矿井运输提升第一篇4辅助运输设备.ppt

第五章 辅助运输设备,第一节 概 述一、辅助运输的任务、特点及其设备的类型 辅助运输设备是在矿井内运送材料、设备和人员的设备。在煤矿井下主要运输平巷用机车运煤时，材料、设备和人员也用机车运输，主要运输平巷用带式输送机运煤时，需另设专用的辅助运输设备。,任务?,在采区巷道内，因为运煤已经采用输送机，所以需另设专用的辅助运输设备。使用综采机组的工作面，辅助运输是一个重要环节,因为综采机组调换工作面时，整件重量大，运量大，要求占用时间短，采用合适的运输设备，可缩短机组调换工作面占用的时间，对提高煤炭产量及机组的利用率有重要意义。,转移工作面时,辅助运输的特点是：运输线路随工作地点的延伸(缩短)或迁移而经常变化；运输线路水平和倾斜互相交错连接；工作地点分散，使得运输线路环节多、分支多；待运物料品种繁多，形状各异；井下巷道空间受限制，有沼气和煤尘，需用防爆设备。,特点?,多样性,辅助运输的上述特点，决定了辅助运输设备的类型具有多样性。除了过去常用的矿用绞车(缠绕式和无极绳)、调度绞车、电机车和一般的矿车、平板车、材料车外，目前又出现了许多先进的辅助运输设备，如单轨吊车、卡轨车、粘着齿轨机车、胶套轮机车、无轨运输车(轮胎式或履带式)等。,多样性,二、国外辅助运输发展简介(一)辅助运输设备及其发展 美国、德国、俄罗斯、英国、法国、捷克等国为了解决辅助运输机械化问题，研制出先进的辅助运输设备并在井下使用，并已逐步充实和完善。这就较好地解决了煤矿辅助运输不配套的难题，对煤炭产量的提高起到了积极的作用。在这些国家中，解决辅助运输的关键是大力推广行之有效的先进辅助运输设备。其中以单轨吊车和卡轨车的使用最为普遍。,(二)国外辅助运输发展的主要方向 尽管国外已经基本解决煤矿辅助运输机械化的问题，但是运输环节仍然是构成采煤工耗的最主要因素。为了进一步提高工效、降低成本，还需对整个运输系统进行改革，从技术、安全、经济各方面谋求最合理的解决方案。国外主要产煤国对辅助运输存在的主要问题及其发展途径的看法是一致的，即降低辅助运输的劳动强度和提高辅助运输设备的效率。,国外辅助运输主要研究和发展方向有以下几个：(1)井下材料、设备和人员的运输设备的研制，特别注意采区辅助运输设备的研制；(2)对于供料地点到井下用户运输线路中转载点最少的运输系统和设备的研制；(3)对辅助材料不经转载直接运到用户的合理组织和最佳运输路线方案的研究；,国外研究和发展方向?,(4)完善运输辅助材料的有轨运输设备，增加专用的辅助运输设备(5)为扩大自行矿车(胶轮运输车)的使用范围，必须改进它的结构，减小外形尺寸，提高通过能力和研制不污染矿井大气的动力源；(6)进一步完善单轨吊车和卡轨车，使其具有更大的适用性。,三、我国辅助运输的现状及发展方向(一)我国辅助运输的现状和存在的问题 20世纪70年代中期以后，我国的采煤技术和开采机械化程度都有了明显的提高，但是辅助运输设备的配套使用依然处在20世纪60年代的水平：即大巷运输用电机车牵引，采区斜巷用矿用绞车或调度绞车平巷用人力推车或小绞车。形式单一，环节不配套，系统的输送能力低，设备、设施的性能差，严重影响了矿井产量和效率的提高。,现状?,目前，大部分先进的辅助运输设备在我国还处于研制和试生产阶段。经过广大科研工作者的努力，国内已研制出一些具有先进水平的辅助运输设备，如单轨吊车、卡轨车、无轨车等，但定型产品还很少，技术性能还有待完善。从使用方面看，只有少数矿引进了国外或使用了国产的先进辅助运输设备，与国外先进采煤国家相比，差距还很大。,由此可见，国内现有的煤矿井下运输系统及其装备的技术水平还是比较落后的，是矿井各生产环节中最薄弱的一环。为了改变这种落后状况，就必须提高辅助运输系统的机械化水平，采用新一代、高效率的辅助运输设备。这样，才能满足建设现代化矿井的需要，也才能进一步提高矿井采掘机械化水平。发展综采、综掘，提高单产、单进。,(二)我国辅助运输的发展方向l.发展辅助运输系统的途径 我国辅助运输的发展方向无疑是要实现辅助运输机械化。要达到这个目标，可借鉴国外的经验，结合我国的自然条件和技术条件，积极改善辅助运输系统的现状，具体做法可以从以下几个方面考虑：,发展途径?,(1)加强与国外的技术合作、交流和引进技术，加快对先进的辅助运输设备的研制工作，有计划地解决辅助运输涉及到全矿井基础技术设施、运输系统、设备等方面的问题。(2)做到辅助运输形式多样化。我国矿井多、分布广、条件千差万别，因此，不能采用单一的辅助运输形式和同一类型的辅助运输设备。辅助运输设备要多样化、系统化和标准化。,(3)在新井设计中，应根据具体情况，选用先进的辅助运输设备，同时，要使巷道开拓布置系统适用辅助运输机械设备的使用，使采掘机械化与辅助运输机械化相互协调。(4)对煤矿现有辅助运输系统的改造，应从局部开始，逐步扩大到整个矿井。首先应在现有综采工作面的平巷、采区(综采)的上、下山进行改造，更新设备。因为目前采区的辅助运输，矛盾比较突出。,(5)改革矿井开拓、巷道布置和采煤方法。(6)进一步解决整个系统各环节所需的设备和配套设备(包括上、下山绞车以及各转载站的配套设备)。2井下辅助运输的选型要求正确选择辅助材料和人员的运输方法是：(1)需保证有充分的安全性能和有较高的技术经济指标；(2)采煤和主要运输生产环节运转连续和可靠，与辅助运输相互协调；,辅助运输设备选型要求?,(3)装卸工作机械化，系统安装简单，当运输距离变化时，可以延伸和拆卸，当巷道支架下沉和底鼓时，不影响系统运转；(4)材料可以在地面储存地点集中成综合单位(打捆或集装箱)进行转载；(5)材料和设备应按计划和工作面装备计划进行运输，并且考虑将必须检修的设备和材料运到地面；(6)材料和设备从地面到井下工作地点尽可能进行无转载运输。,辅助运输运送人员时应当解决的主要问题是：缩短至终点的运送时间；运行时，人员的疲劳度最小,安全和舒适度最高。,第二节 单轨吊车,一、概述 单轨吊车的轨道是一种特殊的工字钢，工字钢轨道悬吊在巷道支架上或砌镟粱、锚杆及预埋链上。单轨吊车运输是将材料、设备等通过承载车或起吊梁悬吊在巷道顶部的单轨上，由单轨吊车的牵引机构牵引进行运输的系统。,单轨吊车是煤矿井下，尤其是在采区上、下山和工作面平巷内用来运送材料、设备和人员的先进辅助设备之一。单轨吊车运输运距一般为10002000m，最大可达3000m。运行速度为：运人为l.52m/s；运料和设备为22.5m/s，有时高达4.5m/s。,性能?,(一)单轨吊车的分类及其组成 单轨吊车按牵引方式的不同，可分为钢丝绳牵引和机车牵引两大类，而机车牵引方式又可分为防爆净化柴油机车和蓄电池机车牵引两种。钢丝绳牵引单轨吊车主要由驱动装置、牵引车、储绳筒、承载车、起吊梁、安全制动车、张紧装置、回绳站、悬吊装置、连接装置、轨道等部分组成，如图5一l。柴油机车牵引单轨吊车主要由柴油机车、承载车、起吊梁、安全制动车、悬吊装置、连接装置、轨道、道岔等部分组成。,按牵引方式可分为?,图5-1钢丝绳牵引单轨吊车1道轨；2有绳轮座的轨道；3与弯轨联接的直轨；4弯轨；5牵引绳导向架；6紧急制动车；7联接杆；8，9承载吊车；10吊车梁；11乘人吊车；12道岔；13缓冲器；14尾部绳轮；15尾轮拉紧装置；16头部张紧装置；17摩擦轮绞车；18通用可翻卸式集装箱；19牵引钢丝绳；20钢丝绳回绳轮,(二)单轨吊车的工作原理及其适用条件绳牵引单轨吊车的工作原理与机车牵引不同，前者为摩擦传动，后者为粘着驱动。绳牵引就是用无极绳绞车牵引，通过牵引钢丝绳与驱动轮之间的摩擦力来带动钢丝绳运行，从而牵引单轨吊车沿单轨轨道往复运动，图52所示为绳牵引单轨吊车工作原理图。,牵引原理,图5-2 绳牵引单轨吊车工作原理图 1摩擦轮；2钢丝绳；3牵引车；4制动车；5集装箱；6回绳轮；7张紧装置,单轨吊车工作原理：牵引钢丝绳2绕过摩擦轮1后，一端固定在牵引车3上，钢丝绳另一端绕经张紧装置7后，再绕过换向轮6，固定在牵引车下方的卷绳筒上。钢丝绳两端固接好之后，由张紧装置将钢丝绳拉紧，使钢丝绳具有一定的初张力靠S后启动电动机，带动液压泵运转，液压泵排出的高压油输送到牵引绞车的液压马达上，从而驱动牵引绞车的摩擦轮运转，使无级绳和挂在钢丝绳上的运输吊车作往复运动。它与一般无极绳牵引的不同之处是用牵引车来固定牵引绳的两端，即牵引钢丝绳的一端固定在牵引车上，另一端固定在牵引车下方的卷绳筒上，目是为了方便地调节运输距离。,机车牵引的单轨吊车由机车产生牵引力带动列车组沿单轨运行,其牵引力即粘着力是由一定数量的配有耐磨胶圈的成对的驱动轮通过液压或机械方式压紧在单轨的腹板上而产生的，它与机车本身自重无关。为了防止驱动轮打滑。牵引力F应根据下式计算：,式中：R为加在驱动轮上的力；f为轨道与驱动轮耐磨胶圈接触面的摩擦因数；n为成对驱动轮的数量，根据需要可取14。,单轨吊车的适用条件：(1)单轨吊车挂在巷道顶板上或支架上运送负载，不受底板变形(底鼓)及巷道内物料堆积影响，但需要有可靠的吊挂承载装置。吊挂在拱形或梯形钢支架上时，支架应装拉条加固，用锚杆悬吊时，每个吊轨点要用两根锚固力各为60kN以上的锚杆。巷道断面要大于或等于7m2。(2)可用于水平和倾斜巷道运输。用于倾斜巷道运输时，机车牵引单轨吊车，坡度要小于或等于18，最佳使用坡度为12以下，国外最大达。绳牵引单轨吊车坡度要小于或等于25，国外最大达45。最大单件载重达12-15t，最小曲率半径水平为4m，垂直为10m。,(3)机车牵引单轨吊车具有机动灵活的特点，一台机车可用于有多条分支巷道运送物料、设备和人员，可实现不经转载直达运输，不受运程限制，绳牵引单轨吊车在弯道上需装设大量绳轮，而且不能进分支岔道。运距一般为12km。(4)柴油机单轨吊车排放的气体有少量污染和异味，因此，使用巷道要有足够的风量来稀释柴油及排放的有害气体，使其达到无损害健康的程度。,(5)蓄电池单轨吊车的主要问题是受到蓄电池的能重比的限制，功率偏小，自重较大。适用于功率不大、自重较轻、牵引力较小、通风较差、硬度不大的掘进巷道里运送材料和人员。最大优点是没有柴油机的污染问题。,单轨吊车运输不论运距长短和运量大小，都必须有一个相互配套的完整系统。这个系统主要由巷道条件、轨道性能、悬吊结构、配套设备、辅助设施等主要部分组成。这个系统应具备的技术条件有：满足运输设备的巷道断面和坡度；可靠的巷道支护和轨道吊挂；可供选择的主机和配套设备；合理的巷道布置和为运输服务的辅助设施。,(三)单轨吊车适输的主要优缺点1优点：(1)采用柴油机(或蓄电池)单轨吊车运输，运行机动灵活，一台机车可以在多变坡、多道岔、多支线巷道中不经转载实现连续直达运输，运行阻力小、速度快、效率高、用人少、轨道钢材量比普通轨明显减少。,(2)适用于坡度小于18的上、下斜巷运输(绳牵引坡度可达25)，牵引力大。在10坡道上可载重15t(绳牵引可更大)。通过弯道半径水平为4m，垂直为10m。(3)轨道吊挂在顶板或支架上，载重运行不受巷道底板变形、积水或物料堆积影响。(4)装卸、起吊、运输全部操纵由液压起吊梁实现，劳动强度低，装卸速度快，工作制动、停车制动、紧急制动三套制动设备齐全，运行安全可靠。,2.缺点(1)要有可靠的单轨悬吊装置，对于拱形或梯形支架应有相应的加固措施。锚喷巷道要在顶板安装锚固力达8t以上的两根锚杆悬吊。(2)柴油机单轨吊车排出的废气有少量污染和异味。因此，除机车自身净化外，对巷道要适当加强通风，按一条巷道内同时运行机车的功率大小确定风量。,二、单轨吊车各主要组成部分的构造(一)牵引机构1钢丝绳牵引 140型单轨吊车有一条长l2km的吊挂单轨，运行时，靠一条可以弯曲成90的钢丝绳用液压驱动的绞车进行无极牵引，钢丝绳通过进口滑轮进入绞车，钢丝绳在巷道内沿滚动滑轮运行，在倾斜和弯曲巷道的出入处滑轮可以对钢丝绳进行导向，在牵引吊车的作用下，顺着预先铺好的曲轨运行。,液压牵引式钢丝绳牵引绞车组成：牵引部、液压马达、液压泵站、控制装置及监视装置等。(1)牵引部 牵引部有两种形式：一种是槽形轮牵引部，如图53；一种是抛物线形绳轮牵引装置，如图54。由下列部分组成：机架。机架用来制成绳轮和制动装置。驱动绳轮。结构如图55所示。制动装置。驱动绳轮的制动装置是由角移式双瓦制动闸和液压制动缸组成的。,图53 槽形绳轮牵引部 1一机架；2一制动闸；3一槽形绳轮；4一导向轮机回；5一KM665型液压马达；6一M305型液压马达；7一摩擦轮(外径为600mm)；8一偏置导向轮(直径为600mm),图5-4抛物线形绳轮牵引部l-抛物线形绳轮(外径=800 mm)；2 KM635型液压马达；3KM505型液压马达,图5-5 槽形驱动绳轮l-绳轮；2-钢丝绳衬垫；3-内齿圈；4-密封圈,(2)液压马达 牵引绞车所用的液压马达为KM63/5型径向柱塞式低速大转矩液压马达，用来直接驱动牵引绞车。结构：液压马达装有五个柱塞呈星形布置，因而又称为星形液压马达，其结构如图56所示。在机壳1上径向分布有5个柱塞缸，呈星形t在曲轴7上装有连杆，通过球绞与柱塞14相连。配油轴通过十字联轴器与曲轴一起旋转。,图5-6 KM635型径向柱塞式液压马达剖面1外壳；2套筒；3轴承盖；4一控制套；5十字联轴器；6控制轮；7曲轴；8空心楔轴；9缸盖；10限制圈；11，12，13配合垫；14带连杆的柱塞；16配合弹簧；17轴承；19密封圈；23，24支承环；25，26弹簧圈；27限位环；2829，30，31，32O型密封圈,液压马达工作原理：当高压油进入配油轴后，高压油经与配油轴高压腔相通的机壳上的孔进入柱塞缸，在柱塞上产生一个推力，这个推力通过连杆作用在曲轴上，其切向分力推动曲轴旋转。与此同时，曲轴连杆推动低压柱塞排油，变换进出油日位置，可改变液压马达的旋转方向。根据需要，牵引绞车可采用一台或两台液压马达安装在绞车的左侧或右侧。,(3)液压泵站 液压泵站是牵引绞车的动力源，泵站由两台HF1O型油泵组成，油泵流量为107Lmin，有效压差为200kg/cm3。结构：液压泵站1固定在底架上，如图5-7所示，并通过弹性联轴器2与电动机3联接。在液压泵站的机壳内除了装有一台无级调速的高压轴向柱塞泵外，还装有一台在闭式循环系统中更新工作油液的齿轮补给泵1.2，一台齿轮冷却泵1.3，一个由安全阀反单向阀组成的阀组1.4，以及回油过滤器1.10和一个带挥油针的空气过滤器。,液压马达传动轴的转速决定于轴向柱塞泵输出的油量，其转向则决定于输油的方向。由于油量可以从零调到最大值，所以液压马达的转速可随之变化。为了监视油箱内的油位，在液压泵站1上安有一个油位监视器。在液压泵站上还装有一个温度监视器。安装在操作部位上的运行监视装置，它包括行程计、转速表和压力表。通过这些监视装置可以随时显示运行吊车或乘人车的位置、速度及工作油压。,(4)控制装置普通控制装置：单操纵杆控制装置，其结构布置如上页图所示。工作原理：液压牵引的操纵杆12，当液压和电气设备发生故障时，安全控制装置便可在制动闸抱合的同时，使绞车停止运转。为此，要在单操纵杆控制装置(即普通控制装置)上加装一个终端开关6d和一个二位三通电磁阀6c。此外，在液压泵站上加装一个终端开关2，该开关与电磁阀6c相连，可监视轴向柱塞泵的零位。,安全控制装置的优点主要有以下五个方面：其一：当液压管路破裂时，进油压力消失，使二位四通阀的活塞卸载，弹簧将活塞推向抱合制动闸的位置。当活塞缩回时，触动终端开关6，切断电动机电源，使电动机停止运转。其二：当油箱内的油位太低时，油位开关动作。切断电动机，使电动机停止运转，直到油位回到一定位置后，才能重新启动电动机。其三，当液压牵引绞车突然发生故障停止时，轴向柱塞泵仍继续运转而产生高压过载，从而使高压油打开限制阀(或称安全卸载)而自动卸载。当高压油以高速流过限压阀时，将使循环系统的油温在短时间内急剧上升；当温度超过70时，温度监视器动作，使柱塞泵停止运转。,其四：当熔断器烧断或过电流继电器吸合时，电动机3停止运转，阀组6中的电磁阀缸(s1)的电压消先，从而使二位四通阀6a活塞下面的高压消失，活塞在弹簧的作用下推向“抱合”制动闸位置，出现立即抱闸，使牵引绞车停止运转。其五：当操纵杆12脱出失去控制时，可防止接通电动机。液压泵站1的终端开关22(bs)是一种零位监视开关，通过此开关，当操纵杆失去控制时，又防止电动机接通。,无线电遥控装置 采用无线电遥控装置时，操作人员可坐在人车或货车里，并且可无级调节钢丝绳的牵引速度，以进一步提高安全性。控制信号由操作人员随身携带的手提式发射机发出(该发射机也可固定在运输吊车的架子上)。接收机根据发射机的指令来控制液压调节装置。接收机固定在液压牵引绞车上。当采用无线电遥控装置控制绞车时，需在泵站上加装一个阀组14和同轴双向油缸19左阀组14上装有电磁阀14.l，14.2，14.3及一个节流阀14.4。操纵电磁阀时，可向双活塞杆油缸供油，使轴向柱塞泵1.1运转。,2机车牵引 吊挂机车的特点是：车体用承载吊车吊挂在单轨上，另设专用驱动轮。图5-8所示是吊挂柴油机车。驱动轮在工字钢的两侧成对装设，用弹簧或液压缸使驱动轮紧压在工字钢单轨的腹板两侧。柴油机经减速器带动驱动轮旋转时，驱动轮产生粘着牵引力使机车运行。为增大粘着系数，驱动轮外缘用耐压耐磨的摩擦材料，机车的牵引力不受线路倾角的影响，可以在大倾角中运行，因此，这种牵引方式亦称之为增粘牵引。,吊挂机车可沿倾斜轨道运行，车上的制动装置有两套，可实现三种制动功能。工作制动闸装在驱动轮的内缘，如同汽车上使用的涨闸。安全制动闸设在车体与两端的司机室之间，用刚性的连接杆与车体连成一体，如上页图所示。安全制动闸实为一个制动吊车，有两种制动功能，即操作制动和超速自行制动。操作制动由司机控制，如果出现超速，则限速器动作，打开释放阀，制动液压缸排油，闸瓦紧急制动，称为超速自行制动。,单轨吊挂机车的动力装置目前有防爆低污染型柴油机和蓄电池供电的牵引电动机。柴油机牵引机构有机械传动式(如FND-40型)和液压传动式(如FND90型)。FND40型防爆净化柴油机单轨吊车牵引部的结构由以下几个部分组成：动力源柴油机；主传动系统机械传动方式；制动系统，车体；司机室；操作系统；照明及通讯。,(二)单轨吊机车的配套设备 单轨吊机车的配套设备有安全制动车、起吊承载机构、人车、集装箱、轨道系统、道岔、拉杆、电动调度吊车等。,三、单轨吊车的选型计算单轨吊车选型计算的主要内容包括：选择单轨吊车的类型；计算实际需要的牵引力；选标准系列的牵引绞车或柴油机车；计算一台单轨吊车的日运输能力；确定采区或全矿所需单轨吊车的台数。,选型计算内容,(一)选择单轨吊车类型(1)选型计算必须已知下列条件：单轨吊车的运输距离；单轨吊车运行巷道的坡度大小；单轨吊车的运行轨道有无分支；单轨吊车需运送单件最大质量；单轨吊车是否运送人员。(2)根据已知条件和上述各类单轨吊车的适用范围来选择绳牵引的单轨吊车或柴油机车牵引的单轨吊车。,已知条件,（二)牵引力和功率的计算l.单轨吊车牵引力和功率的计算 要计算单轨吊车的牵引力，必须首先确定单轨吊车的一次最大运输量，即计算单轨吊车所服务的生产点对材料、设备的需要量，计算时要根据材料的重量和尺寸，凑成运输单元；2绳牵引单轨吊车钢丝绳的选型计算 单轨吊车的牵引绞车是液压摩擦式绞车。钢丝绳成封闭环形，如图59所示。,F、N计算参考P145 5-1、5-2,其传动原理为摩擦传动，大摩擦轮两侧的张力Fy和F1的关系可用欧拉公式表示，即：,（53）,式中，Fy和F1分别为钢丝绳与摩擦轮相遇点和分离点的张力；u为摩擦因数；为钢丝绳在摩擦轮上的围包角。,(1)计算钢丝绳在绞车分离点的张力 因为牵引力,所以钢丝绳在绞车摩擦轮分离点的最小张力Flmin可用下式计算：,（54）,式中，n为摩擦力备用系数，n1.151.2，其他符号同前。,Flmin,(2)钢丝绳破断拉力FB1的计算 运送一般物料的钢丝绳破断拉力FB1为：运送人员时钢丝绳破断拉力FB2为：运输液压支架时钢丝绳破断拉力FB3为：比较FB1，FB2,FB3之值，取其中最大的值作为FBmax,根据B和FBmax 来选取破断拉力的标准值FB标,FB标FBmax,由 FB标可查出钢丝绳直径d。,（55）,（57）,（56）,FB1,(三)单轨吊车运输能力的计算 要计算一台单轨吊车的运输能力，首先要按计划确定单轨吊车所服务的各生产作业点日需要材料、设备的运输单元总和，设为A；单轨吊车一次运送的运输单元数，设为B。已知运输距离为L，运行速度为v，计算如下:l.绳牵引单轨吊车运输能力的计算 绳牵引单轨吊车不能在有分支的线路运输，所以它的运输距离L是定值。,(1)单轨吊车运行一个循环所需的时间t1：,式中：L为运输距离；v为运行速度；为装卸载及休止时间。(2)单轨吊车日工作循环数Z1：,式中:Z1为单轨吊车每天工作循环数；tR为单轨吊车每天工作时间。(3)要完成计划任务，单轨吊车应运行的循环数Z2,式中：A为各生产作业点日需运输单元总和；B为单轨吊车每次运送的运输单元。,（58）,（59）,（510）,?,如果Z1Z2，说明单轨吊车的运输能力满足要求。反之，则不能满足要求，要另选其他类型的运输设备(如卡轨车或大功率的柴油机车牵引的单轨吊车)。巷道倾角大于18时选用卡轨车，倾角小于18时，两者均可，视具体条件而定。2.柴油机车牵引的单轨吊车运输能力的计算 柴油机车牵引的单轨吊车可以在有分支的线路上运输，各生产作业点的运输距离不同,可采用加权平均距离计算。,设有n个生产作业点，每个生产作业点日需要运输单元分别为A1，A2,A3An。；各生产作业点的运输距离分别为L1,L2，Ln。则加权平均距离Lj：,一台单轨吊车运行一个循环所需的时间t1:,（5-11）,（5-12）,一台单轨吊车日工作循环数z1:,（5-13）,（次）（取整数）,要完成计划任务，单轨吊车应运行的循环数Z2：,（5-14）,（次）（取整数）,如果Z1Z2，用一台柴油机车即可满足要求；如果Z1Z2，需计算共需柴油机车的台数。各生产作业点(全采区或全矿井)共需柴油机车台数N的计算：,（台）（取整数）,（5-15）,考虑到检修和备用的需要，取检修和备用台数为运行台数的20。所以,第三节 卡轨车,一、概述(一)卡轨车系统的基本组成及工作原理 卡轨车系统主要由轨道装置、卡轨车车辆及牵引控制设备三部分组成。图510所示是钢丝绳牵引的卡轨车系统。卡轨车的牵引方式有液压绞车的钢丝绳牵引，也有内燃机、蓄电池和电机车的机车牵引。卡轨车的轨道，多用槽钢制成，槽钢轨与轨枕固定在一起形成梯子道，长3m或6 m。用快速装置联接安装在底板上，不铺道渣就成卡轨车的运行轨道。,组成、分类,在轨道上运行的车辆，一般由转向架轮组和平板车体构成。转向架轮组是车辆的承重行走机构，它除了有两对垂直承重行走轮外，还装有两对水平导向滑轮。行走轮在槽钢轨道的上端面行走，水平滑轮在槽口内滚动，由此把车轮固定在轨道上，使行走轮不掉道，这种滑轮也称为卡轨轮。,卡轨车的轨道结构和车辆行车结构使得卡轨车对煤矿井下的工作条件具有很强的适应性。突出特点是：载重量大；爬坡能力强；允许在小半径的弯道上行驶，可有效防止车辆掉遭和翻车；轨道的特殊结构允许在列车中使用闸轨式安全制动车，可防止列车超速和跑车事故。卡轨车是目前矿井运输中较理想的辅助运输设备，它能安全、可靠、高效地完成材料、设备、人员的运输任务，是现代化矿井运输的发展方向。,突出特点？（结合表5-5到5-7）,(二)卡轨车的主要类型、特点及使用条件 卡轨车首创于德国，目前美国、俄罗斯、英国、法国都在研制和使用。纵观国外卡轨车的发展，20世纪60年代初随着综合机械化采煤的发展，传统的运输方式愈来愈不能满足现代化的开采需要，首先发展了钢丝绳牵引的卡轨车。70年代初又发展了柴油机牵引的卡轨车，最近十年以蓄电池为动力的蓄电池卡轨车也得到了发展。随着我国煤炭工业的发展，对煤矿辅助运输机械化也越来越重视，国内科研人员已研制出适合我国国情的KCY6900和F1型两种系列的钢丝绳牵引卡轨车。,石,煤,1钢丝绳牵引的卡轨车 从国外卡轨车生产和使用来看，钢丝绳牵引的卡轨车技术比较成熟，应用广泛。钢丝绳牵引的卡轨车及单轨吊的运输距离一般均在1.5 km之内，如果巷道平直、转弯少、坡度小，运距可增至3km以上。钢丝绳运输系统几乎可在任何坡度上运行。卡轨车运输适用于25以下的坡度一般限制在18，最大倾角可达45。这是钢丝绳牵引优于各种机车牵引之处。,钢丝绳牵引：成熟、运距？倾角？,钢丝绳牵引的优点：结构简单工作可靠，价格便宜，维修方便，牵引力大，并可用多绳牵引，爬坡角度大。缺点是：绞车司机不能直接监视路面情况和运行情况，只能单线运输，分叉处需另设新线路而且需设转载站；运输距离有局限性；长距离运输需多台串联，交接处设转载站；改变运距不方便，需移动锚固站。适用条件：固定的运输线路，不分叉，转弯不多，运距不变，大运量，坡度较大的巷道。,钢丝绳牵引的优、缺点？,2.柴油机牵引卡轨车与钢丝绳牵引的卡轨车相比，柴油机牵引卡轨车的主要优点是：司机跟车操作，能直接监视路面情况和运行情况;路轨分叉、延伸均很方便。由于属自行式运输设备，所以比钢丝绳牵引具有更大的灵活性，在长距离运输中不需转载，特别适用于分叉多、转弯多、运距不断延伸的区段。不足之处在于：牵引力有限；爬坡能力差；散热多对深部开采不利；噪音和空气污染虽在允许范围内，但毕竟增加了污染源，维修工作量较大，井下需设置专门的机车维修站;此外，价格比钢丝绳牵引的液压绞车贵得多。,柴油机式的优点和缺点？,二、卡轨车主要工作部件的结构形式(一)卡轨车的布置形式 卡轨车系统可根据实际工作条件的不同，选用机车牵引和钢丝绳牵引。由机车牵引的卡轨车系统，主要由牵引机车、运输车辆及轨道装置等组成。在列车的两端均设有司机操作室，以便反向运行时的操作控制由机车牵引的卡轨车，一般用于水平巷道，采用齿轨粘着机车牵引则可用于一定倾角的斜巷，机车牵引能适用分支多、运距长的巷道，具有运输灵活、综合能力高的特点。可采用柴油机车、蓄电池机车等作牵引机车。,钢丝绳牵引的卡轨车多用于倾斜或急倾斜巷道中，其系统布置如图510所示。钢丝绳牵引卡轨车系统的主要构成部分有：(1)钢丝绳牵引系统(包括液压牵引绞车、泵站及附属设备、牵引钢丝绳、绳牵引的各种导向装置、回绳装置、回绳锚固装置、拉紧装置等)；(2)列车组由牵引车、运输车辆、制动车、连接杆件等组成；(3)轨道装置包括：直轨，垂直、水平弯轨及道岔、阻车器等。钢丝绳牵引的卡轨车为无极绳牵引方式。,(二)钢丝绳牵引卡轨车主要部件的结构形式1卡轨车车辆 按其功能分为：基本运输车、牵引车、制动车及专用乘人车等。卡轨车系统的运输车辆是根据运输任务临时组合的，在整个列车组中牵引车和制动车是必不可少的。(1)基本运输车 基本运输车也称载重车，它是按不同运送物品的形状制成不同结构，基本结构是由两个带转向架的车轮组和车架底板组成的。超过l0t的为重载车，图511所示为沙尔夫公司的一种产品，最大载重量为25t。,图511 重载运输车(带钢丝绳固定装置),(2)牵引车 钢丝绳牵引的牵引车品种较多，它是钢丝绳牵引卡轨车组中惟一与牵引绳连挂的车辆，它的主要结构特征是在车底架上装有固定绳的楔形绳卡。按其功能不同有专门牵引车和兼用牵引车之分。在专用牵引车上，除设有牵引绳固定绳卡外。有的还装有储绳滚筒、驾驶室、紧急制动装置及随车乘人座椅等。根据需要可以任意组合，如图5-12所示。,图512专用牵引车 l人车；2驾驶室,(3)制动车 水平运输和斜坡道上的运输均需要制动车。水平运输时制动装置(设置在牵引车上，由司机控制)使列车保证在允许的制动距离内停车及在事故情况下紧急停车。倾斜运输时制动车挂接在列车的下方(即上行时挂接在列车运行方向的后方，下行时在前方)。当列车断绳、脱钩或超速时制动，使列车减速停止，防止列车跑车。,设置在何处？,2轨道装置(1)轨道 卡轨车系统的轨道与普通矿车窄轨运输轨道不同，除要承载列车，起导向作用外，还要能保证列车实现闸轨制动。卡轨车用的轨道多用槽钢制成，也有用普通钢轨或异型钢轨制成的。,两个作用,(2)道岔 根据使用地点的要求，可以选择各种不同形式的道岔。转盘道岔；可作为同一平面内的二股道问的道岔，用于无绳索或绳索在轨道旁侧的情况。平移道岔：它是在平巷与倾斜线路相联接时，位于线路体汇交处的道岔。该型道岔可以大量减小工程量。弯道：线路中的弯道分水平曲线和竖曲线两种，弯道由标准段组合而成。,(3)牵引设备 钢丝绳牵引卡轨车是用摩擦轮液压绞车作牵引设备，主要由绞车、泵站、控制、电气四部分组成。驱动液压绞车的液压马达装在绞车机架的一侧，根据需要可安装一台或多台液压马达。液压绞车的制动轮与摩擦轮联在一起，它的制动装置由角移式双瓦制动闸和液压制动缸组成。制动力矩的储备系数一般不小于2。制动时有液压的工作制动和弹簧加压的紧急制动两种，为防止紧急制动时减速度过大造成事故，紧急制动过程设计成二级制动。,推动径向柱塞式液压马达的高压液体由泵站供给，泵站是绞车的动力源。它与绞车分开布置，由防爆电机、变量油泵、油箱、冷却器、滤油器及各种液压控制阀和管路组成。在油路中还设有温度和压力控制器，以确保整个设备的安全运行。绞车的控制系统全部安装在操作台上，有手控、电控、遥控三种操作方式，可实现无级调速、换向、工作制动及紧急制动停车的控制。在三种操作方式之问设有可靠的互锁装置，避免可能出现的误操作。,4绳索导向装置 为使受张紧力的钢丝绳能适用线路的弯曲变化，减少磨损和平衡改向，在线路上需设置各种托绳辊和导向辊。返回绳通常布置在轨道一侧，其导向托绳轮可悬挂在巷道支架上或用锚杆固定在巷道壁上，也可安装在轨道一侧底板上。牵引绳的托绳辊一般每隔45m左右安装一个，以减轻牵引绳的磨损。在双绳牵引时，两绳托辊应一前一后地安装。,5.张紧装置 张紧装置的作用：张紧钢丝绳，使绞车摩擦轮处的松边具有一定张力，确保绞车摩擦轮能产生足够的摩擦牵引力。张紧装置安装在绞车附近，有液压张紧和重锤张紧两种形式。6回绳锚固站 锚固站作用：固定回绳轮，并给予钢丝绳系统以初张紧力支持整个系统的反力。按不同使用场合有自移式和固定式两种。7换装设备 当卡轨车系统与其他运输方式衔接时，应设换装设备。换装设备随布置不同而异。,三、钢丝绳牵引卡轨车基本计算 钢丝绳牵引卡轨车运输是采用摩擦绞车牵引的往返式运输，其基本计算内容包括：列车组成、阻力、张力、绞车牵引力及功率、钢丝绳的拉紧力。(一)基本参数l.运行速度 卡轨车牵引绞车一般采用液压摩擦绞车，运行中可进行无级调速，实际运行速度的大小可根据实际运量和运距来调整。考虑到在重型设备运输时的安全稳定性目前在设计时卡轨车的最大运行速度一般均不超过2ms。,2运输单元的平均有效载荷 在物料及设备的辅助运输中，运送物料的品种繁多。采用集装化运输是实现从地面供货点到井下使用点运输过程各工作环节的辅助运输机械化的基础。它可大大提高运输效率、安全性和降低劳动强度，在确定井下运输量时，根据材料、设备的重量和尺寸大小，用集装箱和捆扎的方式，将各种物品组合成一个个便于运输及装卸的运输单元。,(二)列车组成 牵引卡轨车是由牵引车、基本运输车、制动车组成的，其列车组成计算就是根据运输量或绞车的牵引能力来确定满足运输能力所需的基本运输车辆的数目。在设计运输设备能力时，要按最大负荷、最大运距考虑，并计入20的备用能力，以便适应加大采掘强度时运输能力的增加。,何谓列车组成计算？,绳牵引卡轨车运输为往返式运输，为达到一定运输能力，每次应牵引的运输车数根据下式计算：,（5-16）,式中：Z为每次牵引的运输车数；Q为每次运输需完成的运输量；G为每个运输单元有效载重量；L为运输距离；Vp为平均运行速度；tp为装、卸载及调车等辅助作业时间。,若运输量以运输单元件数计，则:,（t/h）（5-17）,式中：n为每小时需运送的运输单元数。,则运输车数为：,（5-18）,卡轨车列车组成：一辆专用牵引车加z辆运输车加一辆制动车，或一辆兼用牵引车加(z-1)辆运输车加一辆制动车。,(三)运行阻力 钢丝绳牵引卡轨车的总运行阻力主要包括列车运行阻力和牵引绳沿线路运行时所受的各项阻力(见图5-13)。下面说明计算方法。1列车运行阻力 列车运行的静阻力主要是基本阻力和坡道阻力。基本阻力是列车运行经常承受的阻力，它由阻力系数计算，阻力系数由试验得到。坡道阻力是列车在坡道运行时，列车重力沿坡道倾斜方向的分力，计算方法如下：,Blackboard,图5-13 绳牵引卡轨车原理图,设列车自重为 Gzi,（5-19）,式中：Gzi为牵引车自重；Gz2为制动车自重；Gz3为运输车自重；ZGz4为集装箱自重；Gz5为连接装置自重。,列车有效载重为G，则:,(t)（5-20）,列车运行基本阻力：,（5-21）,式中：F0为基本阻力；w为列车运行阻力；为坡道最大倾角。,列车坡道阻力：,（5-23）,列车运行阻力：,（5-22）,2.牵引钢丝绳运行阻力 钢丝绳运行阻力主要是钢丝绳沿线路直线段和曲线段运行时，在各种托绳辊及导向辊轮上所受的各项阻力。,用线路效率来考虑！,钢丝绳运行阻力在卡轨车计算中是接线路效率计算的，线路效率由试验得到。通常按下式计算：,（5-24）,式中：L为线路效率；为水平弯道转角。,3钢丝绳牵引列车总运行阻力:,（5-25）,(四)钢丝绳的最大张力及拉紧力1钢丝绳的最大张力 牵引钢丝绳各点张力用逐点计算方法计算。如图513所示，一方面，在卡轨车牵引运输时，钢丝绳的最大张力点在8点处即绞车摩擦轮的相遇点处的张力Fy=F8，由逐点计算式知，为克服运行阻力，牵引绳相遇点最大张力与绞车摩擦轮分离点1处的张力F1有下列关系:,（5-26）,即：,另一方面，钢丝绳与牵引绞车为摩擦传动，F8与F1还应满足挠性体摩擦传动的欧拉公式,同时考虑一定备用摩擦力，防止摩擦轮与牵引绳之间打滑，F8与F1有下列关系：,（5-27）,联立(526)及(527)两式可求出F8与F1。钢丝绳最大张力为：,（5-28）,备用摩擦力,参考图5-13,Fl=nF/(e-1),=F,2.拉紧力计算 拉紧装置的拉紧力按拉紧装置的位置并根据计算得出的张力值计算，采用重锤张紧时其拉紧力为：（看图5-13）,（5-29）,(五)牵引钢丝绳的选择 牵引钢丝绳按最大静张力(即按式528)选择，并满足强度条件：,式中：b为钢丝绳材料的抗拉强度；A为钢丝绳中全部钢丝的截面积之和；m为安全系数。,（5-30）,注意取值,分离点力,（六)绞车牵引力及功率 绞车摩擦轮的静圆周牵引力等于摩擦轮上钢丝绳两侧静张力差(即总运行阻力F)。P=F,（5-31）,当绞车牵引列车以速度v稳定运行时，在摩擦轮轴上的功率为：,（5-32）,在实际选用绞车功率时应将计算值增加20的备用量。,牵引力、功率,第四节 其他类型辅助运输设备简介,一、胶套轮机车和粘着齿轨机车(一)胶套轮机车 普通机车的爬坡能力小，一般只有23，为了增大爬坡能力，使机车能够安全可靠地在起伏不平的巷道(采区巷道)中运行而发展了胶套轮机车。胶套轮机车系统是在使用普通钢轨的基础上，将机车的钢轮套上一个橡胶圈套作轮缘踏面。同时，在机车制动系统中加装新型制动闸，以有效地加大机车牵引力和制动力。胶套轮机车可在57以下的坡度运行。,胶套轮蓄电池机车的适用条件：胶套轮机车是借自重与胶轮的粘着力牵引和制动的，因而在上下坡时，直接受到机车自重的制约，再加上普通轨的轨面较窄，胶轮的比压有限，因此，这种机车只能适用于在5以下轨道上运行。用于沿煤巷掘进的起伏不定的巷道，是比较理想的掘进配套运输设备。也可以作为大巷和上下山齿轨机车系统的接力延伸系统。,(二)粘着齿轨机车 齿轨机车系统是除两根普通钢轨外加装一根平行的齿条作为齿轨，而在机车上除了车轮作粘着传动牵引外，另外增加l2套驱动齿轮及制动装置，驱动齿轮与齿轨啮合，以增大牵引力和制动力，机车在平道上沿普通轨道用粘着力高速牵引列车。在坡道上机车可以较低的速度通过驱动齿轮与齿轨啮合，加上机车粘着力共同牵引