架空乘人裝置設(shè)計(jì)選型及安裝措施分析

衛(wèi) 煒

（山西潞安礦業(yè)集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司慈林山煤礦，山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

架空乘人裝置被廣泛應(yīng)用于煤礦斜井、采區(qū)上下山巷道的人員提升和運(yùn)輸[1]，具有適應(yīng)性強(qiáng)、安裝及拆除工程量小、操作簡(jiǎn)單及運(yùn)行安全等優(yōu)點(diǎn)[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(yùn)行期間，受巷道施工坡度、斷面布置及礦壓顯現(xiàn)等影響，會(huì)出現(xiàn)不同程度的故障問題[3]。因此，架空乘人裝置科學(xué)、合理的選型及制定切實(shí)、針對(duì)性強(qiáng)的安裝技術(shù)要求，對(duì)保證人員提升、運(yùn)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(qū)軌道巷斷面形狀為半圓拱型，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)形式，斷面規(guī)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(tái)各60 m，斜坡480 m。巷道內(nèi)鋪設(shè)有軌型為30kg/m的軌道，斜坡上平臺(tái)安裝1臺(tái)JKB-2.5×2P型提升機(jī)，巷道兩側(cè)鋪設(shè)有電纜及供風(fēng)、供水管路。現(xiàn)計(jì)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(qiáng)度。

1.1 主要參數(shù)的確定

通過計(jì)算，巷道上、下平臺(tái)高差為91.6 m。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，條件具備時(shí)優(yōu)先選用助力裝置運(yùn)送行人，則確定選用架空乘人裝置。由于采區(qū)軌道巷擔(dān)負(fù)采區(qū)運(yùn)送人員、物料及進(jìn)風(fēng)的任務(wù)，運(yùn)送長(zhǎng)度L=480 m，平均坡度β=11°，采用雙側(cè)運(yùn)行的方式，選擇可摘掛式抱索器，運(yùn)輸速度設(shè)置為1.2 m/s，乘人間距L1設(shè)置為10 m，橫梁間距L2設(shè)置為8 m。預(yù)選牽引鋼絲繩型號(hào)6×19S+FC1670-Φ22-ZS（無油），直徑22 mm，單位質(zhì)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(jì)算

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

式中：C為撓度系數(shù)，取1 000；q0為單位長(zhǎng)度質(zhì)量，取1.78 kg/m；g為重力加速度，取9.8 m/s2。

將相關(guān)數(shù)值代入式（1）得：最小張力Fmin=17 444 N。

1.3 運(yùn)行阻力及各點(diǎn)張力計(jì)算

1.3.1 上升側(cè)及下降側(cè)線路運(yùn)行阻力

依據(jù)運(yùn)行的實(shí)際條件，計(jì)算架空乘人裝置在承受最大載荷時(shí)所受的阻力。理論及實(shí)踐證明，當(dāng)下降側(cè)不承載而上升側(cè)滿載時(shí)，為架空乘人裝置承受最大載荷的狀態(tài)。依據(jù)該工況進(jìn)行上升側(cè)、下降側(cè)阻力Fs、Fx計(jì)算：

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

將相關(guān)數(shù)值代入式（2）、式（3）得：Fs=12 156 N，F(xiàn)x＝-2 641 N。

1.3.2 迂回輪、驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)出繩側(cè)各點(diǎn)張力

架空乘人裝置迂回輪、驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)出繩側(cè)各點(diǎn)張力示意圖如下頁(yè)圖1所示。取驅(qū)動(dòng)輪出繩側(cè)為鋼絲繩最小張力點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算得出迂回輪、驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)出繩側(cè)各點(diǎn)張力結(jié)果如下：驅(qū)動(dòng)輪出繩側(cè)張力F2＝17 444 N；迂回輪進(jìn)繩側(cè)張力F3＝F2+Fs=29 600 N；迂回輪出繩側(cè)張力F4＝1.01F3＝29 896 N；驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)繩側(cè)張力F1＝F4+Fx＝27 255 N。

1.4 電動(dòng)機(jī)選型

電動(dòng)機(jī)功率P計(jì)算見式（4）。

式中：K為備用系數(shù)，取1.2；v為鋼絲繩運(yùn)行速度，取1.2 m/s；η為傳動(dòng)效率，取0.8。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)下降側(cè)不承載而上升側(cè)滿載時(shí)所需功率為17.66 kW，因此選用YBBP280S-6型隔爆三相電動(dòng)機(jī)，其功率45 kW、電壓1 140 V、轉(zhuǎn)速1 480 r/min。

圖1 上、下繩側(cè)各點(diǎn)張力示意圖

1.5 驅(qū)動(dòng)輪及迂回輪直徑的確定

驅(qū)動(dòng)輪與迂回輪在架空乘人裝置中承擔(dān)著聯(lián)動(dòng)功能，為主要的設(shè)備部件。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，驅(qū)動(dòng)輪及迂回輪直徑一致，最終確定直徑為1 800 mm。

1.6 運(yùn)人能力

確定架空乘人裝置單程最多運(yùn)輸人員數(shù)量n=49，根據(jù)規(guī)定抱索器距離、運(yùn)送長(zhǎng)度及鋼絲繩速度，求得單程最大承載時(shí)長(zhǎng)，最終確定每小時(shí)最大運(yùn)人能力，單程最大承載時(shí)長(zhǎng)t計(jì)算見式（5）。

經(jīng)計(jì)算，t=13.33 min，則最大運(yùn)人能力為220人/h。

2 選型結(jié)果

1）采區(qū)軌道巷設(shè)計(jì)選用RJKY45-35/1800（A）型架空乘人裝置，坡度11°，安裝長(zhǎng)度480 m。驅(qū)動(dòng)輪及迂回輪直徑1.8 m，牽引鋼絲繩型號(hào)6×19S+FC1670-Φ22-ZS（無油），直徑22 mm，單位質(zhì)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(yùn)輸速度設(shè)置為1.2 m/s，L2設(shè)置為8 m，單程最多運(yùn)輸人員49人，最大運(yùn)人能力為220人/h。

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

3 架空乘人裝置安裝技術(shù)要求

3.1 安裝前準(zhǔn)備工作要求

1）根據(jù)設(shè)備配置要求，提前準(zhǔn)備施工所需附屬材料、施工工具、耗材和安全防護(hù)裝置。

2）依據(jù)安裝圖紙和設(shè)備中心線及巷道腰線，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)出機(jī)頭、機(jī)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(jù)標(biāo)定的梁窩位置開挖梁窩，橫梁安裝后中心線垂直于設(shè)備中心線，變坡點(diǎn)處根據(jù)壓繩輪、托繩輪的數(shù)量適當(dāng)加密。

2）橫梁澆灌前必須進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)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(yīng)牢固，表面整齊。

3.3 機(jī)頭驅(qū)動(dòng)安裝要求

1）機(jī)頭傳動(dòng)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(jī)頭各部分完整，無缺少零件。

3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器之間，必須安裝工作制動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)輪處應(yīng)安裝安全制動(dòng)器，且制動(dòng)器工作可靠，符合制動(dòng)力矩要求。

3.4 機(jī)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(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)、無卡阻現(xiàn)象。

3）重錘升降自如無卡阻現(xiàn)象，重錘在最低位時(shí)，底部距底板距離符合設(shè)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(xiàn)象，并緊固牢固可靠。

2）同側(cè)的托繩輪槽和壓繩輪槽在同一標(biāo)高內(nèi)或同一直線段內(nèi)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(jié)質(zhì)量要求

1）鋼絲繩編結(jié)接頭長(zhǎng)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(jié)后接頭應(yīng)整齊、均勻、無扭曲疊股等現(xiàn)象。

3.7 安裝乘人吊椅標(biāo)準(zhǔn)

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(diǎn)不得高于0.5 m。

3）上下人地點(diǎn)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(dòng)試車，檢查電氣部分、減速器、制動(dòng)器及電動(dòng)機(jī)，一切正常并符合有關(guān)安裝工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行運(yùn)載鋼絲繩和張緊鋼絲繩的安裝。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合采區(qū)軌道巷實(shí)際條件，通過對(duì)架空乘人裝置的主要參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，最終選用RJKY45-35/1800（A）型架空乘人裝置，并提出詳細(xì)的安裝技術(shù)要求，既保證了架空乘人裝置選型科學(xué)、合理，又為后期的安裝、運(yùn)行提供了技術(shù)及安全保障，具有一定的借鑒意義。