斜井常闭式防跑车装置设计说明书.docx
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斜井常闭式防跑车装置设计说明书
题目：
斜井常闭式防跑车系统的设计
院系专业：
机械工程及自动化
姓名：
唐晓燕
指导老师：
韩振铎
完成时间：
2007-11-23
一设计任务书·······························第3页
二摘要·····································第4页
三防跑车机构的组成·························第5页
四挡车栏的设计计算·························第7页
五防跑车的电气控制·························第14页
六端面摩擦缓冲器的设计·····················第15页
1、钢丝绳及压绳板的选择计算·············第19页
2、卷筒的设计计算························第21页
3、摩擦片的设计计算······················第24页
4、制动片的计算··························第27页
5、轴套的计算····························第28页
6、轴的计算······························第31页
7、调力螺母的计算························第32页
8、支座··································第33页
七设计心得·································第36页
八参考文献·································第37页
一设计任务书
题目：
防跑车装置的设计
1、设计条件
1）机器功用针对斜井跑车事故的防护装置，
当矿车跑车时，使挡车栏实现可靠拦截，避免事故的
发生。
2）工作情况常闭式
3）运行要求可靠性较高
4）生产批量小批生产
5）生产厂型小型机械厂
2、原始数据
发生跑车时的冲击能量E=1
6
10J
矿井原始参数
斜井跑车的自然条件设定：
斜井倾斜度设定为30
斜井跑车的总质量：
串车规定最多为6辆，每辆满载时的质量位2000Kg，总质
量为12000kg。
变坡点与挡车栏的距离设定为30m。
绞车最大提升速度为2.8m/s。
3、设计内容
1）总体结构2）缓冲器各部分结构组成3）系统图、安
装图、零件图总量为零号图纸
二摘要
矿井轨道运输是煤矿生产的重要组成部分，高效
的运输系统对于煤矿安全生产具有重要意义。
据统计
运输事故是仅次于顶板事故的第二大事故，其中串车
运行中因断绳、脱销、连接装置断裂等原因造成串车
与主提升钢丝绳脱离跑车事故占运输事故的22.1%，因
此对煤矿斜井跑车事故进行有效的预防十分必要。
本系统是针对斜井跑车事故的防护装置，其工作
方式为常闭式。
常闭式跑车防护装置是目前可靠性较
高的安全设施，它由以下几部分组成：
主控箱，车位、
车速监测传感器，主提升绳滑轮绳压传感器，柔性挡
车栏、挡车栏提升机，语音报警显示屏，摩擦片式缓
冲吸能器。
挡车栏处于经常关闭状态，当串车以正常
速度到达挡车栏上方监测位置时挡车栏自动升起。
串
车通过后到达挡车栏下方监测位置后挡车栏自动下
落。
当矿车超速（跑车、溜车）时，监控系统通过对
矿车速度和主提升绳滑轮处的压力监测使挡车栏实现
可靠拦截，避免事故的发生。
三防跑车机构的组成
防跑车机构的构成如图-1所示，
1、缓冲器2、钢丝绳卡3、缓冲器引出端钢丝绳
4、挡车栏绳网钢丝绳5、挡车栏支架6、挡车栏绳网架
7、挡车栏提升机
由挡车栏提升机、挡车栏提升限位传感器、脱扣器、柔性挡
车栏、摩擦片式缓冲吸能器等部分组成。
其工作原理是：
当发生
跑车事故时，矿车撞击挡车栏，脱扣器开口销受剪切力切断，脱
扣器内传感器动作，主控PLC收到这一信号后发出报警保护命令，
语音报警显示屏发出报警信号，各道挡车栏均处于下放到位状态。
与挡车栏相连的缓冲器通过克服自身摩擦力旋转将拦车绳网传过
来的拉力吸收，从而实现对事故矿车的缓冲制动。
1、挡车栏提升机驱动系统的选型
电动机：
YB90L-4（B3）型。
其基本参数有：
工作电压：
660V
额定功率：
1.5KW
同步转速：
1500r/min
额定转速：
n1=1400r/min
转动惯量：
0.0080kg/mm
满载时的电流：
2.10A
效率因数：
0.79
效率：
79%
重量：
37㎏
输出轴直径：
24㎜
减速器：
CW-80-31.5-I型。
其基本参数有：
公称传动比：
i=31.5
额定输入功率：
P=2.08kw
额定输出转矩：
T=299N.m
输入轴直径：
24mm
输出轴直径：
38mm
n1
i
1400
31.5
44.444r/min
输出转速：
n2==0.74r/s
联轴器：
HL2型弹性柱销联轴器
YL7型凸缘联轴器
轴承：
轴承型号为61808
轴承座：
轴承座型号为HZ045
键：
普通平键b×h=8×7
底座：
选择10mm厚的钢板作为驱动系统的底座。
滚筒设计：
外径：
300mm内径：
280mm挡绳缘宽、高分
别是8mm、10mm。
校核驱动系统的选型：
要求系统在3—4秒内提起1800mm
的距离.即600mm/s
滚筒转速：
44.444r/m根据滚筒内径：
280mm得出周长：
879mm
故得知绞车的线速度为:
0.74×879=6500mm/s。
满足设计要
求。
2、挡车栏提升机安装布置图：
四挡车栏的设计计算
1、挡车栏缓冲能量计算
斜井跑车动能量计算
受力分析如图2所示，
斜井矿车受到重力G和滚动摩擦力f＇作用，并在惯性力f
的作用下下滑。
矿车重力：
G=mg=12×104N
矿车滚动摩擦系数：
这里取η=0.03；
斜井倾角：
α≤30°
这里取E=1MJ的冲击能量
2、钢丝绳的选择
钢丝绳的选择计算是设计中的关键环节之一。
钢丝绳在运转
中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力，动应力、
弯曲应力、扭转应力、和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝
绳的性能。
我国是按《煤炭安全规程》的规定来设计的，其原因
是：
钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。
挡车栏处选用型号6×19（b）+FC，抗拉强度1570MP,最小Vk=15.57
破断力516KN，直径26mm的钢丝绳。
m/s
Lp=25m
3、跑车速度的计算α=30°
矿车发生跑车后，在重力的作用下沿斜井加速运动，到达挡
车栏处的速度vk和所需时间t的计算。
0.01
①矿车从静止状态下（初速度为零）发生跑车时速度计
算：
挡车栏处的速度vk
22L
vk及gn（sincos）有由P
vk2gnLP（sincos）
式中LP——矿车从跑车点到挡车栏处的距离，mt1=3.22s
——斜井的倾角度
——钢轨与矿车车轮之间的滚动摩擦系数，
一般取0.01
g
n
——重力加速度，取
g9.80665
n
m
2
/s
跑车所需时间t1
由
2L
P
t1有
v
k
t
1
g（sin
n
2L
p
cos）
=
2
31.6（0.5
25
0.01
32）
=3.22s
不同倾角和跑车距离时的车速，列于下表
α5°8°10°15°20°25°30°
LPVk
52.763.584.004.945.746.376.96
83.504.535.076.257.268.058.80
103.905.065.676.988.129.009.84
11.1
154.786.196.948.569.9412.05
3
12.1
185.246.797.619.3710.8913.20
8
12.7
205.537.158.019.8811.4813.92
3
13.6
235.937.678.5910.5912.3114.93
5
14.2
256.788.008.9611.0412.8415.57
4
②矿车以初速度v0发生跑车时速度计算
挡车栏处速度
’
v
k
’
2’2
由vkv2aLp
0
及gn（sincos）有
’
v
k
2g
n
L
P
（sincos）
2
v
0
29.825sin30cos302.5
15.71m/s
跑车所需时间
由
t
1
2L
P
’有
vv
k0
t
1
2g
n
L
P
（sin
2L
p
cos）
2
v
0
v
0
225
29.825sin300.01cos30
2
31.7
12.2
12.8s
4、挡车栏动作指令提前量的确定
常闭式防跑车装置，需要确定矿车运行到挡车栏前多长距离
发出挡车栏开启的信号。
或者测速装置安装位置与挡车兰之间的
合理距离。
这是有效地阻挡跑车的重要参数。
①挡车栏提起与落下时间t2
挡车栏的提起一般有两种情况：
垂直提起，旋转提起。
本方
案采用垂直提起。
则
垂直提起时间：
H
t
t2；s
v
t
式中Ht——提升高度，m
Vt——提升速度，m/s,
vt
n'D
'D
601000
'nir
1
n’----绞车卷筒转速,56/min
n1400
25
D-----绞车卷筒直径,200mm.
得:
56200
v=0.586
t
601000
m
s
②挡车栏动作提前量的确定
L
0vts
120
式中v1——绞车下放矿车的速度，m/s；
S0——富裕常数，m取决于挡车栏的可靠度和绞车安
全保护装置的灵敏度，通常取S0=1.5～2.5m
5、跑车作用于挡车栏上的冲击力：
作用于车挡上的冲击力是设计车挡和吸能制动器的主要依
据，矿车与车挡的冲击力计算有两种情况。
Pj=200KN
①按一辆矿车计算冲击力
串车与车挡相撞，按一辆矿车相撞的情况计算作用于车挡上
P=185.7K
的冲击力，这是目
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