探討煤礦架空乘人裝置牽引力的計算方法

摘要：煤礦架空乘人裝置（俗稱猴車）是一種新型的采用PLC可編程序控制的礦井斜巷或平巷輔助運輸設備。架空乘人裝置在煤礦生產中普遍應用，為保證設備安全高效運行需要掌握其牽引力，以便對設備的預緊力及時做出調整。因此，掌握煤礦架空乘人裝置的驅動力的計算方法，對煤礦安全高效生產具有積極的意義。煤礦在用架空乘人裝置的牽引力實際上就是鋼絲繩與驅動輪之間的滑動摩擦力，只要確定出鋼絲繩與驅動輪之間的滑動摩擦力就可以間接確定出驅動輪的牽引力。

關鍵詞：煤礦 架空人車 牽引力 計算方法 檢測規范

礦用索道（架空乘人裝置）主要用于礦井斜巷，平巷運送人員，其工作原理類似于地面旅游索道。它通過電動器帶動減速器上的摩擦輪作為驅動裝置，采用架空的無極循環的鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的饒度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環運行從而實現運送人員的目的。

礦用索道主要由驅動裝置，尾輪及張緊裝置、乘人部分、鋼絲繩、托（壓）輪部分、電控部分及綜合保護裝置組成。

乘人裝置張緊裝置通常采用懸吊式安裝，它主要由尾輪、張緊絞車、和配重錘等部分組成。

尾輪是對無極運載鋼絲繩在張緊部分起導向作用和運載鋼絲繩在運行過程中張力變化時，同滾輪一起在軌道上前后移動，自動調節運載鋼絲繩在運行過程中的張力，以滿足設計給定值，保證運行的平穩性，延長設備的使用壽命和滿足驅動輪和乘人裝置鋼絲繩的防滑要求。

張緊鋼絲繩的一端纏繞固定在滾筒上，另一端通過雙滑輪和尾輪部分雙滑輪導繞后同重錘部分的吊架相連、當運載鋼絲繩張力變化時，由于配重行程所限，扭動張緊絞車手輪，使張緊鋼絲繩收繩或放繩，來調節配重錘位置，以防超行程運行，避免重錘落地或沖頂，使運載鋼絲繩自然保持設計的給定值。

目前，煤礦在用架空乘人裝置牽引力獲取途徑是通過檢測機構測試驅動輪對鋼絲繩的拉力。根據煤礦用架空乘人裝置檢測檢驗規范AQ1038—2007 7.3.1牽引力測定的檢測方法.

7.3.1.1將精度不低于2級的測力裝置兩端分別與兩根鋼絲繩（直徑不小于15mm，長度10m一根，25m一根）的一端連接。將一根測試鋼絲繩的一端用繩夾與牽引鋼絲繩緊繩側連接牢固；另一根測試鋼絲繩的一端與固定受拉件連接牢固。

7.3.1.2按設計要求配張緊重錘將牽引鋼絲繩張緊，起動驅動裝置，直到牽引鋼絲與驅動輪相對滑動，讀出拉力表數值。測試2次，取平均值。

根據AQ標準檢測方法可以直觀的測量出驅動力值，這種方法確實是一種直接有效的測量方法，但是，這種方法在實際測量中具有不可確定的破壞性，比如：

1.電機是滿負荷運轉，電機發熱速度很快，時間性掌握不好會燒壞電機。

2.由于電機輸出的扭矩過大，對傳動系統、減速機的破壞也是不確定的。

3.繩卡在夾持的鋼絲繩，由于夾持的只有鋼絲繩的單一斷面，受力也在單一斷面上，拉動的過程中很容易使鋼絲繩出現斷絲。

4.根據實際情況，受拉件一般為架空人車鋼絲繩托輪的橫梁，在平時的檢測過程中，有時候橫梁會被拉彎甚至拉脫，這也間接的給企業生產造成損失。

通過對架空乘人裝置運行原理分析以及從煤礦用架空乘人裝置檢測檢驗規范AQ1038—2007 7.3.1牽引力測定的檢測方法中可以得出，驅動輪的牽引力就是鋼絲繩與驅動輪的滑動摩擦力。

所以，只要確定作用于驅動輪上的正壓力和摩擦系數便可確定出驅動輪的牽引力。

據滑動摩擦力的公式：

：滑動摩擦力

μ：為摩擦因數

N：為正壓力

現在考慮如何確定正壓力，正壓力包括哪些力？通過對鋼絲繩的受力分析，正壓力包括重錘對鋼絲繩的張緊力、鋼絲繩自身在重力的作用下，沿傾斜方向的分力。

重錘對鋼絲繩的張緊力：重錘質量是通過滑輪組和張緊小車作用于尾輪。所以重錘的張緊力與重錘質量和滑輪組有關。

為重錘對鋼絲繩的張緊力

k為定滑輪的副數

M為重錘質量

g為重力加速度

注意：根據定滑輪與動滑輪的特點，動滑輪只能改變力的方向而不能改變力的大小，定滑輪可以改變力的大小，所以式中K只能是定滑輪副數。

鋼絲繩和蹬座在斜巷中受自身重力的作用也要產生張緊力，這點也不可忽視，通過對作用面進行力的正交分解，在重力影響下的張緊力計算如下：

：鋼絲繩沿托滾和底板運動時的阻力系數，一般采用0.3；

注意：為降低驅動輪的磨損及增大驅動輪與鋼絲繩的摩擦因數，生產廠家都在驅動輪上加裝了襯套，這種襯套的材料一般是丁腈橡膠，丁腈膠具有耐油、耐熱性能和物理機械性能優異的特點，丁腈橡膠和鋼絲繩之間的摩擦系數在0.35-0.46之間。

參考文獻：

[1]AQ 1038—2007煤礦用架空乘人裝置檢測檢驗規范；

[2]AQ 1015-2005 煤礦在用纏繞式提升機系統安全檢測檢驗規范

[3]焦毅，韓輝.井下架空乘人裝置的設計及應用[J].北京：器械工業出版社，2003，25-47.

作者簡介：常杰（1985-02-，男，漢族，甘肅省鎮原縣人，本科，技術員，四川煤礦安全監察局安全技術中心.