架空乘人裝置設計選型及安裝措施分析

衛 煒

（山西潞安礦業集團慈林山煤業有限公司慈林山煤礦，山西 長治 046000）

引言

架空乘人裝置被廣泛應用于煤礦斜井、采區上下山巷道的人員提升和運輸[1]，具有適應性強、安裝及拆除工程量小、操作簡單及運行安全等優點[2]。井下巷道受施工層位、埋深、施工及用途等不同，則架空乘人裝置在安裝、運行期間，受巷道施工坡度、斷面布置及礦壓顯現等影響，會出現不同程度的故障問題[3]。因此，架空乘人裝置科學、合理的選型及制定切實、針對性強的安裝技術要求，對保證人員提升、運輸安全具有極大的意義。

1 架空乘人裝置的選型

慈林山煤礦采區軌道巷斷面形狀為半圓拱型，采用錨網噴支護形式，斷面規格為凈寬×凈高=4.8 m×3.6 m，凈斷面14.8 m2。巷道最大坡度17°，平均坡度11°，上、下平臺各60 m，斜坡480 m。巷道內鋪設有軌型為30kg/m的軌道，斜坡上平臺安裝1臺JKB-2.5×2P型提升機，巷道兩側鋪設有電纜及供風、供水管路?，F計劃在該條巷道安裝架空乘人裝置，提高職工上、下井通過效率，減輕疲勞強度。

1.1 主要參數的確定

通過計算，巷道上、下平臺高差為91.6 m。根據相關規定，條件具備時優先選用助力裝置運送行人，則確定選用架空乘人裝置。由于采區軌道巷擔負采區運送人員、物料及進風的任務，運送長度L=480 m，平均坡度β=11°，采用雙側運行的方式，選擇可摘掛式抱索器，運輸速度設置為1.2 m/s，乘人間距L1設置為10 m，橫梁間距L2設置為8 m。預選牽引鋼絲繩型號6×19S+FC1670-Φ22-ZS（無油），直徑22 mm，單位質量q0=1.78 kg/m，鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和327 kN。

1.2 最小張力計算

采用6×19S+FC1670-Φ22-ZS牽引鋼絲繩，其最小張力計算見式（1）。

式中：C為撓度系數，取1 000；q0為單位長度質量，取1.78 kg/m；g為重力加速度，取9.8 m/s2。

將相關數值代入式（1）得：最小張力Fmin=17 444 N。

1.3 運行阻力及各點張力計算

1.3.1 上升側及下降側線路運行阻力

依據運行的實際條件，計算架空乘人裝置在承受最大載荷時所受的阻力。理論及實踐證明，當下降側不承載而上升側滿載時，為架空乘人裝置承受最大載荷的狀態。依據該工況進行上升側、下降側阻力Fs、Fx計算：

式中：Q1為人員及其攜帶物品質量，取90 kg；Q2為吊椅和抱索器質量，取15 kg；ω為托繩輪與鋼絲繩之間阻力系數，取0.02；L為運送長度，取480 m。

將相關數值代入式（2）、式（3）得：Fs=12 156 N，Fx＝-2 641 N。

1.3.2 迂回輪、驅動輪進出繩側各點張力

架空乘人裝置迂回輪、驅動輪進出繩側各點張力示意圖如下頁圖1所示。取驅動輪出繩側為鋼絲繩最小張力點，經計算得出迂回輪、驅動輪進出繩側各點張力結果如下：驅動輪出繩側張力F2＝17 444 N；迂回輪進繩側張力F3＝F2+Fs=29 600 N；迂回輪出繩側張力F4＝1.01F3＝29 896 N；驅動輪進繩側張力F1＝F4+Fx＝27 255 N。

1.4 電動機選型

電動機功率P計算見式（4）。

式中：K為備用系數，取1.2；v為鋼絲繩運行速度，取1.2 m/s；η為傳動效率，取0.8。

經計算，當下降側不承載而上升側滿載時所需功率為17.66 kW，因此選用YBBP280S-6型隔爆三相電動機，其功率45 kW、電壓1 140 V、轉速1 480 r/min。

圖1 上、下繩側各點張力示意圖

1.5 驅動輪及迂回輪直徑的確定

驅動輪與迂回輪在架空乘人裝置中承擔著聯動功能，為主要的設備部件。根據《煤礦安全規程》要求，驅動輪及迂回輪直徑一致，最終確定直徑為1 800 mm。

1.6 運人能力

確定架空乘人裝置單程最多運輸人員數量n=49，根據規定抱索器距離、運送長度及鋼絲繩速度，求得單程最大承載時長，最終確定每小時最大運人能力，單程最大承載時長t計算見式（5）。

經計算，t=13.33 min，則最大運人能力為220人/h。

2 選型結果

1）采區軌道巷設計選用RJKY45-35/1800（A）型架空乘人裝置，坡度11°，安裝長度480 m。驅動輪及迂回輪直徑1.8 m，牽引鋼絲繩型號6×19S+FC1670-Φ22-ZS（無油），直徑22 mm，單位質量q0=1.78 kg/m；鋼絲繩破斷拉力總和327 kN。

2）橫梁間距8 m，乘人間距10 m，運輸速度設置為1.2 m/s，L2設置為8 m，單程最多運輸人員49人，最大運人能力為220人/h。

3）選用YBBP280S-6型隔爆三相電動機，功率45 kW，電壓1 140 V，轉速1 480 r/min；減速機選用MC3RVHF08-63型SEW減速機，工作制動選用BYWZ4B-400/80型電力液壓鼓式制動器及BEd80/6型防爆電液推動器，安全制動選用YLBZ7-112-301型輪邊制動器。

3 架空乘人裝置安裝技術要求

3.1 安裝前準備工作要求

1）根據設備配置要求，提前準備施工所需附屬材料、施工工具、耗材和安全防護裝置。

2）依據安裝圖紙和設備中心線及巷道腰線，現場標出機頭、機尾和中間部每根橫梁位置。

3.2 梁窩開挖、安裝、澆灌要求

1）根據標定的梁窩位置開挖梁窩，橫梁安裝后中心線垂直于設備中心線，變坡點處根據壓繩輪、托繩輪的數量適當加密。

2）橫梁澆灌前必須進行測量驗收，水平、高度、垂直度誤差不大于1/1 000。橫梁安裝澆灌后與巷道壁砌固應牢固，表面整齊。

3.3 機頭驅動安裝要求

1）機頭傳動部分中心位誤差不大于2 mm，高低誤差不大于2 mm，水平誤差不大于1/1 000。

2）機頭各部分完整，無缺少零件。

3）驅動電機與減速器之間，必須安裝工作制動器，驅動輪處應安裝安全制動器，且制動器工作可靠，符合制動力矩要求。

3.4 機尾張緊部分安裝要求

1）尾輪安裝中心誤差不大于2 mm、水平誤差不大于1/1 000、高低誤差不大于2 mm。

2）尾輪滑道安裝合理，尾輪總成在滑道內運行平穩、無卡阻現象。

3）重錘升降自如無卡阻現象，重錘在最低位時，底部距底板距離符合設備使用要求。

3.5 托、壓繩輪安裝要求

1）安裝位置正確，無歪斜、不垂直等現象，并緊固牢固可靠。

2）同側的托繩輪槽和壓繩輪槽在同一標高內或同一直線段內的頂面高度差≤2 mm，并與鋼絲繩中心重合。

3.6 鋼絲繩的編結質量要求

1）鋼絲繩編結接頭長度不少于鋼絲繩直徑的1 000倍。插接后的接頭一般為不變徑接頭，接頭后的繩徑不大于原直徑的10%。

2）鋼絲繩編結后接頭應整齊、均勻、無扭曲疊股等現象。

3.7 安裝乘人吊椅標準

1）吊椅中心距臨近巷幫不得小于0.7 m。

2）吊椅乘人后，腳蹬離底板距離不得小于0.2 m，上、下人地點不得高于0.5 m。

3）上下人地點鋼絲繩距巷幫的距離不得小于1 m。

從部件到組件人工盤動試車，檢查電氣部分、減速器、制動器及電動機，一切正常并符合有關安裝工程質量標準后，進行運載鋼絲繩和張緊鋼絲繩的安裝。

4 結語

結合采區軌道巷實際條件，通過對架空乘人裝置的主要參數進行詳細計算，最終選用RJKY45-35/1800（A）型架空乘人裝置，并提出詳細的安裝技術要求，既保證了架空乘人裝置選型科學、合理，又為后期的安裝、運行提供了技術及安全保障，具有一定的借鑒意義。