摩擦提升容器过卷制动负荷分析--《煤矿设计》1984年01期
摩擦提升容器过卷制动负荷分析
【摘要】：正摩擦提升容器过卷制动负荷是计算摩擦提升容器结构强度的主要载荷,也是设计楔形罐道、布置提升系统的基础数据.目前,在没有通过计算求得摩擦提升容器过卷制动负荷的情况下,对于多绳罐笼一般都借用空罐的最大制动减速度以不超过五倍的重力加速度为限,并用这个极限值来核算罐笼的结构强度.国内外的实践经验证明,摩擦提升容器过卷后进入楔形罐道产生的最大制动减速度,远比五倍的重力加速度要小,采用这个数值显然不利于提高设计质量和经济效益,同时,楔形罐道和提升系统的布置也难以作到合理.因此,探讨摩擦提升容器过卷制动负荷的计算方法并力求接近实际情况乃是非常必要的.
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摩擦提升容器过卷制动负荷是计算摩擦 数值而出现滑动,容器将靠系统的惯性继续提升容器结构强度的主要载荷,也是设计楔 过卷,进入事故过卷高度范围。其中以提升形罐道、布置提升系统的基础数据。目前,机的制动系统没有投入制动的情况下,下放在没有通过计算求得摩擦提升容器过
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400-819-9993并且工作在windows系统下，界面直观形象；当前，我国有一大批老提升设备、机组，其服役已接近；1.2国内外发展状况；鉴于矿井提升机在煤矿的重要作用，国内外对矿井提升；(1)运行状态监测主要包括：提升方向、提升高度、；(2)液压制动系统的监测：对液压系统的监测有制动；(3)钢丝绳的监测主要有：钢丝绳张力的检测，断丝；(4)电动机及传动部分监测内容有：工作电压
并且工作在windows系统下，界面直观形象。开发人员只需要理解各个图标的表示功能，在程序开发中只需要用连线连接各功能模块就能完成所需要的软件功能。该系统同时支持模块化与层次化设计，搭建程序非常清晰、可读，维护起来简单方便。不仅如此，LabVIEW也有很好的开放性和扩展性，使系统功能的扩展和完善变得非常容易。 当前，我国有一大批老提升设备、机组，其服役已接近或超过其寿命期，进入“损耗故障期”，故障率增多，而要全部更新，经济负担很重，根本不可能。如何确保提升设备经常处于安全可靠的运行状态，除了在设计计算时合理选择运行参数外，关键在于对其进行状态监控。对提升机运行的主要参数进行连续不断的在线监测监控，使司乘人员随时了解提升机的运行情况，并在超限时做出故障报警，供司乘人员操作时参考。如提升机过速而造成的过卷、过放现象，制动器闸瓦的磨损，制动弹簧的疲劳引起的制动器失效等。通过对提升机各主要参数的监测监控，可以使司乘人员在接到这种报警信息时做出及时处理，可以大大减少事故的发生。因此，开发一套简单适用的计算机监控系统是非常必要的。 1.2国内外发展状况 鉴于矿井提升机在煤矿的重要作用，国内外对矿井提升系统的工况监测主要有：提升运行状态的监测；液压制动系统的监测；钢丝绳的监测：电动机及传动部分的监测等。 (1)运行状态监测主要包括：提升方向、提升高度、提升速度、提升加/减速度、相对滑动距离，根据提升高度的变化和运行时间，可以计算出提升速度，根据提升速度的变化和运行时间，可计算出加/减速度。系统需要采集的信号为开停车信号、提升高度信号及相对滑速等。 (2)液压制动系统的监测：对液压系统的监测有制动盘偏摆度、空动时间、闸瓦开贴闸油压、液压站残压、闸瓦间隙和液压油温监测等。采用油压传感器、电涡流位移传感器构成制动器的监测系统，油压传感器安装在液压站的总液压回路中，电涡流位移传感器可实现空动时间和闸瓦间隙的检测。 (3)钢丝绳的监测主要有：钢丝绳张力的检测，断丝检测、钢丝绳绳径的检测、钢丝绳润滑的检测。监测的主要方法采用磁监测法。 (4)电动机及传动部分监测内容有：工作电压、电流监测，减速器各轴瓦温度、主轴轴瓦温度监测，电动机负荷瓦、反负荷瓦、电机定子铁芯温度监测，减速器油压、油温、油质监测，振动监测。电流和电压的测量一般采用交流电压隔离传感器。其它项主要包括电控系统的状态监测，及各种监测设备的自检，一般由传感器直接读取，或者由人工定期测量。 国外研制矿井计算机监控系统始于20世纪60年代，在提升机状态监护方面水平较高，提升机大多采用双套保护装置发展，即在原有的基础上再增加一套微机监控装置。目前，随着信息数字化、控制智能化的发展，国外的提升设备监控系统的功能和自动化程度有较大提高。特别是对闸控和速度监控系统等重要保护环节，设计更加合理，有些环节设置双 2
重保护，如过速保护，过卷保护等，这些保护措施，对提升机的运行安全都是可靠的保证。 我国有一些大型矿井引进了国外的提升系统，其监控系统稳定性虽好，但由于国外公司都有技术保密制度，其核心技术(如程序等)无法掌握， 在使用，维护和零配件的供应上都受到限制[4]。而对于大多数的中小型的矿井来说，其系统高昂的价格也难以承受。而国内针对提升机研制的监控系统与国外相比，其抗干扰能力差，性能不稳定，而且在开发测试系统的软硬件方面需花费相当的人力和时间，并且功能不完善，可扩展能力差等等，关系到矿井的安全生产和矿工的生命安全。 1.3课题主要内容 本论文分六章进行论述，第一章绪论，主要论述选题背景、意义、国内外发展状况以及课题主要内容；第二章是提升机系统介绍，主要介绍提升机机构组成及工作原理；第三章和第四章是监控系统的硬件选型、监控系统的软件设计，硬件选型和软件设计是提升机监控系统的关键，系统软件设计包括信号的采集、处理等。系统需要完成模拟信号、数字信号和脉冲信号的实时采集及处理，以及对各参数的动态显示和模拟仪表显示，通过将实际运行参数与系统各参数保护设定值进行比较，作为报警和控制的依据；第五章论述提升机监控系统在实际工作中的模拟；第六章是结论，主要对监控系统工作状态的总结。 下面分章节进行论述。
2 提升机系统介绍 2.1提升机系统组成 矿井提升设备的主要组成部分是：提升容器，提升钢绳，提升机，天轮和井架以及装卸附属装置等。常用的提升容器是罐笼和箕斗[5]。如下图2-1所示为竖井单绳罐笼提升设备示意图。重矿车在井底车场或中间中段车场被推入下方罐笼的同时，空矿车便正向井口车场被推入另一罐笼。两条钢绳2的一端分别与井口和井底罐笼相连，另一端分别绕过天轮3引至提升机房，固定并以相反的方向缠绕在提升机1的卷筒上。提升机运行时，这两个罐笼就沿着井筒做上下运动，以完成提升重矿车和下放空矿车的任务。
2、提升钢绳
5、罐笼 图2-1 竖井单缆罐笼提升设备示意图
2.2提升机的构成 2.2.1工作机构 主要是指主轴装置和主轴承等。主轴装置由主轴、卷筒、滚动轴承、支轮、制动轮、调绳离合器等组成[6]。 2.2.2制动系统 液压制动系统装置包括制动器和液压传动装置，是提升机不可缺少的重要组成部分之 4
一，是提升机最为关键也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行[7]。提升机制动器的功能就是刹住提升机卷筒，使提升机停止转动，图2-2是制动系统简图。 根据提升机的具体作业情况，制动装置的主要功能如下[8]： (1)当提升机停车时，可靠地闸住提升机，保证任何情况下均不能够转动： (2)当提升机减速或重载下放时，参与提升机速度控制，使提升机的运行状态不偏离预定要求，称为工作制动； (3)当发生突然性事故或意外情况时，迅速且合乎安全要求地闸住提升机，避免事故的恶性扩大和发展，为安全制动； (4)双滚筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度时，能够闸住提升机的游动滚筒并松开固定滚筒。 液压传动装置的作用是作为制动力的能源，控制制动器的动作。即：根据运行需要，分别实现工作制动和安全制动。其功能为： (1)作制动和安全制动时，制动力矩不得小于提升或下放载荷时最大力矩的3倍； (2)当游动卷筒与主轴脱开时，制动系统作用在一个卷筒上的制动力矩应大于或等于空容器和钢丝绳重量之和在一个卷筒上所造成的静力矩的l.2倍； (3)制动系统下放重物时的安全制动的减速度不小于1.5米/秒2，提升重物时减速度不得大于5米/秒；工作制动与安全制动不应同时重合，以免产生过大的制动力矩；安全制动时，制动器空行程时间不得大于0.5秒； 对于多绳磨擦式提升机，安全制动时的减速度不应使钢丝绳在主导轮磨擦衬垫上产生滑动。 提升机运行制动过程中经常会出现一些制动失效等故障，经分析总结存在原因有：制动器闸瓦间隙过大或过小，过大造成制动力不足、制动时间过长、过小造成闸瓦磨损；闸盘温度过高，影响制动盘摩擦系数，从而影响制动力；制动器偏摆过大，致使闸瓦间隙过大或过小，严重影响制动效果；制动油压异常，油压过高易造成制动时间过长，残压过高易造成开闸延迟；回油路堵塞造成制动失灵。
制动瓦片 图2-2 制动系统简图
2.2.3机械传动系统 机械传动系统，机械传动系统包括减速器和联轴器[9]，如图2-3所示。减速器的作用是减速和传递动力，联轴器是用来联接提升机的旋转部分，并传递动力。
机械传动系统简图
2.2.4润滑系统 润滑系统是在提升运行过程中，不间断地向轴承及啮合齿面压送润滑油，以保证轴承和齿轮的正常工作，图2-4是矿井提升机润滑系统结构框图。润滑系统必须与自动保护和电动机联锁，即润滑系统失灵时，主电动机断电，确保机器的正常工作。
润滑系统结构框图
润滑系统 轴承 齿轮
2.2.5观测和操纵系统 观测和操纵系统包括斜面操纵台，深度指示器以及测速发电机装置[10]，如下图2-5所示。深度指示器的作用是：显示提升容器的运行位置；容器接近井口卸载位置和井底停车场时，发出减速信号；当提升机超速和过卷时，进行限速和过卷保护。
观测和操纵系统结构框图
6 显示提升容器的运行位置
测速发电机
深度指示器 发出减速信号 进行限速和过卷保护
三亿文库包含各类专业文献、中学教育、高等教育、行业资料、应用写作文书、各类资格考试、12煤矿提升机装载监控系统设计等内容。　
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3煤矿安全规程第407条 钢丝绳在运行中遭受到卡罐.8.3，必须更换：a） 升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳为5%；b） 专为升降物料用的钢丝绳，达到下列数值时.9 以钢丝绳标称直径为准计算的直径减小量达到下列数值时、专为无极绳运输用的钢丝绳为25%。（煤矿安全规程第405条）6；c） 直径减小量超过本规范6.8.3.9的规定： 规范6.8.3.8 、防坠器的制动钢丝绳（包括缓冲绳）为10%；c） 罐道钢丝绳为15%、平衡钢丝绳；d） 遭受猛烈拉力的一段的长度伸长0.5%以上，必须更换：（煤矿安全规程第406条）a）　提升钢丝绳或制动钢丝绳为10%；b）　罐道钢丝绳为15%，必须将受力段剁掉或更换全绳；d） 架空乘人装置，必须立即更换。 附。在钢丝绳使用期间，断丝数突然增加或伸长突然加快.96.8.3.8各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比： a） 钢丝绳产生严重扭曲或变形；b） 断丝超过本规范6.8.3.8的规定、突然停车等猛烈拉力时，必须立即停车检查，发现下列情况之一者.8、规范6
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