提升机制动系统液压站油压计算.pdf

4 4 煤矿机 电 2 0 0 5 年第6期 提升机制动系统液压站油压计算 陈虹微 龙岩学院，福建 龙岩 3 6 4 0 1 2 摘要 本文根据 煤矿安全规程 分析提升机制动系统液压站油压值的计算问题， 以提高提升 机系统的安全制动性能。 关键词 提升机制动系统 ；液压站；液压计算 中图分类号 T D 5 3 4 ． 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 5 0 60 0 4 4 0 4 Oi l p r e s s u r e Ca lc u l a t io n o f H y d r a u l i c St a t io n f o r Ho i s t e r B r a k i n g Sy s t e m CHEN Ho ng we i L o n g y a n U n i v e r s i t y ，L o n g y a n 3 6 4 0 1 2， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e ．t h e p a p e r a n a l y z e s t h e p r o b l e m o f o i l - p r e s s u r e c a l c u l a t i o n o f t h e h y d r a u l i c s t a t i o n f o r h o i s t e r b r a k i n g s y s t e m i n o r d e r t o e n h a n c e t h e s afe b r a k e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e mi n e h o i s t e r br a k i ng s y s t e m． K e y wo r d sh o i s t e r b r a k i n g s y s t e m；h y d r a u l i c s t a t i o n；c a l c u l a t i o n o f h y d r a u l i c p r e s s u r e 1 问题的提出 我国矿井提升机采用两级制动技术已近 2 0 a 。 使用中发现， 液压站油压值不合理， 是安全事故的隐 患。本文根据 煤矿安全规程 的要求， 分析液压站 油压值 。 2 液压站的工作原理 提升机液压站 图 1 正常工作 时， 电动机 4带 动叶片油泵 3运转 ， 电磁安全 阀 1 1和 1 2的电磁铁 处于通 电状态， 而电磁阀 9的电磁铁处于断电状态。 压力油经纸质过滤器 6 、 安全 电磁 阀 l 1和 1 2进入 制动器油缸 1 5 ， 盘形制动器松闸， 提升机正常运转。 并联在油路中的电液调压装置7 ， 可调节系统 的工作压力 ， 并稳定系统的最高工作压力 ， 从而调节 制动器的制动力矩。 提升机运行过程中， 若出现机械或电气故障， 制 动系统将进行安全制动。安全制动时， 提升机电控 系统的安全回路断电， 安全阀 1 1 和 1 2的电磁铁断 电。压力油经安全阀1 2 快速流回油箱， 使该组盘形 制动器快速抱闸。同时， 另一组盘形制动器油缸的 压 力油经安全阀1 1 进入弹簧蓄能器1 3 ， 压缩碟形 1一油箱 ； 2 、 6一过滤器 ； 3、 4一油泵和电动机 5一压力继电器 ； 7一电液调压装置 ； 8一手动换向阀 ； 9一电磁 阀； 1 0一可调节流阀 ； 1 1 、 1 2一电磁安全阀 ； 1 3一弹簧蓄能器 ； 1 4一压力表 ； 1 5一制动器油缸 图 1 提升机制动系统液压站原理图 弹簧， 油压也就随着下降。在制动系统第一级制动 力矩作用下 ， 提升机减速运行 。而后延时时 间继 电 器动作， 电磁阀9的电磁铁通电， 电磁阀动作， 蓄能 维普资讯 2 0 0 5年第6 期 煤矿机 电 4 5 器内的压力油经阀 9快速流回油箱 ， 该组制动器抱 闸 ， 实现第二级制动。如果 电液调压装 置没有调整 好， 就不能充分发挥液压站的工作性能， 甚至可能导 致事故发生。 用手动换向阀8进行转换， 可使它以前的油路 工作或备用。 3工作制动油压 1 工作制动油压 由闸瓦平衡关系 N P A [ 1 ] 式 中 ， v -闸瓦对制动盘的正压力 ， N； P 一制动油压 ， P a ； A 一油缸活塞面积， m 。 全制动时的制动力矩为 M 2 n f R N2 n f R P A [ 2 ] 式中 n 一闸瓦副数 ； 尺 一制动盘平均摩擦半径， m； 产 闸瓦与制动盘问摩擦系数。 煤矿安全规程 规定 ① 立井和井筒倾角在 3 0 。 以上的斜井最大制动力矩 不得小 于最大静 力矩 的3倍； ② 对于双滚筒提升机， 制动系统 在一个滚筒上产生的制动力矩 不得小 于该滚筒 所悬提升容器和钢丝绳重力所造成 的静力矩 i 的 1 ． 2倍。故有 P ≥3 ／ 2 n f R A [ 3 ] 或P ≥1 ． 2 Q P 日 ／ A [ 4 ] 式中 Q 一容器 自动 ， k g ； P 一钢丝绳单位长度重量， k g ／ m； 日一井筒深度 ， m； 尺 一卷筒半径 ， m； g 一重力加速度 ， 9 ． 8 m ／ s 。 2 最大工作油压值 松 闸时 ， 制动器 闸瓦与制动盘之 间有间隙 一 般为0 ． 71 ． 5 m m ， 制动器活塞运动有阻力， 碟形 弹簧有一定的预紧力 ， 这就要求增 加油压 P ， 最大 工作制动油压为 P P zP ， P1P2 P3 式中 P 一保证全松闸时闸瓦间隙所需油压， P 0． 9 0 MPa； P 一克 服 活 塞 运 动 阻 力 所 需 油 压 ， P 一 0 ． 7MPa P 一系统残压 ， P 0 ． 5 MP a 。 与矿井设计单位提供的开闸油压作比较 ， 取其 大值作为调试用的P 。 按液压站说明书的调试步骤， 把两套电液调压 装置的最大工作油压调整为 P 。 4 安全制动油压 为了保证提升机能够平稳和可靠地制动， 必须 正确计算和调整制动系统的制动油压。在两级制动 系统中， 矿井提升机制动 的平稳性在很 大程度上取 决于第一级制动油压。 1 第一级制动油压 1 立井提升系统第一级制动油压 设 P 。 为一级制动油压。当 P P 一P 。 时， 制 动闸不参与制动 ； 当P 。 P 一 P 。 时 ， 有一组制动闸 处于临界状态， 即闸瓦与制动盘的间隙为零， 但闸瓦 不对制动盘施加压力 ； 当P P 一 P 时， 制动闸全 起作用。因此得 Mz 1N f R n P z 1 ≥P 一 P 1 [ 5 ] Mz 1N f R n P 一P 1一P 2一P z 1 A f R n P z P 一P [ 6 ] 整理得 Mz l P 一Pl P 2一P 3 A f R n P z 1 ≥P 一P [ 7 ] Mz 1[ 2 P 一P 1 一P 2 一P 3 一P z 1 ] A f R n P z P 一P [ 8 ] 由提升系统动力学可知 M ∑m a R [ 9 ] 式中 ∑m 一提升系统的变位质量， k g 。 根据 煤矿安全规程 规定， 安全制动减速度应 满足 1 ． 5 m／ s ≤0 5 m ／ s 。为安全起见 ， 按 提升重 物校核减速度上限 ， 按下放重物校核其下限， 静阻力 矩取提升系统实际最大静阻力矩 ， 则一级制动 力矩应满足 1 ． 5 ∑m R ≤M z ≤5 ∑m R一 [ 1 0 ] 将式[ 7 ] 代入式[ 1 0 ] ， 如满足， 则可取一级制动 油压为P 一 P P z P 。如不满足， 将式 [ 8 ] 代 入式[ 1 0 ] 整理得一级制动油压关系式 2 P 一P 一P 一P ，一 ≤ P ； 。 ≤ 维普资讯 4 6 煤矿机 电 2 0 0 5年第6期 2 P 一 P 。 一 P 一 一 一一 三 [ 1 1 ] 2 斜井提升系统第一级制动油压 对于倾角小于 3 0 。 的斜井提升， 安全规程规定， 第一级制动力矩应满足下放重载时制动减速度大于 0 ． 7 5 m ／ s ， 提升重载时制动减速度小于 自然减速度 ， 以便在紧急停 车时， 迅速 闸住 提升机 ， 防止发生 松 绳 、 跑车及断绳事故。 斜井提升系统最大静张力差 F 一 n qq s i n a f c O S O ／ P L s i n a f c O S O ／ 一n q s i n a f c O 8 0 ／ 式中 n 一列车组矿车数 ； g 一矿车载重 ， k g ； g 一矿车 自重 ， k g ； 卜 提升斜长， m； 一 斜井倾角， 。 ； 产一 矿车摩擦阻力系数 ； 厂一钢丝绳摩擦阻力系数。 由于阻力对制动是有利的， 从偏于安全考虑此 式可简化为 F c m a xn q s i n aP L s i n a [ 1 2 ] 提升重载 的自然减速度 n qq s i n a f c O S O ／ g t t 3 z n gq G 式中 G 一天轮变位质量。 若忽略天轮变位质量和摩擦阻力， 则可简化为 a 3 g s i n a [ 1 3 ] 由此得一级制动力矩的范围为 0 ． 7 5 ∑r n n q s i n a P L s i n a R≤ 1 ≤ ∑m g s i n a n q s i n a P L s i n a R [ 1 4 ] 同样， 若式[ 7 ] 满足式[ 1 4 ] ， 则可取一级制动油 压 P 一 P 。 P 1 7 。 ， a 1 3 m ／ s ； 当 O ／ 1 7 。 ， a 1 3 m ／ s ； 当 O ／ ≤1 7 。 ， a 1 g s i n o t f c o s o 2 通过调整调速 阀或节流阀 指液压延时的 液压站 确定液压延时时间 ， 需通过实验反复测试 。 6校验制动减速度 根据 煤矿安全规程 第 4 1 0条规定“ 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 5m／s ”。 维普资讯 2 0 0 5年第6期 煤矿机 电 4 7 基于虚拟样机技术的采煤机仿真 杨丽伟 ， 汪崇建， 冯泾若 煤炭科学研究总院 上海分院， 上海 2 0 0 0 3 0 摘要 利用 S o l i d E d g e软件对采煤机进行三维实体造型， 利用软件相互通讯， 在 M S C ． V i s u a 1 ． N a s tr a n 4 D软件中建立采煤机虚拟样机， 对其进行物理运动仿真和受力分析， 验证 了样机建模过程 的合理性， 也为两软件的有机结合提供经验参考。 关键词 采煤机；虚拟样机 ；仿真 中图分类号 T I M2 1 ． 6 l 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 5 0 60 0 4 70 4 Si mu l a t i o n o f Sh e a r e r B a s e d o n Vi r t u a l P r o t o t y p i n g Y A N G L i - w e i ，W A N G C h o n g - j i 0 n ， F E N G n g - r lz o C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e S h a n g h m L t d ． ， S h a h g h a i 2 0 0 0 3 0， C h i n a A b s t r a c t I n t h i s p a p e r ，w e s e t u p a 3 D mo d e l o f s h e a r e r b y S o l i d E d g e s o f t wa r e ．B y c o mmu n i c a t i o n b e t w e e n s o f t wa r e s ，w e b u i l d a v i r t u al p r o t o t y p e i n t h e MS C s o f t wa r e ．V i s u alNa s t r a n 4 D．T h e p h y s i c a l mo t i o n s i mu l a t i o n a n d me c h a n i c al a n a l y s i al o f s h e a r e r a r e c a r ri e d o u t ． We v ali d a t e t h e r a t i o n a l i t y o f t h e p r o t o t y p e mo d u l e b u i l d i n g p r o c e s s ．Th i s p a p e r p r o v i d e s s o me e x p e rie n c e f o r i n t e g r a t i n g t wo s o f t wa r e s ． K e y wo r d s S h e a r e r l o a d e r ；v i r t u al p r o t o t y p e ；s i mu l a t i o n ． 一一 动力学理论成果、 参数化建模工具、 静力学、 运动学 ⋯一 和动力学分析求解器、 功能强大的后处理模块和可 虚拟样机， 是用数字化方式体现设计者的设计 视化界面等， 极大地提高了机械系统仿真的效率。 意图， 检查零件的运动干涉， 评价系统振动、 噪声水 由于这些软件的主要功能是力学分析， 建模功 平， 预测零件变形等 ， 在物理样机或产 品实际加工之 能较弱 ， 很难实现 复杂机械系统零 、 部件 的三维建 前对产品的性能、 可制造性进行评价， 将可能发生的 模， 所以有必要利用 C A D建模软件来解决这个问 问题提前到设计阶段处理、 通过多方案深化设计和 题。本文着重介绍 S o l i d E d g e和 M S C ． V i s u al N a s t r a n 仿真试验的比较， 获得最佳性能的设计组合。利用4 D 以后简称 V N D 相结合来实现机械系统动态仿 虚拟样机， 可以减少昂贵的物理样机数量， 提高产品 真的方法。 设计质量和工作效率， 缩短产品开发周期。 仿真的基本步骤如下 先用 S o l i d E d g e进行三 虚拟样机技术的商业软件， 如 M S C ． V i s u a l N a s - 维实体建模， 进行样机的模型装配； 再将模型转化到 t r a n系列软件、 A D A M S 、 A N S Y S 等， 集成了多体系统 V N D界面下， 添加约束和力等， 仿真机械系统在实 l I I I ’ I II I I ’ II I I II I I I lI I I I II I I II I l I I II I II I I I II I I mmI I I ll ⋯I ml ll ⋯⋯ 参考文献 [ 1 ] 葛成远． 煤 矿提升设 备 的改造 [ M] ． 北 京 煤 矿工 业 出版社 ， 1 9 8 8 [ 2 ] 赵 红鑫 ， 等． 矿井 提升 机 制 动 系统 液 压 站 的调 试． 矿 山 机 械 [ J ] ． 1 9 9 9 9 [ 3 ] 中同矿业大学主编． 矿井提升 设备 [ M] ． 北京 冶金工 业 出版 社 ． 1 9 8 0 【 4 ] 李仪钰 ． 矿 山机械 提升运输机 械部分 【 M] ． 北 京 冶金工业 出版社 ， 1 9 8 0 [ 5] 煤炭 部． 煤矿安全规程 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 8 6 作者简介 陈虹微 1 9 6 8 一 ， 女， 讲师。1 9 9 0 年毕业于山东矿业学 院机械化专业， 现为福建省龙岩学院机电工程系讲师， 发表论文 l O 多篇 。 收稿 日期 2 0 0 5 0 41 2 ； 责任编辑 陶驰东 维普资讯