架空式乘人装置设计

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1、架空式乘人装置设计 （说 明 书） 目录 摘要 错误！未定义书签。 第一章 绪 论 . 3 1.1 煤矿架空乘人装置定义. 3 1.2 煤矿架空乘人装置的构成. 3 1.3 煤矿架空乘人装置结构特点及其布置. 3 第二章 工作原理 6 第三章 基本结构设计 . 错误！未定义书签。 3.1 驱动部分 . 7 3.1.1 电动器 7 3.1.2 减速器 7 3.1.3 制动器的确定 . 12 3.2 乘人部分 . 13 3.3 托绳部分 . 13 3.4 尾轮及张紧装置 14 3.4.1 尾轮. 14 3.4.2 张紧绞车部分 . 15 3.4.3 配重锤部分 . 16 3.5 电控系统 16 3

2、.5.1 电气控制及信号系统. 16 3.5.2 保护功能 . 17 第四章架空乘人装置设计计算. 18 4.1 原始数据（以下数据为例计算）. 18 4.2 主要预选参数的确定 . 18 4.3 主要参数的计算及器型的选择. 19 第五章设计存在的问题及结构的改进. 26 5.1 架空乘人车装置设计存在问题. 26 5.1.1 架空乘人车设计的临界值和防滑验算. 26 5.1.2 吊座间距 . 26 5.2 架空乘人车装置结构的改进. 27 5.2.1 刹车装置的研制及应用. 27 5.2.2 吊座与钢丝绳连接装置的改进. 27 致谢 错误！未定义书签。 参考文献 28 第一章绪 论 1.1

3、 煤矿架空乘人装置定义 矿用索道（架空乘人装置）主要用于矿井斜巷，平巷运送人员，其工作原理 类似于地面旅游索道。 它通过电动器带动减速器上的摩擦轮作为驱动装置，采用 架空的无极循环的钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳主要靠尾部张紧装置进行张紧， 沿途依托绳轮支撑， 以维持钢丝绳在托轮间的饶度和张力。抱索器将乘人吊椅与 钢丝绳连接并随之作循环运行从而实现运送人员的目的。 矿用索道主要由驱动装置，尾轮及张紧装置、乘人部分、钢丝绳、托（压） 轮部分、电控部分及综合保护装置组成。 1.2 煤矿架空乘人装置的构成 主要由驱动部分、乘人部分、托绳部分、尾轮部分、张紧部分及电控系统 组成；如图 1-1 所示。 图

4、1-1 煤矿架空乘人装置图 1.3 煤矿架空乘人装置结构特点及其布置 矿井在建设高产高效过程中，在不断引进采煤、掘进新技术、新工艺、新装 备的同时， 辅助运输应不断改进创新， 以满足现代化矿井发展的需要。现代化的 高产高效矿井，采掘器械化程度越来越高。新技术、新装备的应用，使工人的劳 动强度越来越小，生产效率越来越高，而井下辅助运输却滞后于矿井的发展。 其主要表现在： 受矿井开拓方式的制约， 技术更新慢， 还是沿袭旧的运输模 式，以小绞车、小电瓶车运输为主，但随着矿井开采不断延伸，运输路线不断增 长、环节增多、效率却越来越低；运载人员装备没有大的改进，大多是徒步从 井口至作业地点，工人在途中一

5、方面消耗体力另一方面延长了劳动时间严重制约 矿井发展，目前随着科技水平的不断提高，许多矿井都选用安装有PLC 自动控 制的架空式乘人装置。 架空乘人车主要由器头部、 牵引部、器尾部组成。器头部部件主要为电动器、 固定在器架上的液压式制动装置、联轴器、减速器、器头导绳轮;牵引部主要有 牵引钢丝绳、索道支架、架绳轮及乘人吊座组成、器尾部主要有器尾导绳轮、器 尾支架及器尾拉紧装置等组成。 该设备有以下特点： （1）架空乘人装置设备投资小，且占地面积又少，运行成本低，维护工作 量小； （2）架空乘人装置人员输送量大，效率高，索道无极循环运行，人员不需 要等候，随到随行； （3）架空乘人装置安全性能好，

6、牵引钢丝绳运行速度低（0.83.0m/s） ，乘 人吊椅离地不高（ 0.2m） ，运行平稳可靠，人员上、下吊椅方便自如，设备本身 配有完善的安全保护装置； （4） 架空乘人装置适用范围广， 长度范围在 100 米-4000 米， 最大倾角 40， 还可以满足巷道多变坡点。 （5）架空乘人装置布置方式灵活、独特。除布置在专用巷道外，还可以与 皮带输送器共用巷道， 也可以与单钩提升绞车共用巷道。也可布置在小断面巷道 还可以通过单向往复运行实现小运量的人员输送。 由于井下架空乘人车运输巷道长短不一断面大小不一，而且还有中间上下人 车场等差别，情况比较复杂。 设备布置各不相同，但一般为以下布置方式：

7、1架空乘人车运输巷道分为尽头式和通过式。 2绞车一般布置在斜巷的上部，尾轮及拉紧装置一般布置在斜巷的下部。 3尽头式绞车炯室设在巷道的延伸处，通过式绞车就安设在巷道的中间。 4绞车上有水平安装和倾斜安装(即绳轮与巷道倾角一致 )2 种。 设备布置的优缺点： 1绞车布置在斜巷的上部，有利于绞车的制动;尾轮和拉紧装置布置在斜巷 的下部可以使拉紧装置设置在张力最小的地方。 2尽头式绞车炯室设在巷道的延伸处，可以建造器房，做到窗明几净，有 利于司器和维修人员对架空乘人车的管理和维修，通过式绞车就安设在巷道的中 间，节省建造费用，投资少，见效快。 3绞车水平安装。 缺点为变坡处架绳轮受力较大，架绳轮与钢

8、丝绳易磨损， 优点是设备的设计、安装、维护简单，给今后工作带来很大的方便。绞车倾斜安 装，保持钢丝绳倾角始终一致，沿线架绳轮无集中载荷，一般巷道布置也简易。 4两个吊座间距一般大于两个架绳轮的间距，这样可以防止钢丝绳垂度过 大。公司两个架绳轮之间距为4.7 m，设计两个吊座之间距为5m，由于器头导绳 轮磨擦衬垫磨擦系数不足， 钢丝绳多次打滑， 为防止事故的发生， 减少了吊座数 量，两个吊座间距改为7 m。 架空乘人装置是根据矿井不同的巷道条件, 开发研制出系列化牵引主机产品, 同时研究新型乘人卡绳器、轮系高耐磨材料、自动化控制等关键技术, 具有系统 运行安全、无专人操作值守、提高运输能力、人员

9、乘座舒适等特点. 倾斜井巷架 空乘人装置对矿井进一步减人提效和安全生产起到巨大的推动作用。 架空乘人装置是近几年在消化吸收国外先进技术的基础上，综合利用我国地 面索道的科研成果及成熟经验的基础上研制开发的矿山专用运人设备的技术。 第二章工作原理 煤矿架空乘人装置（俗称猴车）是一种新型的矿井斜巷或平巷人员运输设备， 其工作原理类似于地面旅游索道。 它通过电动器带动减速器上的摩擦轮作为驱动 装置，采用架空的无极循环的钢丝绳作为牵引承载。钢丝绳主要靠尾部张紧装置 进行张紧， 沿途依托绳轮支撑， 以维持钢丝绳在托轮间的饶度和张力。抱索器将 乘人吊椅与钢丝绳连接并随之作循环运行从而实现运送人员的目的。从

10、而实现输 送矿工的原理。 绞车吊座 架绳轮 拉紧装置 重锤 尽头式架空乘人车运输巷道 绞车吊座 架绳轮 拉紧装置锚杆丝杠 通过式式架空乘人车运输巷道 图 21 输送矿工的原理图 第三章基本结构设计 3.1 驱动部分 矿井乘人装置的驱动装置通常采用悬吊式安装，有电动器、减速器、制动 器、驱动轮、器架及电器控制部分所组成，设计图如下图3-1 所示。 图 3-1 矿井乘人装置的驱动装置图 3. 1. 1 电动机 功率由实际运送量计算确定，由于运送速度限制常选用6 级防爆型电器， 并应符合 GB3836-2000爆炸性环境用防爆电气设备 。 3. 1. 2 减速器 1. 减速器的工作原理 图 3-2

11、减速器图 减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机 内燃机或其它高 速运转的动力通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿 轮来达到减速的目的，普通的减速器也会有几对相同原理齿轮达到理想的 减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。 2减速器的种类 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速， 增加转矩。 它的 种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类 型可分为齿轮减速器、 蜗杆减速器和行星齿轮减速器； 按照传动级数不同可分为 单级和多级减速器； 按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆 锥圆柱齿轮减速器； 按照传动的布置形式又

12、可分为展开式、分流式和同轴式减 速器。以下是常用的减速器分类： （1）摆线针轮减速器 （2）硬齿面圆柱齿轮减速器 （3）行星齿轮减速器 （4）软齿面减速器 （5）三环减速器 （6）起重器减速器 （7）蜗杆减速器 （8）轴装式硬齿面减速器 （9）无级变速器 蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比， 输 入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。 但是一般体积较大， 传动效 率不高，精度不高。 谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力 的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相 比较差。输入转速不能太高。 行星减速器其

13、优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很 长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 3. 减速器的设计程序 （1）设计的原始资料和数据 原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时过载 能力、转动惯量等。 工作机械的类型、规格、用途、转速、功率（或转矩）。工作制度：恒定 载荷或变载荷，变载荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩，启动频率；冲击和 振动程度；旋转方向等。 原动机作机与减速器的联接方式，轴伸是否有径向力及轴向力。 安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）。 传动比及其允许误差。 对尺寸及重量的要求。 对使用寿命、安全程度和可靠性的要求。 环境温

14、度、灰尘浓度、气流速度和酸碱度等环境条件； 润滑与冷却条件（是 否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制。 对操作、控制的要求。 材料、毛坯、标准件来源和库存情况。 上述前四条是必备条件，其他方面可按常规设计，例如设计寿命一般为!“ 年。用于重要场合时，可靠性应较高等。 （2）选定减速器的类型和安装型式 （3）初定各项工艺方法及参数 选定性能水平，初定齿轮及主要机件的材料、热处理工艺、精加工方法、润 滑方式及润滑油品。 （4）确定传动级数 按总传动比，确定传动的级数和各级的传动比。 （5）初定几何参数 初算齿轮传动中心距（或节圆直径） 、模数及其他几何参数。 （6）整体方案设计 确定减速器的

15、结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等。 （7）校核 校核齿轮、轴、键等负载件的强度，计算轴承寿命。 （8）润滑冷却计算 （9）确定减速器的附件 （10）确定齿轮渗碳深度 必要时还要进行齿形及齿向修形量等工艺数据的计算。 （11）绘制施工图 在设计中应贯彻国家和行业的有关标准。 4.减速器的检查和维护 不同的润滑油禁止相互混合使用。油位螺塞、放油螺塞和通气器的位置由 安装位 置来决定。它们的相关位置可参考减速器的安装位置图（如下图3-3 所示）来 确定。 图 3-3 减速器安装位置图 （1）油位的检查 切断电源，防止触电！等待减速器冷却； 移去油位螺塞检查油是否充满； 安装油位螺塞。 （2）油的检查

16、 切断电源，防止触电！等待减速器冷却； 打开放油螺塞，取油样； 检查油的粘度指数。 如果油明显浑浊，建议尽快更换。 对于带油位螺塞的减速器 检查油位，是否合格 安装油位螺塞 （3）油的更换 冷却后油的粘度增大放油困难，减速器应在运行温度下换油。 切断电源，防止触电！等待减速器冷却下来无燃烧危险为止！ 注意：换油时减速器仍应保持温热。 在放油螺塞下面放一个接油盘。 打开油位螺塞、通气器和放油螺塞。 将油全部排除。 装上放油螺塞。 注入同牌号的新油。 油量应与安装位置一致。 在油位螺塞处检查油位。 拧紧油位螺塞及通气器。 （4）减速器检查和注意事项 减速器应牢固地安装在稳定水平的基础或底座上，排油槽的油应能排除， 且冷却空气循环流畅。基础不可靠，运转时会引起振动及噪声，并促使轴承及 齿轮受损。当传动联接件有突出物或采用齿轮、链轮传动时，应考虑加装防护 装置，输出轴上承受较大的径向载荷时，应选用加强型。 按规定的安装装置保证工作人员能方便地靠近油标，通气塞、排油塞。安 装就位后， 应按次