000kg；驱动直径为355mm；最大迁移，最大牵引力为140KN；最高速度为2m/s；转弯半径水平为4m，垂直为8m；吊轨最大倾角30°，机车最大载荷为20吨；MHZZ-16DUO液压提吊梁，最大载重量32吨；单轨吊专用BTS型制动小车；SK-20型小车；小车自重200kg。

3）单轨吊的选型计算

根据矿井材料设备的需用量和掘进的矸石量，计算单轨吊机车台数，并校核机车牵引力和防滑条件。

（1）运送材料、设备、矸石的列车次数：

机车往返一次运行时间：

式中：

Ty一机车往返一次运行时间，min；

L一平均运距，1920m；

Vp一机车运行速度，1.6m/s；

Ks一速度影响系数，取0.8。

机车往返一次全部时间：

T=Ty+Tf=58min

式中：

T一级车往返一次全部时间，min；

Tf一装载与调车辅助时间，8min。

（2）运动下井人员的列车次数

运送人下井时间：

式中：

Tr一从乘车点之下车点时间，min；

运送人员的所需用全部时间：

TR=Tr=Tsx=28min

式中：

TR一包括上下人时间的全部运行时间，min；

Tsx一人车上下人时间，3min。

运送人员往返时间：

T′R=2TR=56min

每班运人需用每班列车数：

式中：

nR一每班运人需用列车数，列/班；

AR一最大班下井人数，80人；

ZR一列车乘车人数，40人。

（3）机车总台数

运送材料、设备、矸石的机车工作台数N：

式中：

N一机车工作台数，台；

n一每台机车一班可往返次数。

运送人员的机车台数：

根据运送人员和运送材料、设备、矸石的要求，考虑备用20％，总台数为3台。

（4）机车牵引力计算

运送人员需用牵引力：

F1=（P1+nrP2+nrZRP4+P5+P8）×（sina+ωcosa）g=51.66KN

式中：

F1一运送人员所需牵引力，KN；

P1一机车质量，6000kg；

P2一人车质量，1200kg；

P4一单人质量，75kg；

P5一制动车质量，400kg；

P8一司机体重，2×75kg；

nr一每列车牵引人车数，2辆；

ZR一每辆人车乘车数，20人；

ω一机车运行阻力系数，取0.02；

a一线路最大坡度，25°。

运送矸石时，若采用吊运梁吊挂集装箱运输则需用牵引力：

F2=（P1+ngP3+P5+n1P6+ngP7+P8）×（sina+ωcosa）g=62.3KN

式中：

F2一运送矸石所需牵引力，KN；

P3一矸石集装箱质量，860kg；

P5一制动车质量，400kg；

P6一吊运梁质量，2000kg；

P7一矸石集装箱装载质量，5000kg；

ng一每列车牵引集装箱数，1辆；

n1一每列车悬挂吊运梁数，1组。

运送液压支架需用牵引力：

F3=（P1+P5+P6+P8+P9）×（sina+ωcosa）g=106.14KN

式中：

F3一运送液压支架所需牵引力，KN；

P5一制动车质量，400kg；

P6一吊运梁质量，2000kg；

P8一司机体重，2×75kg；

P9一液压支架质量，16000kg。

运送其它材料时，需用牵引力均小于以上情况，不再计算。

DLZ110F-II型7驱单轨吊车，最高功率为81KW；驱动胶套轮与单轨吊轨道摩擦系数为0.4，最大牵引力为140KN；经以上计算，矿井单轨吊运输所需最大牵引力106.14KN小于单轨吊机车最大牵引力140KN，满足需求。

（5）机车防滑计算

DLZ110F-II型7驱单轨吊车，保险制动和停车制动装置为失效安全型，当机车出现故障时，制动装置自动抱死。

运送液压支架时下滑力为：

F4=（P1+P5+P6+P8+P9）×（sina-ωcosa）g=97.42KN

运送矸石时：

F4=（P1+ngP3+P5+n1P6+ngP7+P8）×（sina-ωcosa）g=57.18KN

运送人员：

F4=（P1+nrP2+ZRnrp4+P5+P8）×（sina-ωcosa）g=47.42KN

计算结果取大值，即为F4=97.42KN。

防滑系数K，按下式计算：

式中：

K一防滑系数；

FZ一机车制动力，额定210KN；

机车重载下坡时的制动减速度和制动距离的核算

经上述计算，矿井单轨吊重载运输所需牵引力为单轨吊机车运输液压支架时最大，因此最大载荷为运输液压支架分体重量，最大坡度为25°，其加速度和制动距离计算如下：

FZ+FO-FG=ma

FO=（P+Q）g.ω=（8550+16000）×9.81×0.02=4816.7KN

FG=（P+Q）gsina=（8550+16000）×9.81×sin25°=101.78KN

a=4.6m/s2

s=V2/2a=0.822m

式中：

FZ一制动力210KN；

FO一列车运行阻力；

FG一惯性力

m一机车与支架总重量，24550kg；

V一速度，2.75m/s；

a一制动减速度，m/s2。

因此，单轨吊机车在最大荷载16000kg、最大坡度为25°时以最大设计速度2.75m/s向下运行时，制动力矩为0.822m，小于2.75m/s×6s=16.5m，满足要求。

功率验算

经上述计算DLZ110F-II型7驱单轨吊车，在矿井最大坡度25°向上运输最大荷载16000kg液压支架分体件时，以最大速度0.5m/s运行时，所需最大牵引力106.14KN，所需功率为：

P=kFv=1.2×106.14×0.5=63.68KW＜81KW满足要求。

k一富裕系数，取1.2。

连接装置主要受力部件以破断强度为准的安全系数必须满足运人时不小于13，运物时不小于10。

该提升设备能满足要求。

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