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ZDC30-2.5型跑车防护装置设计计算书
时间:2022-07-08  浏览:1442次

  一、设计依据:行业标准MT933-2005《跑车防护装置技术条件》

  二、设计参数:

  1、斜坡倾角30°

  2、挡车距离50米,

  3、串车运行速度5m/s

  4、设计额定缓冲动能为2.5×106J

  5、缓冲距离设计为10米

  6、采用压板式缓冲器

  7、四根6×37-φ28作为缓冲器件

  三、设计组成与原理

  1、本装置主要由缓冲钢丝绳及缓冲器组成。

  2、当串车发生跑车事故时,串车撞击挡车拦,缓冲钢丝绳与压板式吸能器产生摩擦,即将串车动能转化为摩擦力做功,以达到阻止串车的目地。

  四、缓冲器拉力计算

  由实验可知单台缓冲器拉力范围为Fs=110~220kN,由于采用两台缓冲器所以缓冲器合成拉力为F=2Fs=220~440kN

  即拉力为:FMAX =440kN

  五、缓冲钢丝绳校核

  本装置采用四根钢丝绳双边制动方式,所以单根钢丝绳承受力为FMAX的八分之一

  为55KN,从工具手册中查到:6×37-φ28钢丝绳的破断拉力约为380KN,使用拉力Tw=7T=70KN,抗断强度σu=1670MPa。取安全系数为,不均衡系数,则钢丝绳的制动拉力F制=TP×K1/Ma=101.3kN , 101.3kN>55kN

  结论:缓冲纲丝绳采用6×37-φ28型、安全系数可用。

  六、动能缓冲量计算

  由E=FS

  F 缓冲拉力kN    S 缓冲距离 米

  动能缓冲量与缓冲距离成正比,装置缓冲量可通过调节缓冲钢丝绳余绳长度来实现。

  F 取小值220kN 缓冲距离10米  E=FS=230kN×10=2.5×106J

  给定额定缓冲量为2.5×106J   安全。

  装置缓冲量

  EMAX=FMAXS=440kN×10=4.4×106J  (F 取值440kN 缓冲距离10米)

  装置缓冲安全系数n

  n= EMAX/2.5×106J=4.4×106/2.5×106=2 足够安全。

  七、缓冲加速度计算

  挡车拦缓冲器受力视为恒阻力,值为440kN

  使用串车质量给定为10×103Kg

  由F=ma

  a=F/m=4.4×105/10×103=44 m/s2   a≤50m/s2  符合要求。

  八、压板式吸能器校核

  压绳板可为分为第 一板、**板和第三板,其中**板与第三板的受力是相同的,略小于第 一板,第 一板受力情况复杂。下看第 一板的强度校核:

  拉绳的紧边与松边的拉力差 ΔF=F制/3=101.3kN /3=33.8kN,第 一板的受力图如图所示(将螺栓视为支座):

  图中,水平方向的受力经过简化后及其剪力图和弯矩图经计算后结果如下页图:    F水平=101.3×cosa-67.6=32.87kN

  从图中可知螺栓的水平剪力在中间两个螺栓上,每个螺栓的剪力都等于:

  (2)

  垂直方向受力及内力图经计算后结果如下:图中F压=33.8/0.3=112.7kN,由于两端的螺栓的约束介于固定约束和铰链约束之间,固定约束时的弯矩值等于4799.56,所以实际计算时可取介于4799.56和7199.34之间的某个弯矩值,这里取6500Nm。

  中间两个螺栓受的拉力大,每个螺栓受的拉力为:

  FL=299.586kN。                                           

  下面计算压绳板的强度,

  2.1中间螺栓部位:计算后知道水平受力引起的弯曲正应力约为21.95MPa,所以直接加上就可以了:

  2.2边绳处的压板应力:

  3、螺栓校核

  第 一压绳板处的螺栓校核:

  选用M27,材料为:镍铬铝合金钢,强度等级:10.9;查表知此螺栓的内径d=23.75mm,施工预紧拉力(德国标准),紧固扭矩,关于紧固扭矩的另一算法:近。

  螺栓的全应力校核,采用相对安全的米塞斯条件:

  中间两个螺栓:,

  其余螺栓:

  综上,在目前的摩擦系数(0.3)下,上述螺栓符合安全范围。

  4、焊缝校核

  设采用E43类手工焊条,焊角尺寸为6mm,则:

  安全系数:,可用。

  九、试验与使用计算:

  计算公式:Vt2-Vo2 = 2gLP(sinα-u cosα)

  E=1/2mVt2             

  由(2)得 Vt2=2E/m  代入(1)式经整理可得

  E=gm LP(sinα-u cosα)+1/2 mVo2   

  E:抗冲击能 2500KJ

  Vo:矿车运行速度 (煤矿安全规程斜巷运输速度≤5m/s)

  Vt:矿车跑车时的末速度

  m:矿车质量T

  g:重力加速度9.8m/s2

  a:倾角

  u:摩擦系数0.02

  LP:挡车距离m

  公式(3)中有四个未知数,分别为:m、LP、、α、Vo,如已知其中三个变量,可求出第四个变量。

  注1:α斜坡倾角,m串车质量,L防护距离 ,数据是以2500KJ的冲能、Vo=5 m / s计算的。

  注2:装满砂石为1.5吨,串车数目6节。、

  十、根据晋牛矿参数,额定防护距离计算

  根据本防护装置技术参数:(9吨)

  斜坡倾角17°,串车总质量m=9000 kg,运行速度5m/s.

  按ZDC30-2.5型斜巷跑车防护装置主参数计算如下

  α=17°     E=2.5×106J      Vo=5 m / s

  以上数据代入E=gm L(sinα-u cosα)+1/2 mVo2

  L=E-1/2mVo2/ gm L(sinα-u cosα)

  代入数据L=2.5×106-0.5×25×9×103/9.8×9×103(sinα-u cosα)

  得:     L=99米

  (30吨)计算如下:

  斜坡倾角17°,串车总质量m=30000 kg,运行速度5m/s.

  按ZDC30-2.5型斜巷跑车防护装置主参数计算如下

  α=17°     E=2.5×106J      Vo=5 m / s

  以上数据代入E=gm L(sinα-u cosα)+1/2 mVo2

  L=E-1/2mVo2/ gm L(sinα-u cosα)

  代入数据L=2.5×106-0.5×25×30×103/9.8×30×103(sinα-u cosα)

  得:     L=26.45米

  十一 、结论

  1、缓冲器合成拉力 440kN 符合要求。

  2、钢丝绳安全系数为3,符合要求。

  3、装置额定缓冲量2.5×106 J,安全系数2.2,符合要求。

  4、装置缓冲距离10米 在允许范围之内(0.3-10米)  符合要求。

  5、缓冲加速度=44 m/s2

  6、9吨额定防护距离99米,30吨额定防护距离26米。

  7、缓冲器校核符合要求。