JK型矿井提升机制动系统最大油压的确定.pdf

煤 矿 机电 2 0 0 1 年第 6 期 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 1 2 0 0 1 0 6 - 0 0 0 6 - 0 3 J K型矿井提升机制动系统最大油压的确定 张新民， 张有智， 段雄 中国矿业大学机电学院， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 从实用的角度提出了J K型矿井提升机在工作过程中制动系统最大制动油压的确定方法。 应用该方法所确定 的最大油压值能保证提升机在工作过程中安全正常运行。 关键词 J K型提升机 ； 制动装置； 制动油压； 制动闸 中圈分类号 T D 5 3 4 L 5 文献标识码 B 1 引言 具有盘闸制动系统的 J K型 老型号为 X K T 矿 井提升机 ， 其最大制动力矩与系统调定的最大油压 成正 比。但是， 产品说明书提供计算系统最大油压 P的公式为 F C [ 1 ] [ 1 ] 式中 一 提升机实际工作时最大静张力差 ； 一 提升机设计允许的最大静张力差； 一 提升机设计允许最大制动力矩时所需要的 油压值 ； c 一 闸的阻力。 分析[ 1 ] 式可知， 该式仅仅满足了 煤矿安全规 程 第 4 0 9条“ 在立井和 3 0 。 以上的倾斜井巷 中， 提 升绞车 的常用闸和保险闸制动时所发生的最大力 矩 ， 都不得小于实际提升最大静荷重旋转力矩的三 倍” 的要求。而双滚筒提升机调绳时 第 4 0 9条还规 定 “ 双滚筒绞车在调整滚筒旋转 的相对位置时， 制 动装置在各滚筒制动盘上所产生的制动力矩， 不得 小于该滚筒所悬挂重量 钢丝绳重量与提升容器重 量之和 形成的旋转力矩的 1 ． 2 倍” 。此外， 煤矿安 全规程 第 4 1 0条又规定“ 在立井和 3 0 。 以上的倾斜 井巷 ， 提升装置的保险闸发生作用时所产生的减速 度 ， 在下放重载 设计额定的全部重量 时 ， 不得小 于 1 ． 5 m／ s ； 在提升重载时， 不得超过 5 m／ s 。” 由于 制动系统 对其制动性能的上述要求完全取决于制 动力矩 ， 即制动系统的最大油压。 而[ 1 ] 式在具体运 作过程中很难兼顾上述各方面的要求 ， 在现场只能 试凑确定 ， 当提升系统 的参数发生变化时 ， 如一次 提升量发生变化时， 则更难准确地确定制动系统的 最大油压的数值。大多数情况下是顾此失彼。因此 如何保证提升系统制动性能全面满足 煤矿安全规 程 所提出的要求 ， 其根本就是在于合理地确定制 动系统的最大油压值 。 2 油压计算与调整的一般算式确定 先不考虑闸的阻力 ， 则 3 D ／ 2 ， 此时系统需 要油压为 提升机实 际工作制动力矩 为 ， 则 3 D ／ 2 ，这时系统需要的油压为 ，但由于 不总是 实际上很少情 况下是 等于 ， 所以 也 就不等于 。由于制动力矩与制动油压成正比， 为 了得出 和 的关系， 可以作如下 比例关系 3 D 3 F D 2 P一 2 P_ 则 等 [ 2 ] 或 [ 3 ] ‘ c 若考虑 闸的阻力 ， 则系统需要 的最大的制动油 压 为 c [ 4 ] 式 中 c 一闸的阻力 ， 它包括 3项内容 ， 即 C P】 式 中P ， 一在完全松闸时， 为了得到必须的闸瓦间 隙而压缩碟形弹簧所需要的油压 ， 闸瓦 间隙最大为 2 m m时， P L 0 ． 9 b l P a ； 一 油缸、 密封圈 、 拉紧弹簧等的阻力， 折算 成 油压值 为 X K T型绞车 0 ． 7 M P a ， J K型绞车 0 ． 5 MP a ； 维普资讯 2 0 0 1 年第 6 期 煤 矿 机 电 7 尸 1 一液压站制动状态时的残压， 一般取最大残 压值 0 ． 5 M P a 。 以[ 3 ] 式代入 4 ] 式便得到公式 [ 1 ] 。如果以[ 2 ] 式 代入[ 4 ] 式叉可得到 3 F P _ c 【 5 ] JF c 虽然[ 1 ] 式与【 5 ] 式在形式上是相同的， 但两者的 含义却大不一样 ， 从[ 5 ] 式可以看出 提升机设计允许 最大制动力矩子按 3 倍设计允许最大静张力差考虑。 为了满足 煤矿安全规程 第 4 0 9条与 4 1 0条的规定， 提升实际最大制动力矩应等于实际工作最大静张力 差的 倍． 而且 K值在提升作业不同的工况下要满足 不同数值的要求。为此 ， 可将[ 5 ] 式修改为如下 P i c [ 6 ] ‘ r [ 6 ] 式即为所求的油压计算与调整的一般算式。 3 制动力矩 K值 的确定 根据 煤矿安全规程 第 4 0 9条与第 4 1 0条 ， 对 紧急制动力矩 、 下放货载紧急制动减速度 ， 上提货 载紧急制动减速 度及调绳制动力矩等四个方面要 求求出具体的 K值。为了区别上述四项要求的 值 ， 我们分别以 K 、 K 及 K 来表示。 1 紧急制动时制动力矩倍数 如 的确定 紧急制动时制动力矩 A 应大于 3倍静负荷所 形成的静力矩 尬， 即 Mz ≥3 惦 [ 7 ] 式中尬 [ 8 ] 以[ 8 ] 式代入[ 7 ] 式， 有 ≥ 旦 [ 9 ] 式中 Q 一一次提升载荷重量； 一 钢丝绳单位长度重量； 日 一提升高度 ； 滚筒直径。 若 用 通 式 丘 表 示 时 ， 则 有 K ≥ 鲁 故K ≥3 [ 1 O ] 2 下放货载紧急制动时制动力矩倍数 如 的 确定 下放货载时紧急制动时减速度要求 啦≥1 ． 5 m ／ s ， 下放货载力矩的平衡方程为 M2 M x M 1 1 1 式中 M ∑ ， m为提升系统 的总变位质 量 。而 m≥1 ． 5 m／ s 。 将上述数值及公式代人 [ 1 1 ] 式 ， 得 M ≥1 ． 5 ∑ Q 日 [ 1 2 ] 若用通式 M z 表示时， 将此式代入[ 1 2 ] 式， 得 1 ． 5 丁D Q 日 譬 K ≥ 一1 Q P k 日 故K z 1 1 ． 满 1 [ 1 3 ] 3 上提货载紧急制动时制动力矩倍数 如 的 确定 上提货载紧急制动减速度要求 q≤5 m ／ s ， 上提 货载 力矩的平 衡方程 为 M M M 1 4 I 式中 ∑m a ， 而 q≤5 m／ s 。 将上述数值及公式代入[ 1 4 ] 式， 可得 Mz 5Y 丁D 一 日 1 5 ] 若用通式 K ， ． 表示时 ， 得 等一 1 _ I 6 ] 4 调绳制动时制动力矩倍数 的确定 调绳制动时一个滚筒制动力矩应大于 1 ． 2 倍钢 丝绳与提升容器之和所形成的力矩。 显然折算到两 个滚筒上的总制动力矩必须大于 2 ． 4倍钢丝绳与提 升容器重量 之和所形成 的力矩 ， 即 ≥ 2 ．4 Q 一 日 等 [ 1 7 ] 式中 Qr一 空容器重量。 若用通式 肘 K 表示时 ， 将此式代入[ 1 7 ] 式 ， 得 2 ． 4 t Q P k 争 Kr ≥ Q 日 睾 脯 2 ．4 警 _ l8 ] 5 实际制动力矩倍数 置的确定 实际制动力矩倍数 K的确定原则是 对于一个 实际提升系统， 制动力矩倍数 必须同时满足上述 所讨论 的四种工况下对 值的要求。 因此系统的制 动力矩倍数 K值必须同时满足上述 四个条件的 j 值 。在具体计算出 K 、 K nK s 及 K 关系式后 ， 可得 出同时满足上述四个方面要求 的 K值范围， 若实际 制动系统的制动力矩倍数在这个所确定出的 K值 范 围内， 则实际所产生 的制动力矩一定满足 煤矿 安全规程 对提升系统制动性能各方面的要求。 下转第 1 0 页 维普资讯 煤 矿机电 2 0 0 1 年第 6期 单纯 的摆线齿廓在节 圆处有一曲率 半径为零 的“ 奇点” ， 且在“ 奇点 附近外摆线曲率半径较小 ， 接触应力很大使得节 圆处容易磨损或塑性变形 。因 此， 在轮齿节 圆附近用一段共轭的渐开线曲线拟合 内、 外摆线的相联处 ， 从而增大轮齿齿廓节圆附近 的曲率半径， 提高齿面接触强度。 所以，行走轮轮齿 的理想齿廓应采用摆线一 渐 开线复合齿形， 如图 4所示 。 其齿廓曲线 由齿根 、 齿 顶的内、 外摆线和节 圆附近的渐开线曲线所组成。 圈 4行走轮 齿霹 曲线 1 一 外摆线 ； 2 一 新开线； 3 一 内摆线 ； 4 一 过蘸圆弧 3 行走轮几何参数的选择 行走轮 的几何参数主要有齿顶高 、齿根高 、 节 圆弦齿厚及过渡圆弧半径。 齿顶高的选取应保证在 啮合中心距和节距变动的情况下 ， 保持运动的连续 性并避免齿顶参与啮合。 行走轮轮齿的弯曲强度是 该系统的薄弱环节 ， 齿根高 、 节圆弦齿厚及过渡 圆 弧半径是影响轮齿弯曲强度的几何参数。 节圆弦齿 厚增大到一定值时 ， 会导致轮齿带链现象 ， 甚至卡 死在两立环之间而无法灵活转动 齿根高及过渡圆 弧半径的取值 ， 应保证在啮合时有容纳 不干涉 链 轨立环的空间 所以， 行走轮的几何参数选取的优 劣，直接影响着整个系统的传动质量和使用寿命 ， 在追求行走轮弯曲强度最大的 目标下 ， 可以通过编 制寻优程序进行几何参数的优化选取。 4 采煤机导向元件的设计 采煤机导向元件是保证采煤机正常运行的重要 零件 由于链轨式牵引系统的特殊结构 ． 导向元件 的结构形式与销轨式牵引系统有了较大 的变化 ， 主 要 由导向钩和导 向滚轮组成， 其与链轨座的配套关 系如图5所示。导向元件布置在采煤机两端的采空 区，应能适应工作面输送机垂直弯曲 6 。 和水平弯 曲 1 ． 5 。 的要求 ， 根据采煤机两行走轮间的中心距和 导向钩的宽度 ，计算出导向元件的垂直与水平方向 的理论间隙 日和 s s 。设计时导向元件与链轨座 之间预 留的间隙应大于理论计算值 日和 s 。 s ， 同 时必须保证 s s ， 否则会增加采煤机的运行阻力或 造成运动干涉。 若 日和 s 。 s 超过规定的更换值时， 应更换导向滚轮和导向钩，使 日和 s s 值达到设 计要求 ， 以确保采煤机行走轮与链轨正常啮合。 3结语 图 5 导向元件与甓轨座的鼠套美系圈 综上所述 ， 链轨式牵引系统是国际上先进的无 链牵引系统 ， 具有承载能力大 、 挠性好， 适应性强 、 使用寿命长、 维修 和更换简单等优点 ， 能较好地满 足大功率， 特别是电牵引采煤机的使用要求 ， 是大 型采煤机牵引方式的发展趋势。这项技术在国外已 经比较成熟 ， 德、 英、 美 、 日等国均采用这项技术， 国 内虽已使用链轨式牵引系统 ，但研究还很不够， 有 必要对其进行深入、 全面的分析研究。 参考文献 [ 1 ]耿卫东， 等 采煤机链轨式牵引系统的理论研究 [ R ] ．北 京 煤炭科学基金项 目研究报告， 7 ／ 3 o o [ 2 ]周永 昌， 等采煤机无链牵引系统的理论研究 R ]北京 煤炭科学基金项 目研究报告， 1 9 9 0 作者简介 耿卫东 1 9 7 0 一 ， 男， 工程师。1 9 9 2年毕业干山东科 技大学矿山机械工程 系，现在天地科技股份有限盛司上海分 心司工作， 上海交通大学在读研究生， 发表论文 3篇。 收稿 日 期 2 0 0 1 0 4 0 5 ； 责任编辑 顾永寿 上接第 7页 根据实 际所需要 的制动力矩倍 数 ，依照公式 6 ] 便可确定制动系统所需要最大制动油压的大小。 参考文献 [ I ]中国矿业学院． 矿井提升设备[ M] ． 北京 煤炭工业出版 社 ， 1 9 8 0 2 ]张新民 ， 等 矿井提升机制动系统可行性的改造方案 [ J 煤， 1 9 9 9 4 [ 3 张新民， 等 矿井提升机制动系统 的改造 [ J ． 焦作矿业学 院学报 ． 1 9 9 2 1 作者简介 张新民 1 9 6 4 - ， 男， 副教授。1 9 6 6年毕业于中国矿 业大学研究生部 ． 现为 中国矿业大学在读博士研究生， 主要从 童矿山机械工程却非巍性学辑研究与教学工作 ，发表论文 2 6 尊 ， 出版专著和教材 3部。 收稿 日期 2 0 0 1 - 0 4 2 8 ； 责任编辑 胡昌炽 维普资讯