雙繩牽引單軌吊車選型設計計算

杜帥

（陽泉煤業（集團）有限責任公司 二礦，山西 陽泉 045000）

目前陽煤二礦掘進巷道輔助運輸設備主要以小絞車牽引礦車，梭車運輸為主。存在牽引距離短，運輸環節多，有諸多不安全因素等弊端，為此，我礦積極采用雙繩牽引單軌吊技術，并在81210進風巷進行試用，以改善輔助運輸條件，提高勞動效率。

1 巷道條件及設備選型

1.1 巷道條件

北翼十二采區81210工作面進風巷，位于十四采區以東，81209工作面（正在回采）以西，程莊井田以南，十二采區輔助回風巷以北。本工作面為綜采放頂煤工作面，沿15#煤底板掘進的煤巷。進風巷服務于81210工作面，工作面回采時，用作進風、運煤、行人、進料等。最大運輸長度：1500 m，巷道寬4.5 m，巷道高3.2～4.0 m，最大運輸傾角：15°，2處拐彎；運輸最大件（支架含平板車）重量：30 t，每次輸送人員：20人/次；軌型：I140 V。

1.2 鋼絲繩選用

6×19S-Φ26mm，運距按1500 m，擬選機型DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車。

2 選型計算方案

2.1 所需牽引力計算

式中：F為低速滿負荷時最大的牽引力，kN；G為列車組自重，按4.5 t計算；G0為運輸最大重量（含平板車重量）30 t；βmax為運行線路最大坡度；μ1為列車運行阻力系數0.02；μ2為鋼絲繩摩擦阻力系數0.25；μ為牽引力富余系數1.2；qR為單位長度鋼絲繩的重量；L為運輸距離；g為重力加速度。

式中：G為列車組自重，按4.5 t計算；G0為單個乘員體重，75 kg；n為單趟運載人員數量，20人/趟。

其它參數含義與運料時相同。

2.2 無極繩絞車選型

根據以上牽引力計算,要完成最基本的工作要求，達到最大牽引力為148.57 kN的雙滾筒雙繩牽引單軌吊車就可以滿足要求。因此擬訂采用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車(最大牽引力160 kN，最小牽引力80 kN，牽引速度0.72～1.44 m/s)能滿足要求。

2.3 功率驗算

式中：N為實際消耗功率；F為牽引力；V為低速牽引重車時速度；η為絞車傳動效率0.80；K為功率富余系數。

DS160/160PS型雙滾筒雙繩牽引單軌吊車功率備用系數為1.1，（電機功率：160 kW）。

N=FV/η=,129.76×0.72/0.80≈116.7834 kW-電機實際消耗功率。

K=160/116.78≈1.37＞1.1

經驗算,雙滾筒雙繩牽引單軌吊車電機功率富余系數大于1.1,符合煤安規程要求。因此，選用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車的功率滿足使用要求。

2.4 鋼絲繩的選用

（1）依據MT/T988-2006《無極繩連續牽引車》行業標準第5.4.7的規定,絞車滾繩筒上繩襯直徑應滿足以下要求：拋物線滾繩筒繩襯直徑至少應為牽引鋼絲繩直徑的50倍，因此選用Φ26mm鋼絲繩用作牽引。

（2）部分鋼絲繩技術參數

公稱抗拉強度公稱直徑/mm近似重量（纖維芯）/（kg/m）1670 1770最小破斷拉力（纖維芯）/kN Φ22 1.74 266 282 Φ24 2.15 317 336 Φ26 2.43 372 394 Φ28 2.82 432 458

（3）鋼絲繩選型：26NAT6×19S+FC1670SZ372型鋼絲繩（GB/T8918）

根據前面所述，選用DS160/160PS型雙滾筒雙繩牽引單軌吊車的滾筒直徑為Φ1400mm，選用Φ26mm的鋼絲繩，繩徑比為53.85≥50，符合行業標準要求。

（4）鋼絲繩強度驗算：

由于DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車驅動方式為雙滾筒拋物線式，在安裝主繩平衡裝置后單根主繩上的牽引力為總牽引力的一半，即：F單=F/2=129.76÷2=64.88 kN。

式中：n為鋼絲繩安全系數；Qz為鋼絲繩破斷拉力總和（手冊選）；Smax為鋼絲繩最大牽引力，kN；Sc為鋼絲繩張力初選值，kN。

式中：n為鋼絲繩安全系數；Qz為鋼絲繩破斷拉力總和（手冊選）；Smax為鋼絲繩最大牽引力，kN；Sc為鋼絲繩張力初選值，kN。

符合《煤礦安全規程》中規定：運物時鋼絲繩安全系數〔n〕不得小于3.5，運人時鋼絲繩安全系數〔n〕不得小于6，從以上計算可以得出所選的Φ26mm鋼絲繩在已知的工況條件下能滿足安全使用要求。

結論：選用DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車能滿足工況條件要求。

3 鋼絲繩牽引單軌吊車運行可行性分析

3.1 最大物件運輸可行性分析

（1）運輸路線：按礦上已定好路線。

（2）巷道高度(H)

按巷道設計圖，其尺寸符合運輸要求（運輸最大物件時能確保離地≥100～300mm）。

3.2 鋼絲繩牽引單軌吊車運輸系統的優點

鋼絲繩牽引單軌吊是利用煤礦上普遍使用的無極繩連續牽引車和國外進口的柴油機單軌吊進行了有機整合形成的一種新的輔助運輸方式，有效克服傳統地面無極繩連續牽引車帶來的地面鋪軌繁瑣，投入建設費用高，維護難度大，且不能載人運輸等缺陷；同時克服了國外的柴油機單軌吊機車投入成本高，噪音和空氣污染大、易爆，維護保養費用多難度大等缺陷。具有結構緊湊、重量輕、噪音低、無污染、安全可靠、操作維修方便、巷道利用效率高、使用成本低等特點，極大地提高了生產效率。

鋼絲繩牽引單軌吊由無極繩絞車主機、五輪張緊器、雙牽引車（由2套儲繩梭車、2套超速自動保護安全制動小車組成）、若干起吊梁、運人車以及連接桿、軌道輪組、尾輪、鋼絲繩、專用鋼軌以及通訊控制電器組成。

軌道直接用鏈條懸掛在隧道拱形鋼架上，或選擇錨桿懸掛鏈子的方式固定軌道，每個固定點只需兩根錨桿和一條鏈子即可固定。起吊梁動力源采用礦井本身的氣壓源。采用自主創造發明超速自動保護安全制動小車，從而起到安全自動防護作用，實現了礦井物料及乘人吊掛運輸。設備安裝十分簡單，吊軌系統維護量很小，鋼絲繩牽引單軌吊車只需要2名司機即可完成運輸任務。

鋼絲繩牽引單軌吊車是有人跟車駕駛的設備，可全程掌握運行狀況，能及時采取措施應對異常情況，實現了運輸中的全過程控制，大大減少了輔助運輸安全事故發生的概率，實現了好又快的安全生產。牽引車及軌道上各種車輛均采用卡軌式結構，任何時候均不會出現掉道現象；具有雙重制動保護功能；主機的制動裝置和安全制動小車的斷繩制動保護裝置。

4 結語

結合陽煤二礦井下巷道實際條件，通過對所選DS160/160PS雙滾筒雙繩牽引單軌吊車鋼絲繩牽引力、安全系數等參數進行精確計算，相關參數符合國家相關規定，能夠滿足我礦生產需要。鋼絲繩牽引單軌吊車不僅可以作為綜掘機高效掘進巷道的后配套輔助運輸系統，而且也可作為工作面安裝的運輸系統使用，可以節省工作面安裝前的準備時間，這將極大的提高我礦生產效率，為我礦創造了巨大的經濟效益。

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