斜井跑车防护装置能量计算.doc

ZDC30-2.2跑车防护装置 计算说明书 太原金义诚机械有限公司 2012年9月 1．跑车防护装置的形式 柔性跑车防护装置为常闭型，该装置一般由PLC控制器、传感器、吸能器、执行机构及挡车栏等组成。原理图如下所示： 正常情况下跑车防护装置为常闭状态。①当矿车下行时，前后轮经过“SA”传感器，“SA”感应到两个信号经PLC判定为矿车正常行驶速度时，PLC将发出命令让执行机构将挡车栏提升，让矿车通过。当矿车下行越过传感器“SC”后，传感器“SC”将发出矿车下行通过挡车栏信号,PLC控制器将控制电机反转进行下放挡车栏。②当矿车上行经过轨道传感器“SC”时，轨道传感器“SC”将发出矿车上行通过信号，PLC电控箱控制上提挡车栏，让矿车通过。当矿车上行越过传感器“SA”后，传感器“SA”将发出矿车上行通过挡车栏信号,PLC控制器将控制电机反转进行下放挡车栏。③若矿车速度超出正常运行速度时，PLC不动作，挡车栏保持放下的位置即常闭状态，对矿车有效拦住，保障了巷道下部设备和人员的安全。 2．跑车防护装置吸收能量计算 现结合上述跑车防护装置，对其吸收冲击能量的分析计算如下： 根据能量守恒定律，矿车在井筒内任意一点发生跑车事故，到矿车被跑车防护装置拦下所发生的能量变化为：矿车在发生跑车事故点的动能（即矿车正常下放的最大动能）与矿车被拦下，所经过斜坡长度矿车势能减少的和应该等于矿车在轨道上摩擦损失的能量与跑车防护装置吸收能量的和，公式如下： ……………………………………⑴ 式中： L——从跑车开始到矿车被挡车栏拦住所经过斜坡长度 单位：m m——发生跑车的矿车或串车质量 单位：kg E——跑车防护装置吸收能量 单位：J α——斜坡轨道的倾角 单位：° μ——矿车或串车运行阻力系数 取μ=0.015 g——重力加速度 取g=9.8m/s2 v——矿车最大运行速度 单位：m/s 假设某井筒倾角α＝25°；矿车正常运行最大速度为v＝5 m/s；提升串车为1.1m3 600轨距固定式矿车（质量为：610kg）5辆，则串车装满矸石总质量约为m＝1.6×1.1×5＝11850kg，由于断绳而发生跑车时经过的斜坡长度为L＝100m。计算柔性挡车栏应吸收的能量。 现将公式⑴整理变形为： ……………………………………⑵ 将上述假设参数带入公式⑵，求得跑车防护装置所要吸收的能量为E≈5054412 J。跑车防护装置一般有两个吸能装置，则每个吸能器应该吸收的能量为E1≈2527206 J。 现在通过煤安认证拥有煤安标志的跑车防护装置生产厂家所生产的吸能器的吸收能量一般在1.0～1.4MJ之间，远远满足不了E1≈2527206 J的要求。如果按E1＝1.4MJ反算斜坡长度，即E＝2.8MJ，其余参数依然按上述假设条件，将公式⑴整理变形为： …………………………………………⑶ 可得出L≈58m。假如有一条300m长的井筒，每隔58m设一道跑车防护装置，那么整条井筒就需要设置5套跑车防护装置，不仅提高了成本，而且增加了失效点，降低了可靠性，不符合现场的实际要求。而且随着自动化综采设备运用越来越广泛，液压支架、采煤机等大型设备也越来越重，很多提升的物料已经远远超过了m＝11850kg，使跑车防护装置的布置更加困难。 为了使跑车防护装置在井筒内布置的合理，又满足吸能器E＝1.0～1.4MJ要求，只能减小矿车下放速度、减小串车总质量或减小斜坡轨道倾角。但这样做往往会减少副井提升能力或增加矿井的初期投资。 重庆联创煤业有限责任公司兴隆煤矿副斜井斜长532米，倾角25°，一次提升1t矿车5辆。其防跑车装置布置形式即按上述方式。虽然自投产以来运行良好，但是影响了矿井的提升能力。 3.跑车防护装置布置方案探讨 市场上现有的各种跑车防护装置产品原理上能防止跑车事故。但是对于冲击能量大于3MJ（一套跑车防护装置含两个吸能装置）的跑车事故是无能为力的。基于上述分析，笔者认为如果把跑车防护装置和制动矿车联合使用会收到较好的效果。 所谓制动矿车有两种结构形式：一种是直接在每辆矿车底盘上都安装制动装置，当矿车正常运行时，矿车性能与普通矿车一样，一旦超速，通过装在矿车上的制动装置卡住钢轨以吸收能量，实现制动。另一种是在矿车组的前面再加一辆制动车，正常运行时制动车不起作用，当发生