无极绳连续牵引车的实践应用研究
2019-05-07申凯文
申凯文
（霍州煤电集团丰峪煤业机电科，山西 霍州 031400）
1 工程概况
霍州煤电集团丰峪煤业20110工作面井下煤炭运输采用带式输送机运输方式，集中运输大巷安装两部DSJ100/63/2×125型胶带输送机。根据轨道大巷的坡度、运距、运量及最大件重量，集中轨道巷安装了SQ-20型无极绳连续牵引车和JD-1.6调度绞车，电机功率分别为22kW和25kW，无极绳连续牵引车运输距离为950m，钢丝绳绳径为Ф21.5mm，并在巷道内安装了三档智能捕车器。
2 无极绳连续牵引车选型计算
2.1 20110辅运顺槽、20110机轨合一顺槽
2.1.1 校核依据
20110 辅运顺槽、20110机轨合一顺槽运输距离950m，巷道最大倾角3°，运输最大件重量（支架加平板车重量）16t，布置一台无极绳连续牵引车担负设备、材料、矸石等辅助运输任务。运输系统简图如图1所示。
图1 运输系统简图
2.1.2 设备选型
（1）牵引力计算
F=(G+G0)×(0.02×cosβmax+sinβmax)+2μqRL
式中：
G-最大载荷重量，G=16t；
G0-梭车自重，G0=1.8t；
μ-钢丝绳阻力系数，μ=0.23；
qR-单位长度钢丝绳重量，1.74kg/m；
β-运行线路最大倾角，β=3°；
L-运输距离，L=950m。
F= ( 1 6 + 1 .8 ) × ( 0 .02× c os3° + s in3° )× 1 000 + 2
×0.23× 1.74× 950 = 17.8× 0.07× 1000 + 760.4
= 1 287.1+ 7 60.4 = 2 047.5kg = 20.07kN
（2）钢丝绳张力计算
式中：
n-摩擦力备用系数，n为1.1～1.2；
μ-摩擦系数，取μ=0.14；
α- 钢总围抱角，α=3.5×2π=7π。
（3）电机功率验算
式中：
F-牵引力，F=20.07kN；
V-梭车速度，提升最大件时的速度为1.0m/s；
η-绞车传动效率，取η=0.8。
滚筒直径D≥40×d=880mm。
（4）钢丝绳强度验算
式中：
n-钢丝绳安全系数；
QZ-钢丝绳破断力，QZ=304.714kN；
S4max-钢丝最大绳张力，取38.22kN；
[n]-钢丝绳许用安全系数，取n=4.1。
根据计算结果，采用22 NAT 6×19S＋FC 1570 ZZ 251 174 GB8918-2006型无油钢丝绳满足本次设计要求。主要技术参数：直径22mm，公称抗拉强度为1570MPa，单位重量qR=1.74kg/m，钢丝绳最小破断力总和Qz=304.714kN。
（5）张紧器选择
运距为950m，S1=1.55kN。
选用三轮张紧器一组，配12=2×6（＞155×2÷60≈6）个配重。
（6）运输时间
T=950÷1.0÷60=15.83min。
（7）制动器选型
根据电机功率计算制动器扭矩：
TC=K×T
TC=K×9550×（Pw/n）
=2×9550×（75/740）=1935.8N·m
式中：
T-理论扭矩，N·m；
TC-计算扭矩，N·m；
Pw-驱动功率，kW；
n-工作转速，r/min；
K-工作情况系数，取K=2。
选用BYWZ5B-500/121型制动器，制动力矩为2240N·m，匹配推动器型号为YT1-90Z/8，符合设计要求。
根据计算结果，20110辅运顺槽、20110机轨合一顺槽选用一台SQ-30/37型无极绳连续牵引车，能够满足辅助运输要求。设备技术特征如下：
设备型号：SQ-30/37；电动机：配套防爆电动机，功率37kW，电压660V，转速740r/min；滚筒直径：950/1200mm；最大牵引力：30kN；绳速：1.0m/s；变速方式：机械变速；最大运输倾角：3°；最大运输长度：950m；钢丝绳：22 NAT 6×19S＋FC 1570 ZZ 251 174 GB8918-2006型无油钢丝绳满足本次设计要求，主要技术参数：直径22mm，公称抗拉强度为1570MPa，单位重量qR=1.74kg/m，钢丝绳最小破断力总和Qz=304.714kN。
无极绳连续牵引车牵引矿车在井下大巷中运行，必须遵守《煤矿安全规程》及MT/T885-2000行业标准等规程规范对其运行要求的相关规定，并配置相应的安全设施装置，确保其安全运行。
2.2 20110机轨合一顺槽、20110回风顺槽
2.2.1 校核依据
20110 回风顺槽、20110机轨合一顺槽运输距离1392m，巷道最大倾角10°，运输最大件重量（支架加平板车重量）16t，布置一台无极绳连续牵引车担负设备、材料、矸石等辅助运输任务。运输系统简图如图1所示。
2.2.2 设备选型
（1）牵引力计算
F=(G+G0)×(0.02×cosβmax+sinβmax)+2μqRL
式中：
G-最大载荷重量，G=16t；
G0-梭车自重，G0=1.8t；
μ-钢丝绳阻力系数，μ=0.23；
qR-单位长度钢丝绳重量，qR=1.74kg/m；
β-运行线路最大倾角，β=10°；
L-运输距离，L=1392m。
F= ( 1 6 + 1 .8 ) × ( 0 .02× c os10° + s in10° )× 1 000 + 2
×0.23× 1.74× 1392 = 17.8× 0.19× 1000+ 1114.2
= 3 382+ 1 114.2 = 4496.2kg=44.06kN
（2）钢丝绳张力计算
S1=2.45kN
S4=46.51kN
式中：
n-摩擦力备用系数，取n=1.1～1.2；
μ-摩擦系数，取μ=0.14；
α- 总围抱角，α=3.5×2π=7π。
（3）电机功率验算
式中：
F-牵引力，F=44.06kN；
V-梭车速度，提升最大件时的速度为1.2m/s；
η-绞车传动效率，取η=0.8。
滚筒直径D≥40×d=880mm。
（4）钢丝绳强度验算
式中：
n-钢丝绳安全系数；
QZ-钢丝绳破断力，304.714kN；
S4max-钢丝最大绳张力，取56.51kN；
[n]-钢丝绳许用安全系数，取3.6。
根据计算结果，采用22 NAT 6×19S＋FC 1570 ZZ 251 174 GB8918-2006型无油钢丝绳满足本次设计要求。主要技术参数：直径22mm，公称抗拉强度为1570MPa，单位重量qR=1.74kg/m，钢丝绳最小破断力总和QZ=304.714kN。
（5）张紧器选择
运距为950m，S1=1.55kN。选用三轮张紧器一组，配18=2×9（＞245×2÷60≈9）个配重。
（6）运输时间
T=1392÷1.2÷60=19.3min。
（7）制动器选型
根据电机功率计算制动器扭矩：
TC=K×T
TC=K×9550×（Pw/n）=2×9550×（75/740）=1935.8N·m。
式中：
T-理论扭矩，N·m；
TC-计算扭矩，N·m；
Pw-驱动功率，kW；
n-工作转速，r/min；
K-工作情况系数，取K=2。
选用BYWZ5B-500/121型制动器，制动力矩为2240N·m，匹配推动器型号为YT1-90Z/8，符合设计要求。根据计算结果，20110回风顺槽、20110机轨合一顺槽选用一台JWB-75BJ型无极绳连续牵引车，能够满足辅助运输要求。设备技术特征如下：
设备型号：JWB-75BJ；电动机：配套防爆电动机，功率75kW，电压660V，转速740r/min；滚筒直径：1000mm；最大牵引力：80kN；绳速：0.67～1.2m/s；变速方式：机械变速；最大运输倾角：10°；最大运输长度：1392m；钢丝绳：22 NAT 6×19S＋FC 1570 ZZ 251 174 GB8918-2006型无油钢丝绳满足本次设计要求，主要技术参数：直径22mm，公称抗拉强度为1570MPa，单位重量qR=1.74kg/m，钢丝绳最小破断力总和QZ=304.714kN。
无极绳连续牵引车牵引矿车在井下大巷中运行，必须遵守《煤矿安全规程》及MT/T885-2000行业标准等规程规范对其运行要求的相关规定，并配置相应的安全设施装置，确保其安全运行。
3 结语
本文对霍州煤电集团丰峪煤业20110工作面井下无极绳连续牵引车辅助运输设备进行了实践应用研究。经计算校核，验证了应用无极绳连续牵引车在丰峪煤业20110辅运顺槽和20110机轨合一顺槽、20110回风顺槽和20110机轨合一顺槽运输的可行性。实践应用结果表明，该设计合理可行，有效降低了井下运输安全事故的发生率。
