卧庄煤矿卡轨车方案(2011.8.11)

1晶鑫煤业卡轨车运输系统设计方案石家庄煤矿机械有限责任公司辅助运输设备分公司2011年8月10日2晶鑫煤业异型轨卡轨车系统乘人设计方案一、异型轨卡轨车计算晶鑫煤业股份有限公司材料运输大巷长约450m，宽3.1m，运输大巷长750m，宽3.3m，运输大巷中一侧有皮带，皮带宽为1.2m。材料运输大巷中有一处7°的斜坡长20m，其余部分皆按平巷考虑，材料运输大巷中现有2条600mm轨距普通轨轨道，有两处水平转弯，角度为5°和99°。（一）简化计算如下：1.钢丝绳运行阻力f钢丝绳直径d=φ28mm时，每米钢丝绳重量q=2.89kg/mg:重力加速度，取g=9.8m/s2因为，在每一坡道上同时存在两根运行方向相反的钢丝绳，所以卡轨车沿途仅有运行阻力的影响。设：卡轨车的牵引钢丝绳完全被托滚托起来，则，钢丝绳运行阻力系数取ω1=0.15根据：f=2×L×q×g×ω1×cosβ÷1000(kN)所以f=2×1200×2.89×9.8×0.15×cos7°÷1000=10.12(kN)结论：钢丝绳运行阻力约为10.12kN2系统最大载重量：车辆的重量为：牵引车4t，平板载重车2t。设：系统牵引力为90kN，系统最大载重量为Wt，卡轨车运行最大坡度为β=7°由公式：μF=W×g×（sinβ+ω2×cosβ）+fW=(μF-f)/[g×（sinβ+ω2×cosβ）]=（0.8*90－10.12）/[9.8*(sin7°+0.03*cos7°)]=41.64t其中，μ为效率系数取0.8，ω2为卡轨车承载车运行阻力系数，取ω2=0.03，3g取9.8m/s2所以系统除去牵引车和平板载重车最大运送重量为：41.64-4-2=35.64t（二）、卡轨车运行时，钢丝绳的最大弹性伸长量的计算：从运行的情况来看，钢丝绳的最大伸长量在坡底，累计距离1200+1100=2300米。此处系统牵引力为：W×g×（sinβ+ω2×cosβ）＋f=41.64×9.8×(sin7°+0.03×cos7°)+10.12=72kN此时钢丝绳伸长量为：L=F×La÷(E×A)(m)=72×2300÷(49×615.75)=5.4m其中：E为钢丝绳的弹性模量，E=49GPaA为钢丝绳的截面积，按圆形计算，A=615.75mm2通过计算可看出系统钢丝绳的最大伸长量为5.4m。（三）、钢丝绳安全系数校验1.运物时钢丝绳安全系数校验：φ28钢丝绳抗拉强度为432kN，系统最大牵引力为F牵=90kN，进绳侧为最大受力点设为：Fa；出生侧受力设为Fb；μ取0.2。由欧拉公式和绞车结构可知Fa=Fb×eμ4π=F牵+Fb则：Fb=F牵÷（eμ4π-1）=7.9kNFa=97.9安全系数为：432÷97.9=4.4＞=3.5（5-0.001L，最小不得小于3.5）2.系统最大运人量的验算：设运人时最大牵引力为F牵；进绳侧受力设为：Fa；出绳侧受力设为Fb由于运人432÷Fa≥6（6.5-0.001L，最小不得小于6）F牵=Fa-Fb；Fa=Fb×eμ4π所以Fa≤72kN；则Fb≤5.83；F牵≤66.17当牵引力为66.17kN时，系统最大载重量为：W=(μF-f)/[g×（sinβ+ω2×cosβ）]=（0.8*66.17－10.12）/[9.8*(sin7°+0.03*cos7°)]=28.7t去除牵引车及安全制动车自重，系统载重量为：28.7－4－2=22.7t4人车自重3t，可乘坐12人，每人重量按80kg计算22.7/(3+12×0.08)=5.7辆，通过计算可看出，如果运人可拉5辆满载人车。二、异形轨卡轨车简介2.1产品型号及技术参数2.1.1设备型号及含义KSD90J机械传动牵引力kN电机调速绳牵引卡轨车2.1．2技术参数表1主要技术参数序号参数名称单位数值1牵引力kN902牵引速度m/s0-33停车制动闸制动力≥kN1354安全制动闸制动力≥kN905爬坡能力≤°206运输距离≤m17007轨道型式（异形轨）kg/m308轨距mm6009垂直拐弯半径≥mm1500010水平拐弯半径≥mm600011牵引钢丝绳直径mm2612主绳轮直径mm190013付绳轮直径mm1560514制动车制动力≥kN13515制动车制动速度m/s316主电机参数功率kW250电压V660/1140额定转速rpm100017变频调速柜参数功率kW315电压V66017泵站电动机参数功率kW3电压V660/114018组合式紧绳器(紧绳量)≤m1219气动道岔额定工作气压MPa0.4三、异形轨介绍异形轨及采用异形轨所铺设的轨道，主要有以下特点：a)运轨头与轨底与普通22kg/m轨相同，可根据用户需要任意割制成不同长度，该轨道采用单侧鱼尾板连接，可适用于水泥轨枕的铺设；b)该轨焊接性能好，可制成梯子轨，便于各种条件巷道的快速铺设；c)使用寿命长。由于该种轨道做了一定的加强处理，因而更加耐磨，更适应于重载车辆运行；d)运行安全可靠。该种轨道由于采用了特殊的结构型式，各种车辆可方便地布置防止掉道、翻车的卡轨轮系，此外，依据该新型轨道而设计的防止溜车用安全平板载重车，制动力更大，卡轨更可靠，因而运输更加安全。e)运输效率高。在该轨道上运行的各种车辆，由于设置了安全可靠的防止掉道、翻车的卡轨轮系，因而车辆可以以较高的速度运行。此外，该种轨道上运行的载重车辆，不需要转载，便可直接接入煤矿井下现有的普通轨道上运行。6四、异形轨卡轨车系统组成屯留矿卡轨车，主要由动力站、信号系统、车辆部分、轨道系统、牵引钢丝绳等组成。4.1、异形轨卡轨车运输线路基本条件晶鑫煤业股份有限公司材料运输大巷长约450m，，运输大巷长750m。材料运输大巷中有一处7°的斜坡长20m，其余部分皆按平巷考虑，有两处水平转弯，角度分别为5°和99°。4.2、异形轨卡轨车车辆配置a）牵引储绳制动车：1辆b)人车：5辆c）安全制动车：1辆d）载重车：1辆4.3、各车辆性能特点及用途简介4.3.1、牵引储绳制动车牵引储绳制动车，自重3.5T，长3670mm,宽1400mm,高1800mm(轨道面以上高1690mm),牵引车的作用是：a)将运输系统牵引钢丝绳的两端固定在该车辆上，由该车通过连杆带动其他车辆运行；b)车辆上配备有固定卡轨轮系，以确保车辆在运行过程中不会掉道、翻车；c)该车上设置有安全制动装置，碟簧制动，油压松开，制动力不小于135kN。在运行过程中，当出现钢丝绳或连杆断裂、车辆下行运输速度过快等异常情况时，能够实现自动或人工操纵停车；d)可将运输系统多余的钢丝绳贮存在该车辆上。4.3.2、人车人车，自重2.7T，乘员12人。该车主要有以下特点：车辆上设置有旋转卡轨轮系，在异形轨道系统运行时，确保不会掉道、翻车。同时，也可快捷地将卡轨轮系翻起，以便在普通轨道上临时运行；车辆的行走轮系为活动轮系，能够满足车辆在较小垂直及水平转弯半径的轨道系统中运行。74.3.3安全制动车安全制动车，主要由车体、制动油缸、轮系、手压泵、离心释放器、释放阀、逻辑阀、制动块、液压油路等部件组成。该车自重2T，手压泵供油，碟簧制动，油压松开，即为失效安全型制动车。该车制动力大，且设置有自动制动装置。在运行过程中，当出现钢丝绳或连杆断裂、车辆下行运输速度过快等异常情况，制动车超过设定运行速度时，制动车上的离心释放器会自动打开释放阀，制动油缸中的液压油经逻辑阀快速回到油箱，从而实现制动车的自动安全制动。4.3.4载重车载重车，自重3t，承载能力25t。五、异形轨轨道系统5.1、异形轨轨道系统组成该系统运输距离全长约1200米，主要由开始轨、阻车器、右开道岔、左开道岔、过渡轨、回绳站及若干托绳轮、各种梯子异型轨等组成。煤矿井下所需要的各种轨道，为保证用户安装方便及各种车辆顺利通过，我公司将采用焊接方式，将轨道焊接成梯子轨。5.2、异形轨轨道系统的安装5.2.1、异形轨轨道系统安装基本要求轨道系统安装次序为：巷道清理→打基础→轨道系统安装（包括各种轨道、轨枕、道岔及各种轮系安装）。轨道系统安装前，应将巷道内与安装卡轨车无关的设备、零部件、大块煤矸石等杂物清理到不防碍安装及运输的位置。同时必须对巷道内局部高低不平处进行平整，尽量将轨道直接铺设在坚实的底板上，并调平、调直，使其尽可能的平缓，以减小车辆运行过程中的震动。如果不能将轨道铺设在底板上，必须采取有效措施将轨道垫实、调平，防止轨道承受重载时出现下陷现象。5.2.2、异形轨轨道的铺设所有轨道均应参照设计要求铺设。对于大于3度的坡道，均须铺设凸轨8或凹轨。小于3度的坡道，不必铺设凸轨或凹轨，但应对巷道底板进行处理，处理后巷道的高度，应确保运送支架时，车辆能顺利通过，且具有符合煤矿安全标准的安全空间。坡道拐点附近，宜用4米或1米直轨做过渡处理,并应保证卡轨车辆在弯道处运行时无卡阻现象。铺设轨道时还应注意，轨道接缝处上下及左右误差不得大于2mm，间隙不得大于5mm；两条轨道顶面的高低差，不得大于5mm。轨道一般为4米/节,为使得凸轨或凹轨等能够安装在合理位置,我公司将提供部分1米/节的轨道,以便于调整。此外,可根据现场需要,临时改制部分轨道。当凸轨上的轮系在实际使用中数量不足受力过大时,可在凸轨上加装轨枕,并在该轨枕上托绳轮,以分散凸轨轮系受力；所有4米、1米轨道均为梯子轨。铺设轨枕时应注意,钢质轨枕压板上的螺栓不得高出设计要求。5.2.3、托绳轮的布置如果牵引钢丝绳托底,会加快钢丝绳的磨损以及加大钢丝绳的运行阻力，降低卡轨车的牵引效率，因此有必要保证钢丝绳在卡轨车运行的全程被托绳轮托起。一般情况下，每间隔6m布置一组托绳轮，另外在轨道系统的凸轨处，视具体情况应布置多组托绳轮，以分散凸轨上托绳轮的磨损，增加其使用寿命。5.2.4、道岔根据井下实际运输情况，卡轨车运输系统需要两个编组车场，以便于列车编组及安全人车的存放，配备4付道岔(右开道岔、左开道岔各2套)。此外异形轨道系统与其他运输巷道转换接轨,需要4副道岔。我公司生产的道岔，采用气动方式控制换向，气缸使用压力应控制在0.5-0.63MPa之间，该气动道岔气缸推力大、换向迅捷、准确，每组道岔长约7.2m，可从中间分开解体9运输。专用车辆及煤矿现有车辆均可通过该道岔。5.2.5、异形轨轨道系统的固定a)所有梯子轨下部均应垫实；b)开始轨、道岔必须打水泥基础，并用地脚螺栓将其固定在水泥基础上；c)所有凸轨、凹轨地脚孔，均需用锚杆固定；d)一般每间隔8米固定一对锚杆；e)对于受倾翻力及下滑力较大的轨道，可适当加密锚杆；f)锚杆的长度，适巷道底板的岩性而定，一般应不小于1.5m。5.2.6、回绳站回绳站主要由回绳轮、导绳轮、泵站等组成。运输系统的钢丝绳通过回绳站返回，形成无极钢丝绳运输系统。回绳站张紧油缸是只进油不出油，永远拉近张紧轮。张紧行程为2.3米，紧绳量为4.6米。卡轨车重载运行，紧绳器吸收钢丝绳的弹性伸长量效果不佳时，张紧力应适当增大。回绳站采用地锚固定，当巷道延伸的时候回绳站整体向后延重新地锚固定，回绳站整体用4根圆木柱支撑到巷道顶部以增加稳定性。要求矿方再设一保护链连接到回绳站后面起保护作用。卡轨车可以运人，根据：1、煤矿安全规程2011版第四百一十四条第一大项第9小项里面规定：“倾斜井巷中使用的单轨吊车、卡轨车和齿轨车的连接装置，运人时不小于13，运物时不小于10。”2、卡轨车检验报告里有对人车的检验。3、MT/T590-1996中第5.1.10条：“卡轨车连接装置的安全系数，运人时不小于13；运物时不小10。”4、MT/T590-1996中第5.2.6条明确规定了人车性能要求。10晶鑫煤业变频控制绳牵引异型轨卡轨车供货明细（运输距离1200米，车场100米）序号设备部分单位数量单价(万元)金额（万元）备注1牵引绞车部1112.64112.6490kN2泵站部13.63.6为安全制闸动配套3液压紧绳器部122224泵站组13.943.94为紧绳器配套5绞车房钢丝绳走向轮系套14.54.5新增绞车房钢丝绳护网（长13m宽1.3m高2.1m）6牵引储绳制动车辆1