選型計算對無極繩連續(xù)牽引絞車牽引量的作用分析

劉彤 孫遠超 費松

摘要：無極繩絞車，是煤礦井下巷道常用的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達運輸?shù)南冗M設(shè)備，是替代傳統(tǒng)小絞車接力、對拉運輸方式，實現(xiàn)運輸整體液壓支架和礦井各種設(shè)備的一種理想裝備，但在日常工作中，我們往往對無極繩絞車運行中的牽引量認識模糊不清，出現(xiàn)了拉車數(shù)量的模糊概念，這不僅限制了無極繩絞車的使用效率，而且對安全生產(chǎn)造成威脅，而無極繩絞車常規(guī)的驗算選型易出現(xiàn)誤差增大的問題，所以對無極繩絞車的常規(guī)驗算法和鋼絲繩撓性摩擦驗算法進行對比分析，取長補短，分析無極繩絞車實際運載能力，增加無極繩絞車運行可靠性是必要的。

關(guān)鍵詞：無極繩絞車選型驗算運行阻力

無極繩絞車在安裝前必須根據(jù)井下巷道的具體情況進行分析、優(yōu)化安裝方案，并且做好選型和驗算工作，以計算數(shù)據(jù)為依據(jù)保證無極繩絞車的安全運轉(zhuǎn)，使無極繩絞車安全高效、布置靈活、適應性強的特點發(fā)揮到極至，從而降低材料、設(shè)備運輸費用，保證安全生產(chǎn)。

1常規(guī)的無極繩絞車的選型計算

1.1驗證法

此種方法主要用在無極繩絞車設(shè)計安裝初期（即在新采區(qū)首次投入使用），根據(jù)需牽引最大運輸重量和巷道的坡度來選定無極繩絞車的型號，即先估算出最大運輸重量，然后計算出最大拉力，根據(jù)計算出的最大拉力，再計算出電機的功率并進行驗證是否符合要求，然后再驗算鋼絲繩的強度及安全系數(shù)等是否符合要求。

①牽引力計算公式

F=〔（T+W）（Sinαo+μ1Cosα）+ρ×2Lμ2/1000〕g

T：最大運輸重量；（估算數(shù)值）W：梭車和尾車重量；α：運輸最大坡度；ρ：鋼絲繩單位重量；L：運輸距離；μ1運載平板車車輪與軌道之間的滾動摩擦系數(shù)范圍為（0.01-0.03）；μ2為牽引鋼絲繩與各輪組之間的運行阻力系數(shù)范圍為（0.2-0.4）；g為重力系數(shù)，取9.8。

按計算結(jié)果，并考慮到巷起伏道變坡、轉(zhuǎn)彎較多及設(shè)備的長期使用適應性，選用拉力大于計算結(jié)果的無極繩絞車。

②鋼絲繩張力計算

由鋼絲繩張力計算結(jié)果選用符合條件的無極繩絞車。

式中：n：摩擦力備用系數(shù)，可取n=1.1～1.2；e=2.71；μ：鋼絲繩與驅(qū)動輪間的摩擦系數(shù)，可取μ=0.14；α：鋼絲繩在驅(qū)動輪上的總圍抱角，α=3.5×2π=7π（三圈半）；F：需用牽引力。

③絞車電機功率驗算

根據(jù)N=F×V/η公式計算出無極繩絞車的功率，且功率備用系數(shù)：K>1.16，然后選用符合條件的無極繩絞車。

式中：F———絞車牽引力；V———梭車速度V=0.67m/s；η———絞車傳動效率，取η=0.8。

④鋼絲繩強度驗算

規(guī)范演算：

N=QZ/S4[n]

N3.5

式中：N———鋼絲繩安全系數(shù)；QZ———鋼絲繩破斷力；S4———鋼絲繩最大繩張力；[n]———鋼絲繩許用安全系數(shù)，[n]=3.5（《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定安全系數(shù)不得小于3.5）。

1.2逆推法此種方法主要用在無極繩絞車要為多個采區(qū)服務時使用，例如當某采區(qū)回采完畢后，無極繩絞車的機頭部不需要拆除，它只需要改變機尾、彎道護軌、主、付壓繩輪等的位置和方向就可以為下一個采區(qū)服務的情況下，無極繩絞車的型號已經(jīng)確定，但是在新的巷道條件下（坡度、長度）技術(shù)數(shù)據(jù)也改變了，所以必須重新驗算最大運輸重量，具體思路是：首先確定無極繩絞車型號，即確定電機功率拉力，然后根據(jù)新巷道的具體條件（坡度、長度）的技術(shù)數(shù)據(jù)計算出最大運輸重量，最后驗算鋼絲繩的強度及安全系數(shù)等是否符合要求。

1.2.1確定無極繩絞車的電機功率N

功率備用系數(shù)：K=75/N>1.16按照公式N=F×V/η，可知：F=N÷V/η

N———最大功率；K———功率備用系數(shù)；F———牽引力；V———梭車速度（0.67m/s）；η———絞車傳動效率，取η=0.8。

1.2.2計算出最大運輸重量

牽引力計算公式

F=〔（T+W）（Sinαo+μ1Cosαo）+ρ×2Lμ2/1000〕g

T：最大運輸重量；W：梭車和尾車重量；α：運輸最大坡度；ρ：鋼絲繩單位重量；g：重力常數(shù)到9.8；L：運輸距離；μ1：運載平板車車輪與軌道之間的滾動摩擦系數(shù)范圍為（0.01-0.03）；μ2：牽引鋼絲繩與各輪組之間的運行阻力系數(shù)范圍為（0.2-0.4）。

最大運輸重量為：

T=（F-ρ×2Lμ2/1000）/（Sinαo+μ1Cosαo）/g-W

按計算結(jié)果可知此無極繩絞車是否符合牽引力的要求。

1.2.3鋼絲繩張力計算和鋼絲繩強度驗算同上不再累述

分析以上的二種常規(guī)計算方法：優(yōu)點是思路清晰、計算簡便，缺點是計算誤差大，以最大坡度代替平均坡度，通常選用的無極繩絞車拉力超出實際需要很多。

2鋼絲繩撓性摩擦驗算法

此驗算法基于撓性體摩擦傳動理論，特別是對無極繩絞車鋼絲繩在繩輪上摩擦傳動進行了校驗，防止鋼絲繩打滑，采用該方法更合理科學，保證了無極繩絞車運行的安全性與可靠性。

2.1梭車、尾車、重載料車的阻力

計算時按照巷道最大上坡計算，

公式F=〔（T+W）（Sinαo+μ1Cosαo）+ρ×2Lμ2/1000〕g

2.2鋼絲繩摩擦阻力驗算，計算中采用巷道的坡度平均值用θ°表示

主繩重力分力：F主=gρLSinθo

副繩重力分力F副=gρLSin（-θo）

主、副繩的自重產(chǎn)生的摩擦阻力計算：

式中Wk空載側(cè)鋼絲繩運行阻力Wk=μ2ρgLWz重載側(cè)鋼絲繩運行阻力，Wz=F-μ2ρgL

k鋼絲繩通過尾輪的張力增加系數(shù)，取1.05-1.07；

式中n防滑安全系數(shù)，n=1.2；α鋼絲繩在摩擦輪上的圍包角，一般取3.5圈；μ鋼絲繩與摩擦輪間的摩擦因數(shù)，其值視驅(qū)動輪繩襯材料而定，采用鑄鐵繩襯取0.15-0.18。

2.4絞車電機功率驗算和鋼絲繩強度驗算同上不再累述

通過以上的驗算法的說明：在無極繩絞車的日常運行及維護工作和實際地點安裝布置都應以規(guī)范的選型計算為依據(jù)，以前憑經(jīng)驗拉車數(shù)量模糊，不僅會限制無極繩絞車應用效率更會為后期的職工學習與操作帶來較嚴重的影響。本文的驗算與說明可能存在部分數(shù)據(jù)的差異，將不在說明。

參考文獻：

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