卧庄煤矿卡轨车方案(2011.8.11).doc

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

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/m
g: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10.12kN
2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）+f
W=(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，g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=49GPa
A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）=7.9 kN
Fa=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=22.7t
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
K S D 90 J
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
kN
90
2
牵引速度
m/s
0-3
3
停车制动闸制动力≥
kN
135
4
安全制动闸制动力≥
kN
90
5
爬坡能力≤
°
20
6
运输距离≤
m
1700
7
轨道型式（异形轨）
kg/m
30
8
轨距
mm
600
9
垂直拐弯半径≥
mm
15000
10
水平拐弯半径≥
mm
6000
11
牵引钢丝绳直径
mm
26
12
主绳轮直径
mm
1900
13
付绳轮直径
mm
1560
14
制动车制动力≥
kN
135
15
制动车制动速度
m/s
3
16
主电机参数
功率
kW
250
电压
V
660/1140
额定转速
rpm
1000
17
变频调速柜参数
功率
kW
315
电压
V
660
17
泵站电动机参数
功率
kW
3
电压
V
660/1140
18
组合式紧绳器(紧绳量)≤
m
12
19
气动道岔额定工作气压
MPa
0.4

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。

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1800 mm(轨道面以上高1690 mm),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。
4.3.3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。

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
1
112.64
112.64
90kN
2
泵站
部
1
3.6
3.6
为安全制闸动配套
3
液压紧绳器
部
1
22
22

4
泵站
组
1
3.94
3.94
为紧绳器配套
5
绞车房钢丝绳走向轮系
套
1
4.5
4.5
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
29
29

7
人车
辆
4
9.8
39.2

8
安全制动车
辆
1
26
26

9
载重车
辆
1
14
14

10
拉杆
根
5
1.6
8
含销轴
11
开始轨
套
1
0.6
0.6

12
1米直轨
套
50
0.2
10

13
4米直轨
套
300
0.65
195

14
道岔引轨
套
8
0.987
7.896

15
右开道岔
套
2
8
16

16
左开道岔
套
2
8
16

17
3.5°凸轨
套
2
0.54
1.08
含凸轨托绳轮
18
3.5°凹轨
套
2
0.34
0.68

19
辅线弯轨
套
2
0.6
1.2

20
过渡轨
套
5
0.3
1.5

21
终端轨
套
1
0.6
0.6
含导绳轮
22
回绳站
组
1
12.5
12.5

23
泵站
套
1
4.5
4.5
为回绳站配套
24
阻车器
组
2
0.8
1.6

25
导向滑轮
组
2
0.4
0.8

26
托绳轮组
组
200
0.12
24
每间隔6m布置一组
27
压绳轮
组
24
0.45
10.8
每间隔50m布置一组
28
钢丝绳6X19-28
米
2550

13.2
重要用途、预张拉

电控系统
套
1

108.48

31
运费
12

合计
701.316

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9日
10