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1、 活动抱索器架空乘人装置（液压驱动）技术方案湘潭市恒欣实业有限公司2013年4月1设计单位：湘潭市恒欣实业有限公司 兵工技术和质量的保证 诚心诚意 恒守诚信项目名称：HXFA130206架空乘人装置项目1、设计依据和设计规范 1.1、巷道的基本情况；1.1.1 总长350m，最大16，平均坡度14,有效安装宽度1.7m，高3.0m。 1.1.2 变坡点共2个1.1.3 巷道有一处转弯，弯道夹角160、中心半径3米；。1.2、煤矿安全规程2007版；1.3、中华人民共和国煤炭行业标准（AQ1038-2007）煤矿用架空乘人装置 安全检验规范。1.4、企业标准Q/DNGF001-2010；2 设备
2、运行环境及使用条件2.1 乘人装置工作时周围空气中的甲烷、煤尘和硫化氢、二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量；2.2 环境温度不超过40，相对湿度不超过90%；2.3 煤矿巷道工作坡度不超过16；2.4 无强烈振动和冲击以及巷道容易变形的地方；2.5 无破坏绝缘的腐蚀气体和导电尘埃的环境中；2.6 无滴水的地方；3、设备主要技术参数序号名称单位参数值序号名称单位参数值1适应最大坡度1615驱动防滑安全系数1.642最大工作距离m35016托轮间距m83驱动电机功率Kw4517张紧最大配重量Kg4004运输速度（单泵）m/s0-1.218张紧钢丝绳直径mm12.55最大输送效率人/h
3、43219张紧行程m76驱动轮直径m1.220钢丝绳安全系数10.37迂回轮直径m1.221钢丝绳离地面距离m2.08钢丝绳间距m0.622系统工作电压V380/6609牵引钢丝绳直径mm2023液压站最大输出流量L/min18510最小乘人间距m1024液压马达排量mL/r8011同时乘坐人数人3525额定工作压力MPa2512钢丝绳最大牵引力KN10.226吊椅长度m1.713钢丝绳钢丝破断拉力总和KN27014钢丝绳与驱动轮围抱角1874、主要设备选型4.1 液压站型号：YZ45-FGD，最大输出流量185 L/min4.1.1 防爆电动机型号：YBK2-225M-4，功率 45KW，电
4、压 380/660 V，转速 1480转/分 4.1.2 主油泵型号：HPV105-02R ，排量 105 mL/r，最大流量185 L/min，额定工作压力 25MPa 4.2 液压马达型号：A4VG125 ，排量：125 mL/r，额定工作压力 25 MPa4.3 减速机型号：311-81.1，速比81.1，额定输出扭矩40000 Nm减速机高速端制动器制动力矩630 Nm4.4 低速端轮边制动器型号：YQP50-112/335T，制动力50KN4.5 钢丝绳型号为 20NAT636WS+FC1670ZZ,必须是绳芯少油表面无油，右同向捻 以上选型依据详见设计计算说明。5 安全技术指标一览
5、表：序号AQ1038-2007中规定 MT/T873-2000 中规定煤矿安全规程 中规定GB21008-2007中规定本方案实际值1驱动轮和尾轮与钢丝绳直径的倍数60无规定6045/28602驱动轮与钢丝绳外层钢丝直径的倍数900无规定 无规定无规定10353蹬座中心至巷帮的距离0.7m无规定0.7m0.7m0.84牵引钢丝绳的安全系数666610.35张紧钢丝绳的安全系数6无规定66236高速制动力矩与高速端输入扭矩的倍数1.521.521.521.528.37轮边制动力与最大牵引力的倍数1.52无规定1.521.524.98驱动轮轮衬的摩擦系数0.2无规定0.250.250.259钢丝绳
6、最大运行速度1.2m/s无规定1.2m/s2.5m/s0-1.2m/s3m/s(静态上下时)1.6m/s（坡度16）10钢丝绳的插接长度不应小于钢丝绳直径的倍数100010001000100012006、设计方案说明：6.1液压驱动部分在恶劣工作环境（多尘、潮湿和要求防爆）条件下，液压传动的可靠性高于机械传动。考虑到煤矿架空乘人装置的工作环境和使用要求，液压驱动装置采用闭式液压传动系统，这种传动系统的结构紧凑，调速方便且能适用于恶劣的环境。用闭式液压传动系统时，其液压油流在液压泵和马达之间循环流动，主油路没有直接和空气接触，因而不会产生吸空以及不容易污染系统。6.1.1 驱动部分的组成,该驱动
7、部分主要包括液压站、液压马达总成、驱动轮、机架及联接装置等图1 架空单驱动6.1.2 液压站（图2）液压站由隔爆电动机、液压泵、液压控制阀组、油箱、油液冷却系统、温度和油压控制系统、调速系统、液压管路系统、仪表及信号变送系统、油泵变量及制动控制系统等组成。液压站分为单动力和双动力两种，双动力液压站中电机和液压泵均为两台，可以互为备用。本方案中液压站设计为单动力液压站。 图2 单动力液压站6.1.3 液压驱动的主要优点6.1.3.1 液压驱动能实现无级调速和正反转运动，可以在很低的速度（可以任意设定）下正反转，以便检查钢丝绳；6.1.3.2 可以实现电机空载起动，从而提高电动机和电气元件的使用寿
8、命；6.1.3.3 可以任意设定起动和停车的加、减速特性（可设定启动加速和停车减速的时间），从而提高乘坐的舒适性；6.1.3.4 液压驱动系统的单件质量较小，便于在巷道中安装和维护；6.1.3.5 在恶劣工作环境（多尘、潮湿和要求防爆）条件下，抗污染能力强； 6.1.3.6 液压马达可以安装于任何方位；6.1.3.7 与同等功能的机械驱动+变频装置相比，对其附近的电气和通讯设备没有影响、性能稳定，使用寿命长，不易出故障，且造价偏低。本液压驱动装置克服了机械驱动+变频调速装置的以下缺陷：一是产生谐波干扰，对附近的电气和通讯设备影响较大；二是性能不是很稳定，内部关键元件容易出故障；三是成本较高；四
9、是电机不能空载启动。6.1.4 液压系统性能稳定可靠6.1.4.1 液压系统的密封液压站中的油泵和马达均为进口件，其制造材料的材质较国产的好得多，另一方面其热处理采用先进的渗钼技术（此技术我国还没有掌握），使得其内部元件（如滑靴）有很好的性能，经久耐磨，因此油泵和马达不会发生漏油现象，容积效率较高；液压油管为多层钢丝高耐压（35MPa）油管，液压站内多半采用优质不锈钢管，管接头采用独特的24度锥度加密封圈的联接方式，严格杜绝了漏油的现象，经用户使用两年多时间，未发现有漏油现象。6.1.4.2 液压系统的散热 闭式系统主要通过散热器散热冷却高温油液；冷却方式可以采用水冷，也可以采用风冷方式。油箱
10、温度在55左右。考虑到井下水资源的局限性且冷却水不便循环利用，因此采用风冷方式。液压马达还可以采用冷油冲洗方式降温，马达温度不超过806.1.4.3 马达和油泵的使用寿命马达和油泵的寿命取决于马达和油泵的质量、运行参数的设定以及使用当中的维护。6.1.4.3.1我公司使用的马达为原装进口，性能和质量较好，选型时按极端负荷计算，再考虑了一定的富余量；6.1.4.3.2进口马达的工作压力较高，最高可达42MPa，而我公司设计选型时，计算马达的最高工作压力为25MPa，而实际工作压力一般都不高于20MPa；6.1.4.3.3 有效的维护。按照使用要求定期更换过滤器和液压油，保证液压系统油液清洁度达到
11、规定要求；因此，在上述情况下，马达和油泵的使用寿命一般可在10年以上。6.1.4.4 液压系统的抗污染能力液压系统采用的是闭式回路，主油路与外部不接触，只要更换过滤器和液压油时注意清洁，则液压系统不会被污染，因此本液压系统抗污染能力很强。综上所述，采用液压驱动系统调速具有传统的机械传动+变频调速无法比拟的优点。 6.2 驱动部结构形式的设计（见图1）经计算单轮驱动时，钢丝绳与驱动轮之间的围包角187可以满足驱动力的要求，因此本方案采用单轮架空驱动方式。6.3 驱动轮(和迂回轮)的选取煤矿安全规程（2007版）中第416条第三项：井下提升绞车和凿井提升绞车的滚筒、井下架空乘人装置的主导轮及尾导轮
12、和围抱角大于90的天轮，其直径不得小于钢丝绳直径的60倍，围抱角小于90的天轮，其直径不得小于40倍；据规程主传动轮直径与钢丝绳直径60倍的关系，驱动轮直径应大于或等于1200 mm，本方案选用驱动轮直径为1200mm，迂回轮直径为1200mm。驱动轮轮衬为进口材料生产，该轮衬与钢丝绳的摩擦系数为0.25以上，该轮衬摩擦系数大、耐磨性好，耐油、耐水，能提供较大的牵引力，减小系统张紧力，从而减小钢丝绳的张力，提高钢丝绳寿命，使系统运行更加合理。6.4 制动器的设计6.4.1 高速端制动器为与高速马达匹配的减速机内所带的高速端制动器，该制动器制动可靠，其开启压力油由驱动液压站提供，开启压力一般为2
13、5MPa。6.4.2 低速端轮边制动器为低速端制动器，用于制动驱动轮的轮边，用于高速端制动器失效时或其它原因造成驱动轮转速过快时的安全制动。工作原理为弹（碟）簧制动，液压松闸。轮边制动器有电液制动器和液压制动器两种，本方案选用 液压轮边制动器。6.5 钢丝绳的选取根据重要用途钢丝绳国家标准GB8918-2006中规定，架空乘人装置（乘人索道）用钢丝绳为右同向捻的线接触型，不得使用交互捻钢丝绳，为了保证钢丝绳与驱动轮之间有较大的静摩擦力，满足驱动力的需要，钢丝绳表面应无油且绳芯少油。根据煤矿安全规程第四百条的规定，架空乘人装置的钢丝绳安全系数不得小于6。由计算可知，牵引钢丝绳的最大张力为2626
14、7 N,选取牵引钢丝绳为20NAT636WS+FC1670ZZ，其抗拉强度为 1670MPa,钢丝绳钢丝破断拉力总和为270KN，安全系数为10.3。驱动轮直径为钢丝绳直径的60倍、为外层钢丝直径的1035倍，符合煤矿安全规 程和煤矿用架空乘人装置 安全检验规范的规定。此钢丝绳为西瓦式结构，轫性较好，适合于变坡点较多的情况下使用。6.6 安全距离的确定 煤矿安全规程（2007版）中第368条第二项：蹬座中心至巷道一侧的距离不得小于0.7m,本方案为 0.8 m，符合安全要求。6.7 托、压绳轮的选用方案 配套的托绳轮有三种结构形式：单托轮、托压绳轮、双轮托（压）绳轮，直线段托轮间距为 8米，每
15、隔6个单托轮安装一个压绳轮。双轮托压绳轮组主要用在变坡点处，每组双托（压）绳轮有二个轮体，两个托轮为浮动式，可绕中间横轴回转，吊椅平滑过渡各轮受力均匀；单轮托绳轮支撑轴为整体加工；托绳轮与压绳轮配合使用；托压绳轮不但有效避免钢丝绳的跳动、摆动和脱槽，而且解决了吊椅通过时的卡阻和震动问题。托绳轮轮体为铸造件加工而成，每一个托绳轮轮体均为双轴承结构，保证了轮体运行平稳无噪声；轮体与钢丝绳接触部分均镶有非金属高耐磨材料轮衬，轮衬采用压板螺栓固定，更换轮衬只需拆卸螺栓即可，简单方便。该轮衬具有耐磨性能好、使用寿命长的特点，能有效降低钢丝绳的磨损，提高钢丝绳的寿命。双托(或双压)绳轮直径为 240 mm
16、、托绳轮直径均为240mm、压绳轮直径均为180mm，吊椅通过时平稳无振动。托、压绳轮安装在巷道横梁上，所有吊架均可在横梁上旋转，托轮在吊架上可上下移动调节，从而实现托压绳轮的四向可调，因此可弥补横梁的水平度和垂直度安装误差，从而降低了横梁的施工难度。直线段每个托轮约承受120kg重量,变坡点托轮随钢丝绳张力与变坡坡度大小不同而不同,最大可达530kg。因此，直线段采用单托轮，变坡点根据受力大小的不同采用相应组数的双托轮或双压轮，双托（压）轮均为绞支结构，各托（压）轮受力相等，且能减少对托（压）轮的冲击，能减缓托、压轮衬垫的磨损，提高托、压轮的使用寿命和乘坐的舒适性。托、压轮轮衬均为耐磨的材料
17、制成，摩擦系数小，且阻燃、抗静电，其中变坡点双托、压轮轮衬材料为聚氨脂或其它耐磨材料，直线段托轮和压轮轮衬材料一般为橡胶。6.8 乘人器的设计：乘人器由HM- B型抱索器和H型换向吊椅组成，吊椅总高1700mm。座椅按人的正常座姿进行优化设计，使其符合人机工程学，由于座垫为胶垫，故乘坐舒适，上下车安全；抱索器的外形设计满足绳轮衬垫要求，使之与轮衬吻合较为充分，并在过轮时无太大振动，因而乘坐安全、舒适。6.9 静态上下车装置6.9.1 静态上下车装置在机头机尾平巷上下车处安装静态上下车装置，设备不停车的情况下，乘人可在静止状态中上下车，安全、方便。静态上下车装置一般安装在平巷。6.10 机尾部分
18、的设计机尾部分主要包括迂回轮装置、张紧小车、滑道、导绳轮和张紧重锤；迂回轮直径为1200 mm，绳槽内镶嵌有硬橡胶轮衬； 迂回轮装置在滑道内可自由移动，保持系统恒定的张紧力；回绳站采用重锤张紧，并通过导绳轮将重锤置于巷帮硐室中。由于钢丝绳使用初期伸长较大，故滑道长度（即拉紧行程）设计为7米，避免由于钢丝绳的伸长造成系统不能正常运行。6.12 电气控制部分的设计6.12.1 可达到的控制要求：6.12.1.1 运行信息显示：日期、时间、速度、驱动压力、泵控压力、补泵压力、制动压力、油箱温度、紧急停车区域、安全保护项目等；6.12.1.2 机头机尾之间相互打点；6.12.1.3 机头机尾之间相互通
19、话；6.12.1.4 运行控制智能化：系统的运行控制由PLC可编程控制器实现自动检测和自动控制；6.12.1.5 安全保护控制智能化：系统的安全保护控制由PLC可编程控制器实现自动检测和自动控制；6.12.1.6 提供远程控制安装接口；6.1.7 异地呼叫：当猴车巷道内安装有程控电话时，利用程控电话与猴车电控系统并网，实现机头异地呼叫功能，当全巷道安装有背景音乐系统时，可实现全巷道异地呼叫功能（选配）。6.12.2 安全保护功能：6.12.2.1 机头机尾越位保护静态上下车装置可以阻止乘人越位乘车。6.12.2.2 钢丝绳欠速、过速保护当乘人装置运行速度低于设计速度的20%或高于设计速度的20
20、%时，会出现欠速或过速现象，出现此情况时，系统能自动停止运行；6.12.2.3 液压马达超速保护一级保护：当调速系统出现故障，可能导致液压马达超速旋转，本保护装置能使液压马达总是在设定的最高速度内转动；二级保护：若一级保护失效，当马达超过设定的最高转速时，则程序能控制系统停车；三级保护：若一、二级保护失效，则系统能自动瞬间断电保护。6.12.2.4 重锤限位保护当张紧装置不能使牵引钢丝绳保持恒张力，系统无法安全运行时，系统能自动停止运行；6.12.2.5 全巷道突发事件紧急停车保护 乘坐人员在乘坐途中，若发现紧急情况需要停车，则在乘车区域内的任一点，拉动急停开关拉线均可使系统停止运行，同时显示
21、台显示故障发生的区间编号。当绳间距大于或等于1600mm或乘人装置中间行驶轨道车时，应安装二套全线急停装置，并分设在巷道的两边。6.12.2.6 上变坡点掉绳捕绳停车保护（我公司专利产品，专利号：ZL200520049803.2）当上变坡点处的牵引钢丝绳脱离托轮往外掉下时，捕绳器捕住钢丝绳，阻止钢丝绳继续往下掉，同时系统自动停止运行，以防止掉绳时吊椅和人落地而伤人。6.12.2.7 驱动压力高、低压保护 当驱动压力超过最高或低于最低设定值时，系统停止运行。6.12.2.8 油箱温度超温保护当油箱温度超过允许的最高值时，系统停止运行。6.12.2.9 制动器动作失效保护 液压马达转动前，制动器未
22、完全打开时，系统应无法启动。6.12.2.10 减速机温度保护当减速机因某种原因而引起外壳温度超过允许值时，系统自动停止运行。6.12.2.11 乘人间距控制保护当前一位乘人到达乘人间距控制点后，系统会发出“可以放行，注意安全”的声光提示，后一位乘人才可以上车；如果连续两位提前强行上车，则系统会发出“乘人间距过近”的警示音并自动停车。6.12.2.12 系统防静电保护： 系统运行中的钢丝绳在具有“双抗”（抗静电、抗燃烧）性能的托轮轮衬和头尾轮轮衬上运行，当双抗性能不稳定时，钢丝绳和轮衬因运动摩擦而产生静电集聚现象，本装置可将静电随时导入大地。6.12.2.13 头尾轮入绳口安全防护装置 机头驱
23、动轮和机尾迂回轮的钢丝绳入口处，安装有安全防护装置，以防止人员和物件经入口处带入轮体绳槽中而造成设备损害和人身伤害。以上安全保护（6.12.2.1）至（6.12.2.11）项，均由PLC可编程控制器自动控制，系统自动检测信号，任一保护发生动作时，立即停止运行，同时操作显示台上显示故障类别，并发出并发出语言报警和笛声报警，并与电控系统自动闭锁。只有当相应故障消除后，系统经复位后才能重新启动运行。其余项为机械保护项目。6.13 语音声光提示系统当乘坐人员将要到达下车点时，语音提示系统会发出“前方到站，准备下车”的语音和闪烁及笛声三种提示信号，提醒乘坐人员准备下车。7 重要提示7.1 本架空乘人装置
24、抱索器非固定抱索器，乘人间距不能固定，因此，在使用过程中，必须要有专人值守，维持秩序，控制好乘人间距不得小于设计值。禁止超负载使用。7.2 无人运行时，空吊椅不得在线路上使用。7.3 必须修建上下车平台，巷帮边上安装方便乘人上下车的扶手。若需在斜巷上下人，则在上下人处必须安排专人摘挂吊椅，以保证乘人上下车时的安全。7.4 本架空乘人装置不得用于运送物料。8 背景音乐系统（选配）全巷道内安装轻松高雅的背景音乐系统一套，每隔50-100米安装一个防爆音箱。技术咨询电话: 肖连平 0731-5567266613574082176湘潭市恒欣实业有限公司2013年4月22日投标单位：湘潭市恒欣实业有限公司 兵工技术和质量的保证