斜井平车场双钩串车提升系统设计问题分析.docx

斜井平车场双钩串车提升系统设计问题分析摘要木文在充分研究斜井平车场双钩提升系统安全经济运行 的基础上，讨论了提升系统各几何参变量之间的相互制约关系和优化 设计原则，旨在推各参变量与提升系统设计原始参数（串车数量、天 轮、及绞车安装位置）之间的函数关系，并研究了这些变量的取值对 提升设备受力的影响。关键词提升系统设计分析一、问题的提出：斜井平车场双钩串车提升系统在矿山（特别是 中小型煤矿）应用较为普遍。搞好提升系统施工设计，对设备的安全 经济运行具有重要意义，其中上车场的井口至绞房段系统的布置合理 方式与各几何参数的取值，直接关系到钢丝绳的使用寿命、设备的运 行维修费用和上车场井巷开拓工程量的大小，以及提升钢丝绳总合力 对绞车主轴的作用效果。二、要解决的主要问题1、合理布置上车场轨道线路，保证安全经济运行；2、合理确定天轮架高度，减少上车场巷道工程量；3、合理确定提升钢丝绳牵各种引角度，减轻钢丝绳磨损；4、钢丝出绳角的取值对绞车主轴强度影响定量分析；5、天轮架至绞车主轴水平距离合理计算。三、分析问题2、上车场轨道线路合理布置设计；（2）设计原则：必须方便安全操作，缩短调车时间，减轻人工 推车及摘钩劳动强度，有效防止矿车跑车飞车事故，尽最大限度地减 少巷道工程量（2）轨道线路设计（见附图一）设井筒倾角a ,井筒双轨在井口点F与二次变坡上的二分三道岔 连接，二分三道岔及插入段总长为Lo,二次变坡倾角为0 （0< 0 < a ） 二次变坡上的中道为提升重车道，沿该变坡上升至上车场底板水平线 以上的B点过最高点，之后沿负坡0 ：向绞车房方向至A点与空车线 等高程闭合。上车场空车线对称分布于重车道两侧，从A点开始向井 口方向顺向下坡，以（几铺设至C点与二分三道岔闭合，形成上部车 场轨道线路系统。（3）线路上主要设施安装：为防止重车摘钩后发生反向跑车事故, 在点B安装一付自动复位阻车器；在空车道的G、M两点处各安装 一付手动操作，自动复位阻车器，用于阻挡准备下放的空车组；在 重车道摘钩点E的上方安装一套自动摘钩装置，以实现机械摘钩。（4）各段线路长度的确定 AM段为空车存车线，长度按2钩串车考虑，设每钩串车n辆，矿 车长度为Lc,即AM=2nLc 为方便摘挂钩操作，在准备下放的一钩串车与下次将要下放的车组 之间应留出人员操作间隙10,即MP = lo ,空车道上的点P对应重车道 上摘钩点E,摘钩后的钩头下好位于P点上方，方便迅速与P点处空 车连钩。重车道B段取3/4钩串车长，即BE= (3/4) nLc。这样保证在摘钩 后前方重车运行己越过点B,同时车组借助摘钩后的初动能继续向前 滑行，不致摘钩后飞车。由附图一知：AE = (2nLl-)cos0KABAC = eK +0ZBCA = e &KCOS&z在AABC中：+ /o3AB = AE + EB = ( ) cos 0K hnLccos 0742nLc +L3 r n sin(&z +)BC = ()cos0K +-nLc .cos/4sm(&-&K)t ° r/2nLc + /()、 门 3 r n sin(& + 0K)AC =【( )cos &k + nLc .1 zcos&z4 sm(B-&K)AC>BC>0 0>0K >00>G- >02、天轮架高度计算(1) 设计原则：天轮架不能太低，应保证钢丝绳在二次变坡上的 牵引0>0,即0 = 0+4 0,A 0>0,以防止钢丝绳与二分三道岔之间相互 摩擦磨损，从而提高钢丝绳使用寿命；天轮架不能太高，否则会导 致拉钩角0较大，车辆跳道，摘钩困难，一般取摘钩角B=9ir； 为尽量降低天轮架高度，确保顺利摘钩，同时钢丝绳与二分三道岔不 产生摩擦磨损，一般取©>0 + 0.5。摘钩角取B =(2) 天轮架高度计算：设天轮顶点T,以二次变坡的起点F为原点, 过F水平向右，竖直向上的直线为经X、Y轴建立直角坐标系(见附 图一)，设T (x,y),由图知：XE = FB-cos 0+BE-cos 0二Ye =FB-sinO + BE-sin 6-直线 FT： y= tgcpx直线 ET; y=tg(p-ez)(x-xE)+YE联解得：tg = k(XE -tg-Y£)式中：令k=,并设天轮半径为人tg(0_O二)_t 聊则天轮架合理高度：Ht = JR = k-tg3 cos 0-2sin 0 L + < V co-_.(2cos % +cos 0.)sin( 0. +0 ) Jcos 0-sin( 0-)413+ (2 + -)cos 0 -tg 0. +(k-tg B cos 0. +2sin 0.).nLc -R.nLc_ 4'3、钢丝绳在绞车滚筒上各牵引角分析与计算(1)钢丝绳在绞车滚筒上各牵引角：包括缠绳外偏角内偏角 上出绳仰角下出绳仰角耳。当绞车运行时，缠绳内外偏角不当， 钢丝绳在滚筒上缠绕时会出现咬绳，加剧钢丝绳磨损；上下出绳角的 大小与钢丝绳作用于滚筒主轴的等效合力有关。设定以下参数为己知量：S 轨中心距 Y-天轮游动距离 耳一滚筒直径B&-滚筒宽度a-两滚筒间隙(2)钢丝绳偏角计算(见图一)上出绳弦长Lxl=AB = O1G = 70-0=卜，+Hj 一(hf +hc)F -( g 2 k上出绳弦长lx2=dc = 02f = v101022 -01f2=Jls +Hj - （hf +hc）T -（一牙丄）'上下钢丝绳均游动相等最大距离，因各自弦长不同，它产生偏角 最大值不相等。最大偏角计算按上下弦长的最小值计算，即取L= =Lx2、由附图一得：最大外偏角 J* = arc (), AB = £-(£ + )L,2222Bja-(S + Y)qaima>: =drctg：2Ls +% _(hf +hc): - ( g £ t 严最大内偏角 u“ = arc() , DE = -(- + -)L222=arctgDS + (a + Y)2£1+Hj 一 (hf+hc)2 一( "求出的J*和a j均应小1°30,（3）钢丝绳出绳仰角计算（见附图二）设上绳切天轮于0“滚筒圆周于0：分别于A, B；下绳切于天轮、 滚筒分别于D, C井架高比，天轮架至滚筒水平距离L=,且 °iO2=Hj-（h£+he）,作 0G/AB交0：B 于G, 0.E/AB交A0】于E, 0；F/CD交 CD于F,则AB与水平线夹锐角（上出仰角B】）大小为ZEOQ, CD与水 平线平角（下出仰角匚）大小为ZF0201 ,由图易得：B =Z01020-Z0102E亠 Hj（hf+hc）Ds-Dt=arctgarcsin匚2j（H,-（hf+hc）F+Lj咕 ZOQO + ZOREHj -（hf +hc）D -Dt= arctgarcsm ,Ls2（Hj （hf + he） + Ls（4）钢丝绳对绞车主轴产生合力大小及强度影响因素分析设上、下钢丝绳拉力矢量分别为：一尹，其大小 为， F:,其岀仰角分别为耳、亠（见附图三）。应用力线平移定理将它依次为分别向主轴简化，可得二共点力 丁飞，夹角大小为d-同时得到二等效力偶，偶矩分别 是M、M,o M】=F 冬,M2=F2它们对绞车主轴产生的等效合力2 2矩为4 =咯（片-FJ,即为滚筒的拖动力矩。2 -简化等效合力：XF = R其大小：工 F = JF2 + 可 + 2FF2COS （ B _ 色）合力对主轴产生弯曲变形效应，当且仅当-片差值有最大值时 工F最小，提升负荷的合力，对主轴产生的弯曲应力较小，可提髙主 轴使用寿命（但下出绳仰角不得小于15° ,以防止下出绳与绞车基 础相碰撞）。5、天轮中心至绞车滚筒主轴中心适宜水平距离Ls的设计当系统前述条件己知后，Ls可按规程规定的钢丝绳最大许用偏角 也=1°30,确定，此时Ls有最小值Lsmin BP,由图:t心亠2氏+ G + Y)因此得:L3ain = J365 (2Bg + a S 丫尸 + 0. 25 (必 + 几)2 (Hhf d 尸四、结束语据以上讨论，斜井双钩平车场串车提升系统施工设计问题较多，主要做好三方而关键参数的设计：即钢丝绳各种牵引角计算确定、天 轮架高度确定、天轮中心至绞车主轴中心水平的距离的计算，它们直 接联系提升系统的安全与经济运行。参考文献：1矿山固定机械手册2煤矿安全规程HBPe a f)40-5(Lu-BC)zs UloA£=(LqBC)co H ilLs vos B yjr=FC. sin -* jjLc. sin t*zEL (2nL.-低道9 分道岔闭合点C；高低道牛奇:淡变坡超点F?>TZ. 3 Im S说外低道阳七器安技点爪G：萊卞摘钩点E：高道 顶点B； 程点A；附图一 斜井平车场双钩提升系统图讯图三：出纯仰角対丄轴作用等效分析加怠图