斜井平车场双钩串车提升系统设计问题分析

斜井平车场双钩串车提升系统设计问题分析

［摘要］本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

1、上车场轨道线路合理布置设计；

（1）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α，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L0，二次变坡倾角为θ(0＜θ＜α) 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θZ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θK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：①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；②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；③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

①AM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L C，即AM＝2nL C

②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l0,即MP＝l0 ，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。

③重车道B 段取3/4钩串车长，即BE ＝（3/4）nL C 。这样保证在摘钩后前方重车运行已越过点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：

K Z

C l nL AE θθcos )cos 2(

+= Z K BAC θθ+=∠ K BCA θθ-=∠ 在ΔABC 中：

C K Z C nL l nL EB AE AB 43

cos )cos 2(0++=+=θθ

)sin()sin(]43

cos )cos 2[(

0K K Z C K Z C nL l nL BC θθθθθθ-+++= )

sin()sin(]43

cos )cos 2[(

0K K C K Z C nL l nL AC θθθθθθ-+++= 0BC AC >> 0θθK >> 0θθZ >>

2、天轮架高度计算

（1）设计原则：①天轮架不能太低，应保证钢丝绳在二次变坡上的牵引θ>ϕ，即0ΔθΔθ,θ>+=ϕ，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；②天轮架不能太高，否则会导致拉钩角β较大，车辆跳道，摘钩困难，一般取摘钩角 9～11β=；③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︒+>0.5θϕ 摘钩角取 01β=

（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：

Z E cosθBE cosθFB X ⋅+⋅= Z E sinθBE sinθFB Y ⋅+⋅=

联解得：

ϕtg )θtg(βY )θtg(βX x Z E Z E ----⋅=

)E Y tg k(X tg ]tg )θtg(βY )θtg(βX [y E Z E

Z E

-⋅=⋅----⋅=ϕϕϕ

式中：令ϕϕ

tg )θtg(βtg k Z

--=

，并设天轮半径为t R

则天轮架合理高度：

t

C Z Z Z K C 0K Z Z K K 0T R nL )}2sinθtgβcosθ(k 4

3tgθ)cosθnL l (2)]

θ)sin(θcosθ43

[(2cosθ)θsin(θcosθ2sinθtgβcosθk 2sinθ]l tgβcosθ[k JR H -⋅+⋅+⋅++++⎩⎨⎧⋅-⋅-⋅+-⋅==

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1α，内偏角2α；上出绳仰角1β，下出绳仰角2β。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。 设定以下参数为已知量：

--S 轨中心距 --Y 天轮游动距离 --g D 滚筒直径

--g 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

2

T

g 2

c f j 2

S 2

22

211x1)

2

D D (

)]h (h [H L G O O O G O AB L --+-+=-===

上出绳弦长