煤矿可摘挂抱索器架空乘人装置设计计算综述.docx

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煤矿可摘挂抱索器架空乘人装置设计计算综述

煤矿可摘挂抱索器架空乘人装置

（RJKY37-11/556）

设计计算书

根据提供的巷道技术参数,经双方商定,选择可摘挂抱索器架空乘人装置,具体设计方案见总图,设计依据和计算如下:

一、已知参数

坡度：

11°

斜长:

476（m）

吊椅间距:

λ1=15（m）

电动机:

YB2型,Ｎe＝980（r／min）

每米钢丝绳重量：

q0=1.47（kg/m）

钢丝绳抗拉强度：

〔б〕＝1670（MPa）

钢丝绳直径：

d＝φ20（mm）

二、主要参数的确定

１、按实际巷道条件，所以选取直径为1200mm的驱动轮和尾轮。

2、选配减速器速比：

根据实际情况和业主要求，常用的速比i=63，核算实际运行速度：

V=K×（πD／60）×Ne／i

=0.98×（3.14×1.2/60）×980/63=0.96（m/s）

符合《煤矿安全法规》要求（V≤1.2m/s）

3、实际运输能力

Q实＝3600×V/λ１

＝3600×0.96/15＝230（人／h）

4、托轮间距：

λ２＝0.85λ１

＝0.85×15＝12.75（m）

取λ２＝8（m）

5、托绳轮直径D3的确定

D3=（7～12）d取D3＝8d则

D3＝8×20

＝160（mm）

选取直径为180mm的托绳轮.

三、按GB50127-2007《架空索道工程技术规范》标准中7.3.4的规定,

计算钢丝绳的牵引力

1、运载索（即牵引钢丝绳）的最小拉力,不宜小于重车重力的20倍。

重车重力计（每位乘员950N.吊椅（含抱索器）取150N）

最小点张力的计算:

Ｓmin＝Ｃ×q0×g

式中Ｓmin――最小张力点的张力，Ｎ；

Ｃ―――钢丝绳的挠度系数，取Ｃ＝1000；

q0―――预选牵引钢丝绳的每米质量，1.47kg/m；

g―――重力加速度，g＝9.8m／Ｓ２。

Ｓmin＝1000×1.47×9.8＝14406（Ｎ）

乘人装置的运动简图如下：

Ｑ１――人员及载物重量,取95kg

（人均体重取75kg、载物20kg）

Ｑ２――每把吊椅重量.取15kg

ω――牵引钢丝绳运行阻力系数，取ω＝0.02

Ｌ――井筒斜长

Tmin――运载索（即牵引钢丝绳）的最小拉力

G――重车力

2、驱动轮各点张力的计算

①当重车上行，空车下行时：

（动力运行状态）

线路运行阻力（Ｗ4－1）：

下式中：

q0――每米钢丝绳质量

Ｑ１――人员及载物重量,取95kg

（人均体重取75kg、载物20kg）

Ｑ２――每把吊椅重量.取15kg

ω――牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运行时.

取ω＝0.02;制动运行时.取ω＝0.015

Ｌ――井筒斜长

斜巷上的阻力为（Ｗ4－1）:

Ｗ4－1＝［q0+（Q１+Q２）／λ１］×（ωcosα+sinα）Ｌg

＝（1.47+110/15）×（0.02xcos110+sin110）×476×9.8＝8642（N）

Ｗ2－3＝［q0+Q２／λ１］×（ωcosα-sinα）Ｌg

＝（1.47+15/15）×（0.02xcos110-sin110）×476×9.8＝-1972（N）

所以各点张力：

Ｓ３＝Ｓmin＝14406（N）Ｓ４＝1.01Ｓ３＝14550（N）

Ｓ１＝Ｓ４＋Ｗ４－１＝14550＋8642＝23192（N）

Ｓ２＝Ｓ３－Ｗ２－３＝14406＋1972＝16378（N）

②当空车上行，重车下行时：

（制动运行状态）

线路运行阻力：

Ｗ4－1＝［q0+Q２／λ１］×（ωcosα+sinα）Ｌg

＝（1.47+15/15）×（0.015xcos110+sin110）×476×9.8＝2368（N）

Ｗ2－3＝［q0+（Q１+Q２）／λ１］×（ωcosα-sinα）Ｌg

＝（1.47+110/15）×（0.015xcos110-sin110）×476×9.8＝-7231（N）

各点张力：

Ｓ３＝Ｓmin＝14406（N）Ｓ４＝1.01Ｓ３＝14550（N）

Ｓ１＝Ｓ４＋Ｗ４－１＝14550＋2368＝16918（N）

Ｓ２＝Ｓ３－Ｗ２－３＝14406＋7231＝21637（N）

③当重车上行，重车下行时：

（动力运行状态）

Ｗ4－1＝［q0+（Q１+Q２）／λ１］×（ωcosα+sinα）Ｌg

＝（1.47+110/15）×（0.02xcos110+sin110）×476×9.8＝8642（N）

Ｗ2－3＝［q0+（Q１+Q２）／λ１］×（ωcosα-sinα）Ｌg

＝（1.47+110/15）×（0.02xcos110-sin110）×476×9.8＝-7029（N）

所以各点张力：

Ｓ３＝Ｓmin＝14406（N）Ｓ４＝1.01Ｓ３＝14550（N）

Ｓ１＝Ｓ４＋Ｗ４－１＝14550＋8642＝23192（N）

Ｓ２＝Ｓ３－Ｗ２－３＝14406＋7029＝21435（N）

④当空车上行，空车下行时：

（动力运行状态）

线路运行阻力：

Ｗ4－1＝q0×（ωcosα+sinα）Ｌg

＝1.47×（0.02xcos110+sin110）×476×9.8＝1443（N）

Ｗ2－3＝q0×（ωcosα-sinα）Ｌg

＝1.47×（0.02xcos110-sin110）×476×9.8＝-1174（N）

各点张力：

Ｓ３＝Ｓmin＝14406（N）Ｓ４＝1.01Ｓ３＝14550（N）

Ｓ１＝Ｓ４＋Ｗ４－１＝14550＋1443＝15993（N）

Ｓ２＝Ｓ３－Ｗ２－３＝14406＋1174＝15580（N）

3、摩擦式驱动轮防滑校验（GB12141-2008）

防滑安全系数在正常运行时不应小于是1.5;在最不利载荷情况下启动或制动时不应小于1.25,按如下公式计算:

式中:

μ＝0.25是驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数

S2――最不利载荷情况下,正常（启.制）动时驱动轮出侧或入侧

运载索的最小张力,单位为牛（N）

S1――最不利载荷情况下,正常（启.制）动时驱动轮出侧或入侧

运载索的最大张力,单位为牛（N）

e――自然对数的底

α――牵引钢丝绳在驱动轮上的包角,单位为弧度（rad）

当①重车上行，空车下行时符合上述要求:

符合要求

4、驱动轮衬垫的比压（GB12141-2008）

应按以下公式校核:

式中:

S1――驱动轮入侧运载索张力,单位为牛（N）

S2――驱动轮出侧运载索张力,单位为牛（N）

D――驱动轮直径,单位为毫米（mm）

d――运载索直径,单位为毫米（mm）

――驱动轮衬垫的允许比压,单位为兆帕（Map）,本公司选用的允许比压:

4（Map）

符合要求

四、电动机功率的计算

１、动力运行时：

Ｎе＝Ｋъ（Ｓ１－Ｓ２）υ／1000η

式中：

Ｋъ――电动机功率备用系数.一般取Ｋъ＝1.15～1.5

η――传动功率.取η＝0.70,

Ｎе＝14.0（kw）

２、阻力运行时：

Ｎе＝Ｋъ（Ｓ2－Ｓ1）υ／1000η

式中：

Ｋъ――电动机功率备用系数.一般取Ｋъ＝1.15～1.5

η――传动功率.取η＝0.70

Ｎе＝9.7（kw）

根据用户发展要求,选取电动机功率为37kw

五、选择减速器

查阅减速器选取表,选用减速器的型号为:

3SV09-63-C。

六、减速器主轴强度校核

1.最小直径:

dmin=A（P/n）1/3=107*（14.0/15.6）1/3=103（mm）

因轴上开有键槽,增加轴的直径5%,所以dmin=130（mm）

2.输出主轴转矩TW2:

TW2=（Smax1-Smax2）*D/2=6814*0.6=4088.4（N·m）

3.输出主轴轴伸悬臂负荷FRC:

FRC=2TW2f1f7/D

FRC=2*4088.4*1*2/1.2=13628（N）＜FR=〔40000〕

式中：

f1---使用系数取f1=1.0

F7---悬臂负荷系数取F7=2.0

经校核所选用的减速器符合设计要求.

七、牵引钢丝绳校核计算

ＳＫ＝m×Ｓmax

式中：

ＳＫ－－钢丝绳破断拉力总和.

m――钢丝绳的最低安全系数.取m＝６

Ｓmax――最大张力点张力

ＳＫ＝6×23192=139152（Ｎ）

小于钢丝绳的最小钢丝破断拉力总和：

267000（N）

因此，选择钢丝绳6×19S-FC-Φ20-1670型钢丝绳

八、最大张紧重锤力Si的确定

Si＝Ｓ3+Ｓ4＝14406+14550＝28956（N）

考虑四滑轮四绳牵引张紧重锤，拉紧重锤量为8000（N）

九、尾轮轮轴的强度校核

因尾轮轮轴最终热处理为调质状态而且只受到钢丝绳的拉力,不承受扭转应力所以：

如下图所示：

在截面A、B、C中，B截面为受弯矩的危险截面，所以只对其进行抗弯强度的校核：

B截面的抗弯截面系数：

W=0.1d3=0.1x1103=133100（mm3）

B截面上的弯矩M为:

M=（Ｓ3+Ｓ４）X133=3851148（N.mm）

B截面上的弯曲应力σ:

σ=M/W=29（MPa）

由机械手册查得许用弯曲应力［σ-1]=55（MPa）符合设计要求。

十、尾轮小车行程的确定

L1＝0.005LX2=0.005×536X2=5.36（m）,

考虑巷道的现场情况：

取尾轮导轨长度L1=7（m）。

十一、制动器选型：

（1）工作制动器

根据电机功率计算制动器扭矩为：

TC=K×T=K×9550×（Pw/n）

=2×9550×（14.0/980）

=273N.m

式中:

T—额定扭矩,N.m

TC—计算扭矩,N.m

Pw—实际驱动功率,kw

n—工作转速，r/min

K—工作情况系数,取K=2

Ta=Ta×Ka

=273×1.5

=409.5N.m

Ta—安全扭矩,N.m

Ka—安全系数,取K=1.5

选定推动器为BYT1-45Z/6,制动力矩为1000N.m,

所选制动力矩/额定扭矩≥1.5

1000/273=3.7>1.5符合设计要求。

（2）安全制动器（失效安全型）

安全制动器在最不利载荷情况①下启动,此时驱动轮出入侧的负载为:

Ｓ１－Ｓ２=6814（N）

安全制动器的制动力=6814×1.5

=10221（N）

选定电液推动器BYT1-45Z/6,经过斜块机构放大制动力为60KN,满足要求.

XXX煤矿

2013年05月30日