长城煤矿猴车方案设计说明书.docx
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长城煤矿猴车方案设计说明书
RJY75-24°/1030
煤矿架空乘人装置
设计方案
贵阳高原矿山机械有限公司
设计方案
一、设计方案及说明
1、巷道原始资料
1.1斜长约1030米
1.2平均坡度22度（a=sin-1头尾高差/巷道全长）
1.3最大坡度24度
1.4上平巷长20米
1.5下平巷长30米
1.6断面（头、尾、中间巷）
1.7巷道支护情况（主、副、出风井实测图等）
1.8用户其他要求
2、设计方案
2.1主要参数的选择，计算的结果：
2.1.1运行速度1.13m/s。
2.1.2单边（上或下）运人效率：
340人/小时
2.1.3单边最大同时乘人数：
86人
2.1.4钢丝绳最大受力71KN（一般为S1）
2.1.5驱动力33KN（S1～S2）
2.1.6选用钢丝绳型号6*19Sφ26-1770—右交，无油。
2.1.7钢丝绳安全系数：
7.1
2.1.8驱动轮衬垫比压：
T1+T2/D·d=261N/cm2
2.1.9计算驱动功率：
63KW
2.1.10所选电机型号：
YB2-315S-6 75KW
2.1.11驱动轮直径φ1.6米
2.1.12变速器型号：
B3HV11-71
2.2我国《煤矿安全规程》（2011年版）中对架空乘人装置有关规定如下：
第368条第
（二）款要求：
“蹬座中心至巷道一侧的距离不得小于0.7米，运行速度不得超过1.2米/秒，乘座间距不得小于5米”。
第416条第（三）款：
“井下架空乘人装置的主导轮和尾导轮、围包角大于90oC的天轮”，其直径不得小于钢丝绳直径的60倍。
第400条规定：
“架空乘人装置钢丝绳悬挂时的安全系数的最低值为6”。
2.3设计说明
2.3.1电机功率
计算驱动功率为63KW，考虑增加运量、速度、变坡多等因素选定电机功率为75KW。
2.3.2由计算可知选用钢丝绳6*19Sφ26-1770—右交钢丝绳，其安全系数为7.1。
为加大驱动摩擦系数，要求绳不涂油，钢丝涂增摩剂。
2.3.3根据主动轮与钢丝绳直径，本方案选用驱动轮直径为1.6米。
2.3.4横梁的安装方式
一、下图为贯通梁。
安装中有一端掏洞为梁插入壁深的2倍，但该方式牢固可靠，外形整齐，条件允许者为首选方式。
二、下图为有支座安装方式。
一般适用煤巷通过锚杆插入较长的深度，以保证横梁的稳定性。
在一定的巷道条件下，如岩巷巷道低矮情况，支座也可采取下图形式。
四、下图为锚杆支撑梁，要求顶部岩石较好，施工难掌握，但节省材料，适用巷道低矮。
横梁的安装方式视巷道围巷情况、用户的具体需要具体决定。
贵矿选用第种横梁。
2.4主要部件介绍
本方案确定驱动装置结构形式为单槽架空驱动装置。
该驱动装置主要包括防爆主电机、防爆液力推杆制动器、轮边制动器、连轴器、硬齿面减速机、驱动轮及机架；主要特点为：
结构紧凑、运行平稳，双重制动，安全可靠。
减速机为硬齿面减速机，齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面硬度达HRC58-62，齿轮均采用数控磨齿工艺，精度高，接触性好，精度达到6级；运转平稳，噪音低，体积小，重量轻；传动效率高达95%（蜗轮蜗杆为70%）；使用寿命长：
寿命是蜗轮蜗杆减速机的2倍以上；驱动轮衬块为德国技术生产的K25硬橡胶轮衬，该轮衬摩擦系数大、耐磨性好。
G-1型固定抱索器：
结构简单实用，适用速度小于1.2m/s
变坡点使用大直径250mm双托轮：
使用多托绳轮组（双托轮或四托轮），受力均匀，自动调节定位，适用于不同的变坡情况。
轮衬为聚安脂材料，耐磨弹性好，寿命是橡胶材质的2倍
变坡点还设有掉绳保护装置（即捕绳器），一旦钢丝绳掉道发生，捕绳器捕绳后猴车自动停车，确保矿工人身安全。
托压轮装置：
适当安装托压轮能使钢丝绳不易掉道。
轮衬具有耐压、耐油、耐磨、阻燃、防静电等性能。
尾轮装置：
一般采取架空安装，结构简单、运行平稳。
吊椅防过摆装置：
该装置能有效防止吊椅因左右摆动较大时，托绳轮卡住吊椅而将人向上翻转造成人身伤害事故。
张紧收绳装置：
能自由调节迂回轮和重锤位置，并根据索道的负荷，自动调节钢丝绳的拉力，确保猴车有足够的牵引力，避免索道打滑和飞车的现象发生，只要1人扳动小绞车手轮收绳，即可调整重锤高度，操作简便。
紧急停车装置：
在架空乘人装置运行的沿途中，设置突发事件的紧急停车装置，以确保乘人安全。
YLBZ液压轮边制动器通过制动驱动轮来实现猴车的安全制动，主要特点有：
碟簧液压缸性能优良，严格按照GB/T15622-1995设计、生产、制造；
采用常闭式设计，液压站驱动施力于碟形弹簧而释放，安全可靠； 结构紧凑，造型美观；
设置限位开关，进行联锁保护；
无石棉摩擦片性能稳定，安装结构形式新颖独特，更换方便； 制动块动作采用连杆结构，确保制动器松闸时摩擦片平面各处与车轮端面间隙均等。
消除以往松闸状态摩擦片附贴制动轮现象；
架空乘人装置电控系统
PLC可编程电控箱
液晶触摸屏操作台
下车语音提示箱
架空乘人装置电控系统功能说明
1.本控制系统按照GB3836.1-4-2000及有关煤矿行业标准设计。
此系统由驱动电机的控制开关、制动油泵控制开关以及KXJ1-1.5/127型矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱、TH1-0.5/24型矿用本质安全型电气操作台、外围传感器和信号开关等部分组成。
主电控箱采用日本三菱/西门子PLC，实现可编程控制，操作台配有液晶触摸屏，能中文和模拟图形动画显示。
2、保护功能
1）、机头、机尾越位保护：
当人员乘坐吊椅上下井越位进入机头或机尾的禁止部位点时，系统自动停机并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的故障。
2）、全程紧急停车保护：
在架空乘人装置的中心线每间隔50米装有紧急停车拉线开关1个，并由钢丝绳连接起来。
当巷道内有紧急情况时，在沿线的任意一个地方只在拉动该钢丝绳，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时显示窗将显示“急停故障”。
3）、过速飞车保护：
在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的20%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“过速保护”。
4）、欠速打滑保护：
在系统运行中，速度传感器检测到的运行速度超过设定速度的30%时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“欠速保护”。
5）、脱绳保护：
在系统运行中，当钢丝绳脱落时，触碰脱绳保护开关，架空乘人装置自动停车。
6）、配重限位保护。
该保护开关是用于防止配重落地而使系统失去张紧力的保护装置。
7）、变坡点掉绳保护：
当钢丝绳从托绳轮上往下掉落时，安装在变坡点的捕绳轮会自动捕绳，架空乘人装置同时自动停机。
8）、钢丝绳寿命保护：
钢丝绳在长期运行中出现断绳现象后，这时尾轮会迅速向后滑动，并触动断绳保护装置，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警，同时窗口显示断绳保护。
9）、吊椅防过摆保护装置：
当乘坐人员在乘坐途中未遵守安全守则，导致座椅横向摆动过大，吊椅防过摆保护装置能减小吊椅摆动,能防止吊椅过托轮时被托轮挂住。
10）、制动器失效保护：
在系统启动后，制动器失效保护开关检测到制动器没有打开时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“制动器失效保护”。
11）、减速机油温保护：
在系统运行中，温度传感器检测到减速机油温升温超过设定值时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“减速机油温保护”。
12）、减速机油位保护：
在系统运行中，油位传感器检测到减速机油位低于设定值时，架空乘人装置能自动停止运行，并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的“减速机油位保护”。
以上任一安全保护项目发生时，控制系统自动检测信号，架空乘人装置立即停车，同时发出声光报警，显示屏上显示安全保护项目。
只有消除故障后，系统才会解除闭锁和重新启动运行。
3、自动控制系统的运行方式控制
架空乘人装置具有三种机能运行模式：
即连续运行、间断运行、自动停止运行。
1）、连续运行：
当上下班人员高峰时段，启动连续运行模式，24小时不间断的运行。
2）、间断运行：
当有零散人员上下井时，启动间断运行模式。
只要有人在机头或机尾上车点乘坐猴车，控制系统感应后自动开车，等最后上车的人下车后延时自动停车。
实现无人职守功能。
3）、停止运行：
当没有人员上下时，架空乘人装置处于停止运行状态。
4、增配功能
1）、语音提示箱：
上下车点安装语音提示（“前方到站，准备下车”）装置。
2）、字幕显示器：
能够显示站台，提醒乘坐人员下车。
3）、MP5音乐播放系统：
主机配有大屏幕液晶显示屏，具有视频播放、沿线通讯、打点功能、开车预警，沿线布置大功率高品质音乐播放音箱，实现沿线背景音乐、安全宣传语等内容播放。
4）、变频调速：
实现系统运行速度的调节，提高运行效率，节约能源。
2.5计算说明书
架空乘人装置设计算说明书
一
已知参数
1
斜长（m）=
1030
S1
2
坡度（°）=
22
二
主要参数的确定
1
预选电动机
YB2-315s-6，75KW，Ne=980转/分
2
预选驱动轮直径（m）
1.60
3
预选减速机（减速比）
71.0
钢丝绳运行速度（m/s）V=
V=K×（∏D/60）×Ne/i
1.13
钢丝绳运行时蠕动系数K=
0.98
4
预选钢丝绳（重量）
2.49
6×19S-φ26，q0=2.49kg/m
5
设定乘座间距（m）L1=
12
运输效率（人/小时）=
Qr=3600×V/L1
340
6
托轮间距（m）L2=
8
7
驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数μ
0.25
8
牵引绳在驱动轮上的围包角α
180
三
牵引钢丝绳张力的计算
1
最小点张力的计算
Smin=C×q0×g
Smin——最小张力点的张力，N
C——钢绳的挠度系数
1000
q0——预选牵引钢绳的每米质量
2.49
g——重力加速度
9.8
Smin=
24402
N
2
各点张力的计算
①
当下放侧无人乘坐而上升侧满员时（动力运行状态）：
线路运行阻力：
W4-1=[q+（Q1+Q2）/L1]×（ωcosα+sinα）Lg
46259
N
W2-3=[q+Q2/L1]×（ωcosα-sinα）Lg
-13442
N
各点张力：
S3=Smin=
24402
N
S4=1.01S3=
24646
N
S1=S4+W4-1=
70905
N
S2=S3-W2-3=
37844
N
驱动力=S1-S2=
33061
N
式中：
q——每米钢丝绳质量
Q1——每人人体重量加带物重，取Q2=95kg
Q2——每把吊椅重量，取Q2=15kg
ω——牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运动时，取ω=0.02；制动运动时，取ω=0.02。
L——井筒斜长
②
当下放侧满员而上升侧无人乘坐时（制动运行状态）：
线路运行阻力：
W4-1=[q+Q2/L1]×（ωcosα+sinα）Lg
14842
N
W2-3=[q+（Q1+Q2）/L1]×（ωcosα-sinα）Lg
-41895
N
各点张力：
S3=Smin=
24402
N
S4=1.01S3=
24646
N
S1=S4+W4-1=
39488
N
S2=S3-W2-3=
66297
N
四
驱动轮防滑校验
当下放侧无人乘座而上升侧满员乘座时，处于动力运行状态：
且S1-S2＞0，S1/S2=
1.87
＜eμα（2.19），符合要求。
且S1-S2＜0，S2/S1=
1.68
＜eμα（2.19），符合要求。
式中：
钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数取μ
0.25
α——钢丝绳在驱动轮上的围包角。
五
电动机功率的计算
1
动行运行时，
Ne=K（S1-S2）v/1000η
62.44
kw
式中：
K为电动机功率备用系数，一般取
1.50
η——传动功率，取
0.90
2
制动运行时：
Ne=K（S1-S2）v/1000η
50.63
kw
选取电动机型号为YB2-315S-6,功率=
75
kw
六
牵引钢丝绳计算
m=Sk/Smax
式中：
Sk—钢丝绳破断拉力总和
φ26
钢丝绳其最小破断拉力=506000N
Smax——最大张力点张力
m—钢丝绳的安全系数，m=
7.14
>6，符合要求。
七
拉紧力的确定
Si=S3+S4=
49048
N
拉紧力为
49048.02
N
八
拉紧行程确定
Li=0.005L*2=
12
m
考虑富裕系数，最终确定L=13m。
13
九
驱动轮衬垫比压
T1+T2/D•d=
261
N/cm2
十
减速机的效核
1
设备运行输出扭矩：
T=
（S1-S2）*D/2
N/m
26449
N/m
设计选定减速机为B3HV11-71：
额定输出扭矩为：
56700>2T,满足要求
2
设备运行输出功率：
P=
T*n/（9.55*i*0.98）1000kw
39
kw
减速机额定功率为：
84>2P,满足要求
十一
制动器的选型：
制动器的最大制动力应不小于额定制动力的2倍
1
根据电机功率计算制动扭矩为：
T=9550*（Pw/n）N.m
731
N.m
2*T=
1096
N.m
上式中：
T—计算扭矩，N.m;Pw—驱动功率，kw;n—转速，转/分
选定制动器为：
DYW-400/1200,制动力为1800N.m，符合要求
2
安全闸的选型：
安全闸的最大制动力矩不小于额定负荷力矩的2倍。
预选安全闸型号为YLBZ-63
其最大夹紧力为:
110000
N
其制动力矩为:
M2=2*N*f*Rm
N.M
66000
N.M
式中：
N—夹紧力,N;f—闸瓦制动盘的摩擦系数,取f=0.4；Rm—制动盘的平均摩擦半径（m）
2倍额定负荷力矩为：
2T=
52898
N.M
因M2>2T所选安全闸符合要求
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