【正文】 。 手 輪 直 徑 ? =400mm。摩擦 系數(shù)：靜系數(shù) ，動系數(shù) ~，摩擦角 f?? 度，不考慮插銷自身的變形，插銷 進 L， 形成的對密封材料的壓縮量為： fLL ?tan?? ， 若 L=50mm， f?? 度， 取楔角為 ? 。鎖緊裝置 所需 提供 壓力： 由公式 FLL EA?? 得， 3L mm?? ， 20L mm? ， 2E MPa? ， 22(125 0 650 ) 2 10 10Am ?? ? ? ? ? ?KNL LEAF 26 ???????? ? 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 對于 4 點密封門， 為達到密封要求 每個著力點 所需的力 為 : KNFF 39。鎖緊機構(gòu)主要材料選取 45 鋼 ， M P aM P a sb 3 5 5,6 4 0 ?? ?? ， 所選密封橡膠的彈性模量為 2MPa，尺寸為 寬 10mm，厚 20mm。由于在礦下工作的都為男性，并且根據(jù)手輪高度，人在操作各種艙門時，都處于屈曲或彎腰狀態(tài)，因此，選擇人所能提供的扭力為 600N。其中身體直立雙手扭轉(zhuǎn) 較長 把手時男人的扭力為 N127381? ，女子的扭力為 N78200? ；身體屈曲雙手扭轉(zhuǎn)時男子的扭力為 N244544? ，女子的扭力為 N138267? 。選在門的中間，手輪離底部高度 650mm。實際艙門高度 1250mm，結(jié)構(gòu)強度明顯提高，又不影響進出 。 艙門結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 艙門人機工程學(xué) 設(shè)計艙門尺寸 時，應(yīng)充分考慮人機工程學(xué)的要求，使人能夠方便快捷的開門關(guān)門，圖 55 齒輪齒條型 圖 56 曲柄滑塊 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 并提供適當?shù)尿?qū)動力。650mm)。 對方案進行比較，發(fā)現(xiàn)采用雙點鎖緊結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，并且能夠滿足其中等密封要求，因而最終選用 齒輪齒條機構(gòu) 作為緩沖門的結(jié)構(gòu)方案。十字架不在正確的位置時，不便于開啟。 缺點：豎桿太長，鎖緊力大時可能導(dǎo)致其變形大，時間長了密封性會下降。 要求：密封性中等，可靠性高，開關(guān)方便。 綜合上述多種艙門方案比較 ,由于曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 ,動作靈活可靠 ,可以達到主艙門關(guān)于氣密和水密的要求 ,因此最終確定曲柄滑塊機構(gòu)作為主艙門的結(jié)構(gòu)方案。 圖 51 曲柄結(jié)構(gòu) 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 2） 連桿機 構(gòu) (六點鎖緊 ) 優(yōu)點：接觸點較多，密封均勻。我們認為設(shè)計了以下兩種方案備選： 1)曲柄滑塊機構(gòu) (四點鎖緊 ) 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高；由于導(dǎo)軌的約束強化作用，增強了立桿的高度。 要求操作方便，性能可靠，具有良好的氣密和水密功能， 夠抵御 1200度的瞬時（ )高溫和 60 度的持續(xù)高溫。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 5 救生艙艙門設(shè)計 、 救生艙艙門方案確定 ： 根據(jù)救生艙艙體的 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,整個艙體分為三個部分即 :緩沖艙 ,生存 艙和設(shè)備艙 .相應(yīng)的救生艙應(yīng)包含主艙門 ,緩沖門和應(yīng)急艙 門 。 則 62 1 0 0 . 1 8 3 5400020E A lFNL? ? ? ?? ? ? 螺栓的布置，查閱資料，對于有密封性要求的較高的的重要連接，螺栓的間距不得大于下表所推薦的數(shù)值： 表 61 螺栓間距推薦使用表 工作壓力 /MPa ? ~4? 4~10? 10~16? 16~20? 20~30? 螺栓之間的間距 /mm 7d 4d 3d 注：表中 d 為螺栓公稱直徑 根據(jù)表中規(guī)定 初步確定螺栓之間的間距為 100mm. 在法蘭四周均勻布置螺栓，每個螺栓間距為 100mm，則整個法蘭盤需要布置的螺栓數(shù)目為： 6000 60100Cn t? ? ? （ 個 ） 分布到每個螺栓上的工作拉力為： 54000 90060FFNn? ? ?工 作 根據(jù)單個螺栓受力情況，確定法蘭間連接螺栓的尺寸： 為了保證連接的緊密性，防止連接受載后，結(jié)合面之間產(chǎn)生縫隙，因該使螺栓所受的殘余預(yù)緊 力 1 0F? ，根據(jù)參考資料，推薦使用的 1F 為：對于有密封性要求的連接，1 ( ~ )FF? 。救生艙有嚴格的密封性要求，因此，在艙體連接法蘭之間需要鑲嵌密封材料（密封材料規(guī)格為= 30 20mm mm??寬 厚 ），根據(jù)理論計算當密封條的壓縮量達到 3mm 時，密封條件最好，為達到上述壓縮量，計算兩法蘭之間要求的壓緊力為 F 。 生存艙之間所用連接螺栓的尺寸的確定 由于生存艙是由模塊化設(shè)計而成，每節(jié)生存艙的長度為 mm700 ，這樣便于在巷道內(nèi)運輸，當救生艙的所有部件都運至安置位置后，需要在井下將單獨的艙體連接起來，成為一體。受力情況如下圖： 圖 44 艙體橫向受力模型 在受載的一側(cè)面的平面部分均勻布置 10 號槽鋼加強肋板，其截面形狀圖如下圖所河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 示，每兩個肋板之間距離相隔為 20cm，布置 4 塊加強肋板。 橫向肋板剛度校核 救生艙橫向 同縱向一 樣，也受到均勻載荷的作用，為了增加救生艙的剛度，在艙體橫向也需布置加強肋板， 同樣選取 10 號槽鋼作為加強肋，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如上表所述。其剛度校核在下一節(jié)中計算?？v向方向，每節(jié)生存艙之間布置一條肋板，肋板分布在救生艙中間。 縱向變形量即在 救生艙受到爆炸沖擊時 ，艙體整體在高度方向上的最大變形撓度小于其總高的的 )%(1 cm 。因此合理的布置加強肋圖 42 槽鋼結(jié)構(gòu)示意圖 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 板就易發(fā)顯得意義重大， 救生艙在受到?jīng)_擊時，其剛度條件要求救生艙的變形量不能太大，最大變形量必須保證小于整體尺寸的 %1 ，并且橫向，縱向?qū)ψ冃瘟慷加幸?。肋板選用槽鋼，焊接在艙體外輪廓上，查閱金屬材料手冊選用 10 號槽鋼作為加強肋板，其主要結(jié)構(gòu)尺寸如下 : 表 41 10 號槽鋼結(jié)構(gòu)參數(shù)表 型 號 尺寸（ cm） 截 面 面 積2cm 參考數(shù)值 h b d 4()xI cm 4()yI cm 0()z cm 10 100 48 198 加強肋板的布置 由于井下發(fā)生礦難時，條件十分惡劣，并伴隨爆炸，塌方，透水等誘發(fā)災(zāi)害。其中法蘭盤的尺寸為厚度 mm20 ，寬度 mm90 ，布置在艙體的四周。 長度為 700mm。 生存艙結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步確定艙體尺寸 （ 1） 根據(jù)第四章中救生艙的整體尺寸設(shè)計可知。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 4 生存艙 結(jié)構(gòu)設(shè)計 艙體設(shè)計 思路 救生艙整體采用模塊化設(shè)計，將救生艙分為三個部分：緩沖倉、生存艙、設(shè)備艙。 （ 7） 緊急逃生門防護段：下部安裝制冷壓縮機，上部為應(yīng)急艙門，最低點離地高度超過 1m。為了滿足連接要求，每節(jié)生存艙兩端均需設(shè)置連接法蘭，法蘭之間通過螺栓連接來實現(xiàn)艙體的連接，初步確定法蘭盤的寬度為 90mm，厚度為 30mm，采用焊接的方式連接在艙體上，由于兩 節(jié)艙體連接時有密封性要求，因此需要在法蘭連接之間，加隔密封材料。 缺點：連 接面多，組裝工作量較大，密封面過多。 6段 = ③ 方案三：每段長度 900mm。（座椅的人機工程學(xué)參數(shù) : mmm ?? ） （ 2） 通用段長度的三種設(shè)計方案： ① 方案一：每段長度 700mm。 通用段長度設(shè)計方案 （ 1） 已知條件： ① 人員艙凈容積≥ m （ 2）由艙內(nèi)凈寬度 mm1400 ，凈高度 mm1800 ，每人所需的最小凈空間為 ，可算出人員艙最小凈長度為 ， ml )( ???? （取 ） 。 （ 4）人員艙與設(shè)備艙由長度和結(jié)構(gòu)相同的通用段組合而成。該結(jié)構(gòu)可以河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 應(yīng)用于各種不同型號的救生艙。 （ 2）艙內(nèi)凈高度 mm1800 。要求具有良好的氣密功能，且開閉方便。要求具有良好的氣密功能，且開閉方便。要求操作方便，性能可靠，具有良好的氣密和水密功能，能夠抵御 1200度的瞬時（ )高溫和 60度的持續(xù)高溫。 （ 3）救生艙包含主艙門、過渡艙門和應(yīng)急艙門。 ⑤ 儲存每天每人食物飲用水所占容積： 飲用水： LL 72124/ ???? 人天天人 食物： KJKJ 2 4 0 0 0 0124/5 0 0 0 ???? 人天天人 （需換算成相應(yīng)體積的壓縮餅干） 艙體 布局： （ 1）艙體結(jié)構(gòu)采用分段組合式模塊化設(shè)計。 救生艙外廓最大寬度 mm1700? ，高度 mm2600? ② 緩沖艙：體積不小于 ③ 主艙：人均凈容積 不小于 ，主艙容納 12 人，總凈容積 不小于河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 12=? ，考慮到 10% 的余量 ，設(shè)計凈容積不小于 。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》 GB 50215— 2022，《煤礦安全規(guī)程》 2022 年版，《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》 2022年版 ，《礦山救助規(guī)程》 2022 年版，國家煤礦安全監(jiān)察局《煤礦井下避難所試點建設(shè)基本要求》（煤安監(jiān)司辦 2022 年第 9 號），國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān) 局關(guān)于《建設(shè)完善煤礦井下安 全避險“六大系統(tǒng)”的通知》，（安監(jiān)總 （ 2022） 146 號）等相關(guān)文獻資料規(guī)定 ，對井下救生艙提出以下技術(shù)要求： 表 21 救生艙技術(shù)參數(shù)表 項目 參數(shù)要求 額定人數(shù)，人 12 額定防護時間， h 96? 抗沖擊力， MPa ? 抗爆炸沖擊力， MPa 2? 瞬時耐高溫能力（ ? ）， C? 1200 艙外持續(xù)耐高溫能力， C? 55? 艙內(nèi)持續(xù)溫度， C? 32 2?? 艙內(nèi)持續(xù)濕度 85%? 最大耐水壓力， MPa 人均占有容積， 3m 艙內(nèi)正壓力， Pa 200— 300 供電電壓， V 380/660/1140 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 續(xù)表一 ： 救生艙技術(shù)參數(shù)表 項目 參數(shù)要求 艙內(nèi)設(shè)備啟動時間， s 20? 艙內(nèi) 2O 含量， % ~ 艙內(nèi) 2CO 含量， % ? 艙內(nèi) CO 含量， % 624 10??? 艙內(nèi) 4CH 含量， % ? 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 3 救生艙整體設(shè)計 、外 形設(shè)計 救生艙 作為 礦難 發(fā)生 后礦工們的緊急避難場所，需要固定在井下巷道內(nèi)的某個位置，因此其外形應(yīng)該與巷道整體外形相匹配，根據(jù)查閱資料，類比市場上各廠商所生產(chǎn)的救生艙， 艙體大 體外形也采用長方體結(jié)構(gòu) 。其中北京科技大學(xué)承擔的“十一五”國家科技支撐計劃對救生艙的研究進展較快， 2022年 7月，在山西潞安集團模擬巷道內(nèi)玩策劃你夠了 4人、 96小時的安全驗證試驗 綜合分析國外可移動式救生艙的基本技術(shù)特點，可以發(fā)現(xiàn)以下共同特點：具備包括氣密性、隔熱性、供氧等 生存保障 性能，以及有害氣體去除、監(jiān)測、通信指示等基本功能，具體指標不同 。 與國外相比，國內(nèi)對礦用救生艙的研究起步較晚，其設(shè)計思路還不成熟，缺少必需的實驗和檢驗支持，更無行業(yè)標準可以依據(jù)。有效防護時間不低于 3696h, 具體應(yīng)根據(jù)礦井災(zāi)變時期應(yīng)急救援所需時間來確定。設(shè)置時要考4方面因素，即所服務(wù)區(qū)域的特點（空間結(jié)構(gòu)、危險源分布、作業(yè)類型等）；災(zāi)變時期人員抵達難易程度、所需時間；隨身佩戴自救器的防護時間；巖體穩(wěn)定性和支護有效性。已是世界主要采煤國家的硬性法律規(guī)定和行政做法 ，并須從河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 礦井整體安全角度考慮避難所的布局、建設(shè)和管理。目前，南非煤礦得宜避難硐室為主，較少使用可移動式救生艙；美國煤礦以可移動式救生艙為主，共配備避難所 1193臺（個），其中軟體式救生艙 1000臺，硬體式救生艙 123臺，避難硐室只有 70 個；加拿大煤礦井下避難硐室與可移動式救生艙配備比例約為 1:5，使用的可移動式救生艙以硬體為主；澳大利亞則使用 “ 空氣呼吸器 +加氣站 ” 的避險設(shè)施，災(zāi)害事故發(fā)生后，遇險人員佩戴隨身攜帶的自救器，迅速跑到空氣呼吸器存放點換戴 后逃生，對維持時間不足的空氣呼救器，通過快速加氣站加氣，或者換 配 后逃生 。因而救生艙的研究在近幾年來受到國家和煤炭企業(yè)大力重視，選擇救生艙結(jié)構(gòu)設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計課題，具有重要的實際意義。在發(fā)生礦難后，如何有效拯救被困的井下礦工成為了人們普遍關(guān)注的社會焦點問題。 cabin door。s rapid economic development, the demand for coal and other energy increasing, while the coal mine safety has drawn increasing attention of the state and enterprises, will the advent of underground coal mine rescue chamber to provide a underground miners emergency shelter minimize loss of life caused by mining accidents. The resea