多繩摩擦提升機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、目錄 第 1 章 礦井提升設(shè)備概述 .3 1.1 提升機(jī)的定義.3 1.2 提升機(jī)的分類.3 1.2.1 按用途分.3 1.2.2 按拖動(dòng)方式分.3 1.2.3 按提升容器類型分.3 1.2.4 按井筒的傾角分.3 1.2.5 按提升機(jī)類型分.4 1.3 提升機(jī)的制動(dòng)裝置的功用、類型.9 1.3.1 制動(dòng)裝置的功用.10 1.3.2 制動(dòng)裝置的類型.10 1.4 提升機(jī)型號(hào)的選用及制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型.10 1.4.1 提升機(jī)的選用.10 1.4.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型.10 2.1 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求.12 2.2 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型.13 2.2.1 塊式制動(dòng)器.13 2.2.2 盤式制

2、動(dòng)器.14 2.3 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理.15 2.3.1 盤式制動(dòng)器的布置方式.15 23.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu).16 2.4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算.17 2.4.1 確定在工作狀態(tài)下所需要的制動(dòng)力.17 2.4.2 確定制動(dòng)器數(shù)量.23 第 3 章 制動(dòng)器的工作可靠性評(píng)定 .27 3.1 盤式制動(dòng)器的安裝要求及調(diào)整.27 3.1.1 盤式制動(dòng)器的要求（包括零部件）.27 3.1.2 盤式制動(dòng)器閘瓦間隙的調(diào)整.27 3.2 制動(dòng)器的故障模式及可靠性圖框.28 3.3 制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工作可靠性評(píng)定.30 3.3.1 設(shè)計(jì)變量.30 3.3.2 優(yōu)化策略.30 3.4 制動(dòng)器的維護(hù)可靠性評(píng)

3、定.31 第 4 章 結(jié)論.34 致 謝 .35 參考文獻(xiàn).37 第第 1 章章 礦井提升設(shè)備概述礦井提升設(shè)備概述 1.1 提升機(jī)的定義提升機(jī)的定義 礦井提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，它的主要任務(wù)就是沿井筒提升煤炭、礦石和 矸石；升降人員和設(shè)備；下放材料和工具等。礦井提升設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的紐帶， 是主要的提升運(yùn)輸工具，因此它整個(gè)礦井生產(chǎn)中占有重要的地位。 1.2 提升機(jī)的分類提升機(jī)的分類 1.2.1 按用途分按用途分 (1) 主井提升設(shè)備 主井提升設(shè)備的任務(wù)是專門提升井下生產(chǎn)的煤炭。年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸以上的礦井，主井提 升容器多采用箕斗；年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸以下的礦井，一般采用罐籠(立井)或串車

4、(斜井)。 (2) 副井提升設(shè)備 副井提升設(shè)備的任務(wù)是提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設(shè)備等。副井提升 容器采用普通罐籠(立井)和串車(斜井)。 1.2.2 按拖動(dòng)方式分按拖動(dòng)方式分 按提升機(jī)電力拖動(dòng)方式分為交流拖動(dòng)提升設(shè)備和直流拖動(dòng)提升設(shè)備。 1.2.3 按提升容器類型分按提升容器類型分 分為箕斗、罐籠、串車等提升設(shè)備。 1.2.4 按井筒的傾角分按井筒的傾角分 提升設(shè)備按井筒傾角可分為立井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)備。立井提升時(shí)，提升容器采 用箕斗或罐籠等.斜井提升時(shí)，提升容器一般采用礦車(串車)或斜井箕斗。串車提升適用于 井筒傾角不大于；斜井箕斗提升適用于井筒傾角在范圍內(nèi)。近年來(lái)大型斜井提

5、升 0 25 0 35 多采用膠帶輸送機(jī)。 1.2.5 按提升機(jī)類型分按提升機(jī)類型分 (1) 單繩纏繞式提升設(shè)備 單繩纏繞式提升設(shè)備目前大部分為直徑圓柱型滾筒，在個(gè)別的老礦井，還有使用變 直徑滾筒(如雙圓柱圓錐型滾筒)提升設(shè)備。 1) KJ 型(23m)和 BM 及 JKA 型單繩纏繞式提升機(jī) KJ(23m)型單繩纏繞式提升機(jī)是我國(guó)在 19581966 年生產(chǎn)的仿蘇 BM-2A 型提升機(jī)， 按滾筒個(gè)數(shù)來(lái)分，有單滾筒和雙滾筒的提升機(jī)；按布置方式來(lái)分，有帶地下室和不帶地 下室的提升機(jī)，可根據(jù)設(shè)計(jì)而選用，但二者技術(shù)性能完全相同。 (A) KJ 型(23m)提升機(jī)代號(hào)意義以 KJ22.51.2D-20

6、 型為例說(shuō)明如下： K-礦井； J-卷?yè)P(yáng)機(jī)(提升機(jī))； 2-雙滾筒(單滾筒時(shí)為 1)； 2.5-滾筒名義直徑，m； 1.2-每個(gè)滾筒的兩側(cè)黨繩板的距離，m； D-帶地下室(無(wú) D 字表示不帶地下室)； 20-減速器名義傳動(dòng)比。 (B) KJ 型(23m)和 BM 型提升機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)主要有： (a) 制動(dòng)裝置采用角移式塊型制動(dòng)器,重錘制動(dòng)傳動(dòng)，油壓操縱裝置； (b) 雙滾筒提升機(jī)采用手動(dòng)渦輪渦桿式調(diào)繩離合器； (c) 減速器采用漸開線人字形齒輪傳動(dòng)； (d) 使用機(jī)械牌坊式深度指示器； (e) 設(shè)有機(jī)械限速器。 (C) JKA 型單繩纏繞式提升機(jī)是在 KJ 型提升機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)后制造的。JKA

7、型雙滾 筒提升機(jī)在結(jié)構(gòu)上具有下列特點(diǎn)： (a) 調(diào)繩裝置即離合器為電動(dòng)渦輪渦桿式離合器，因而調(diào)繩工作簡(jiǎn)便省力； (b) 采用綜合式制動(dòng)器,改善了閘瓦的磨損情況； (c) 液壓站采用手動(dòng)控制的低壓電液調(diào)節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥，分別對(duì)工作 制動(dòng)和安全制動(dòng)進(jìn)行控制； (d) 減速器采用圓弧形人字齒輪傳動(dòng)，提高了減速器的承載能力，并減輕了重量。 2) KJ 型(46m)和 HKM3 型單繩纏繞式提升機(jī) 蘇聯(lián)新克拉馬托爾機(jī)械制造廠生產(chǎn)的 HKM3 型提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (a) 滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)； (b) 采用氣動(dòng)齒輪式調(diào)繩離合器； (c) 制動(dòng)器為新平移式塊閘； (d) 采用壓氣制動(dòng)傳動(dòng)裝置； (

8、e) 使用機(jī)械牌坊式深度指示器； (f) 減速器采用漸開線人字齒輪，有一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng)兩種； (g) 有電氣限速器,還有機(jī)械限速器。 我國(guó)現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，為了快出煤、多出煤，當(dāng)時(shí)主 要是建設(shè)中、小型礦井，并且首先開采淺部煤層。五十年代，我國(guó)的礦井提升設(shè)備主要 是從蘇聯(lián)進(jìn)口的 BM 型產(chǎn)品和國(guó)產(chǎn)仿蘇 KJ 型產(chǎn)品，設(shè)備的可選性小，主要是滿足開采淺 部煤層的需要。進(jìn)入 80 年代以后，我國(guó)許多煤礦礦井已逐漸轉(zhuǎn)向中深部開采，國(guó)家統(tǒng)煤 礦礦井的平均深度已由 200 米延伸到 400 米，現(xiàn)在已達(dá) 600 米、1000 米。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，落地式摩擦提升設(shè)備，是在礦

9、井延伸后使現(xiàn)有提升設(shè)備滿足加大提升高度要 求的行之有效的辦法。 (A) 主提升鋼絲繩的選擇 (a) 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)形式 應(yīng)優(yōu)先選用三角股鋼絲繩及線接觸圓股鋼絲繩，當(dāng)由于供應(yīng)原因，亦可以選用普通 圓股點(diǎn)接觸平行捻鋼絲繩。鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度宜選用 1550帕。 6 10 (b) 鋼絲繩的安全系數(shù) 根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，鋼絲繩的安全系數(shù)應(yīng)符合下式：m 升降人員和物料 9.20.0005mHc 升降物料 7.20.0005mHc 式中 提升鋼絲繩的懸垂長(zhǎng)度，m。Hc (c) 鋼絲繩數(shù)目選擇 落地摩擦式提升機(jī)的鋼絲繩樹木以 24 繩為宜。 (B) 尾繩的選擇 目前，絕大多數(shù)使用多繩摩擦式提升機(jī)的礦井，都由

10、原來(lái)選用扁鋼絲繩作平衡尾繩 而改為使用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。新建的礦井，設(shè)計(jì)中也已全部選用圓股鋼絲繩作平 衡尾繩。這主要是因?yàn)楸怃摻z繩生產(chǎn)效率低、供應(yīng)困難。 選用圓股鋼絲繩作平衡尾繩時(shí)，以多層股（不旋轉(zhuǎn)）圓股鋼絲繩中的 187 和 347 兩種結(jié)構(gòu)較為合適。但目前這兩種產(chǎn)品尚不能滿足需要，因而當(dāng)供應(yīng)困難時(shí)，也可選用 普通圓股鋼絲繩，如選用 619 和 637 等。應(yīng)注意的是，選用鋼絲繩股中的鋼絲不可過(guò) 細(xì)，并應(yīng)盡可能選用鍍鋅鋼絲繩，以提高使用壽命。當(dāng)采用兩條平衡尾繩時(shí)，可以選用 左向交互捻和右向交互捻的鋼絲繩各一條。 (a) 主導(dǎo)輪直徑 D 的確定 根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主導(dǎo)輪直徑 D 應(yīng)符合

11、式： 無(wú)導(dǎo)向輪 80 D d 有導(dǎo)向輪 100 D d 式中 主提升鋼絲繩直徑， mm；d 主導(dǎo)輪直徑 D 除應(yīng)符合上述規(guī)定外，還應(yīng)按摩擦襯墊的許用比壓q來(lái)校核，即： sx p ss qq n dD 式中 主導(dǎo)輪上升（重載）側(cè)鋼絲繩靜張力，N； s s 主導(dǎo)輪下降（重載）側(cè)鋼絲繩靜張力，N； x s q摩擦襯墊的許用比壓，取q= 4 200 10帕 主繩數(shù)目。 p n 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)有 3 米以下提升機(jī)改造后的主導(dǎo)輪直徑 D 可取為： 滾筒直徑（m） 主導(dǎo)輪直徑（m） 2.0 2.02.25 2.5 2.52.8 3.0 3.03.25 (C) 鋼絲繩間距 n A 200 250 n Amm (

12、D) 天輪直徑 w 100 w dmm (E) 鋼絲繩在摩擦襯墊上的圍包角 當(dāng)井深大于 300 米時(shí)，?。?00 220180 如圖 1-1 （a） 、 （b） 。 當(dāng)井深小于 300 米時(shí)，?。?0 0 270 2360 a a 如圖 1-1 （c） 、 （d） 。 圖圖 1-1 正常包圍角a（井深大于300mm）特殊加大包圍角a（井深小于300mm） 纏繞式提升機(jī)摩擦襯片上的包圍角選擇纏繞式提升機(jī)摩擦襯片上的包圍角選擇 (2) 多繩摩擦式提升設(shè)備 多繩摩擦式提升設(shè)備可分為塔式和落地式（KJM 和 JKMD 型多繩摩擦輪提升機(jī)）。 多繩摩擦提升機(jī)的井架一般多采用鋼結(jié)構(gòu)四斜腿井架。放繩掛罐后在

13、主繩張力水平 分力作用下，使井架產(chǎn)生彈性變形、井架有傾斜現(xiàn)象。一般井筒采用凍結(jié)施工，井架基 礎(chǔ)隨著井筒凍結(jié)層解凍變化。基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生少量下降。井架在受主繩張力作用下基礎(chǔ)下沉 不均衡也會(huì)使井架傾斜。由于井架傾斜、天輪軸心線相對(duì)位移，這種位移一般在投入 使用初期產(chǎn)生，并漸漸逐于穩(wěn)定。另外，天輪繩槽摩擦襯墊一般采用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品尼龍 1010、進(jìn)口 K25，由于襯墊是磨損材料，從初期使用到更換之前，即剩余厚度為鋼絲繩直 徑一半之前，提升繩落繩點(diǎn)向絞車房方向漸變位移，一般位置變化范圍 030mm。 多繩提升機(jī)由于使用了數(shù)根鋼絲繩代替一根鋼絲繩。鋼絲繩的直徑變小了，摩擦輪 的直徑因而變小，但由于有多根鋼絲繩，所以

14、摩擦輪變?yōu)槟Σ镣?，寬度稍有加寬。設(shè)采 用 n 根鋼絲繩，則多繩與單繩提升機(jī)鋼絲繩直徑間有如下關(guān)系： 1 n d dmm n 同理，摩擦筒（主導(dǎo)輪）直徑： 1 n D Dmm n 多繩摩擦提升機(jī)如圖 1-2 所示： 1-主導(dǎo)輪 2-天輪 3-提升機(jī)鋼絲繩 4-提升容器 5-尾繩 1主導(dǎo)輪 2天輪 3提升機(jī)鋼絲繩 4提升容器 5尾繩 圖圖 1-2 多繩摩擦提升機(jī)多繩摩擦提升機(jī) 主軸裝置的特點(diǎn)：它與纏繞式提升來(lái)代替木襯，由于摩擦提升是靠摩擦力來(lái)傳遞動(dòng) 力的，所以襯墊擠壓固定在筒殼上。摩擦襯墊形成襯圈，其 上再車出繩槽，初車時(shí)槽深為 1/3 繩徑，槽距（即繩心距）約為繩徑的 10 倍利用熟知的柔索歐拉

15、公式可知，摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩拉力的極限比值為 1 12 2 uaua F eFF e F 或 式中 自然對(duì)數(shù)的底，等于 2.71828；e 鋼絲繩對(duì)于摩擦輪的圍包角；a 鋼絲繩與襯墊間的摩擦系數(shù)，通常取=0.2uu 當(dāng)鋼絲繩拉力比大于上式右端所給出的數(shù)值時(shí)，鋼絲繩對(duì)摩擦輪產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。為 1 2 F F 了避免這種滑動(dòng)，兩側(cè)拉力不能達(dá)到其極限比值，而應(yīng)有一安全系數(shù)，式改寫為 212( 1) ua FFF e 若考慮防滑而加入防滑安全系數(shù)，則有 122 ()(1) ua FFF e 或者 2 12 (1) ua F e FF 式中防滑安全系數(shù)，如果式中和僅計(jì)及靜力，則得防滑安全系數(shù)；如果計(jì)算 1

16、F 2 F 和時(shí)考慮了慣性力的影響，則得動(dòng)防滑安全系數(shù)。我國(guó)煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定 1 F 2 F d 1.25 1.75 d i 有些國(guó)家不按拉力差來(lái)考慮防滑，而是把兩側(cè)的拉力比的極限值控制在 1.5 以內(nèi)，即： 1 2 1.5 F F 在某些特殊情況，例如進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，可能產(chǎn)生超前滑動(dòng)，即鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)速度大 于摩擦輪槽處的線速度，此時(shí)的防滑安全系數(shù)為 1 21 (1) ua d F e FF 煤礦安全規(guī)程規(guī)定，緊急制動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生滑動(dòng)，即1。 d 當(dāng)下放重物進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，更容易繼發(fā)性滑動(dòng)。 1.3 提升機(jī)的制動(dòng)裝置的功用、類型提升機(jī)的制動(dòng)裝置的功用、類型 提升機(jī)的安全運(yùn)行,很大程度上取決于制動(dòng)

17、器的工作可靠性。從狹義可靠性理解,盤式 制動(dòng)器包含不可維修因素，如制動(dòng)彈簧失效之后,影響制動(dòng)力矩，需要更換新彈簧才能使 制動(dòng)器可靠性達(dá)到原有水平；閘瓦與閘盤之間摩擦系衰減，也只能靠更換新閘瓦方能維 持原有可靠性水平。從廣義可靠性理解,盤式制動(dòng)器含有可維修因素，如閘瓦磨損后產(chǎn)生 的間隙增大，經(jīng)調(diào)整便可達(dá)到原有可靠性液壓站零件發(fā)生故障，修理后也能使制動(dòng)器可 靠性達(dá)到設(shè)計(jì)水平。由此可知，制動(dòng)器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的綜合 反映。固有可靠性是由制動(dòng)器設(shè)計(jì)制造及材料等因素決定的，在制動(dòng)器產(chǎn)品出廠時(shí)便已 明確，使用可靠性則是裝、維護(hù)及操作等因素決定的，它反映了制動(dòng)器固有可靠性在實(shí) 際運(yùn)行中的

18、發(fā)揮程度。 因此，固有可靠性的體現(xiàn),受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性卻較 低，制動(dòng)器的實(shí)際工作可靠性依然不會(huì)高。 制動(dòng)裝置提升機(jī)(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。 它由兩部分組成：制動(dòng)器(通常稱做閘)和傳動(dòng)裝置。制動(dòng)器是直接作用于制動(dòng)輪或制動(dòng)盤 上產(chǎn)生制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)裝置是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)。 1.3.1 制動(dòng)裝置的功用制動(dòng)裝置的功用 制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)不可缺少的重要組成部分。是提升機(jī)最關(guān)鍵也是最后一道安全保 障裝置，制動(dòng)裝置的可靠性直接關(guān)系到提升機(jī)的安全運(yùn)行。制動(dòng)力矩不足是導(dǎo)致提升設(shè) 備過(guò)卷、放大滑等事故的直接因素。 (1) 在提升機(jī)停止工

19、作時(shí)能可靠地閘住提升機(jī)，即正常停車； (2) 在減速階段及下放重物時(shí),參與提升機(jī)的控制，即工作制動(dòng)； (3) 當(dāng)發(fā)生緊急事故或其他意外情況時(shí)，能迅速而合乎要求地閘住提升機(jī)，即安全制 動(dòng)； (4)雙滾筒提升機(jī)在更換水平、調(diào)節(jié)鋼絲繩長(zhǎng)度時(shí)，能夠閘住提升機(jī)的游動(dòng)滾筒而松 開固定滾筒。 1.3.2 制動(dòng)裝置的類型制動(dòng)裝置的類型 制動(dòng)裝置中的制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)分為塊閘(角移式或評(píng)移式)和盤閘；傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)能源 分為油壓(液壓)、壓氣(氣動(dòng))及彈簧等。 KJ 型(23m) 和 BM 型提升機(jī)使用油壓角移式制動(dòng)裝置。KJ 型(46m) 和 HKM3 型提升機(jī)使用壓氣平移式制動(dòng)裝置。JKA 型提升機(jī)使用液壓綜合式

20、制動(dòng)裝置。XKT 型、 JK 型、GKT 型(2m)、JKD 型、JKM 型、JKMD 型提升機(jī)使用液壓盤式制動(dòng)裝置。礦用 提升絞車使用手動(dòng)角移式制動(dòng)器作為工作制動(dòng).重錘電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動(dòng) 器或重錘電力液壓推桿操縱的平移式制動(dòng)器作為安全制動(dòng)，但新系列 JT 型(1.21.6m) JKM（JKMD）型提升絞車則使用液壓盤式制動(dòng)裝置。 1.4 提升機(jī)型號(hào)的選用及制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型提升機(jī)型號(hào)的選用及制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型 1.4.1 提升機(jī)的選用提升機(jī)的選用 JKMD 型（4.5 米 4 多繩摩擦輪）提升機(jī)是基于撓性體摩擦傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)的。 它利用提升鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)共同滾筒之間的摩擦力拖動(dòng)提升容器在

21、井筒中往復(fù)運(yùn)行， 加之采用多根鋼絲繩共同承擔(dān)載荷的方式，因而多繩摩擦提升機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 提升機(jī)體積小； (2) 鋼絲繩斷繩的危害性減小； (3) 提升高度大。 1.4.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型 盤式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全 性能被廣大用戶認(rèn)可。我們見過(guò)的帶碟剎的摩托車，就是盤式制動(dòng)器最簡(jiǎn)單的應(yīng)用。它 的制動(dòng)原理與鼓閘式、抱閘式制動(dòng)器的原理相同，仍為摩擦式制動(dòng)，但它卻有別于老式 的鼓閘式和抱閘式制動(dòng)器，特別是在結(jié)合了液壓系統(tǒng)和PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和PLC 超強(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。 (1) 盤式制

22、動(dòng)器與其它類型制動(dòng)器相比較，其優(yōu)點(diǎn)是：因多副制動(dòng)器同時(shí)使用，即使 一副制動(dòng)器失靈，也不是影響一部分制動(dòng)力矩，故可靠性高，操作方便，制動(dòng)力矩可調(diào) 性好，慣性小，動(dòng)作快，靈敏度高；重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，安裝維護(hù)方便； 通用性大等。由于制動(dòng)器具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng) 用。 (2) 盤式制動(dòng)器的缺點(diǎn)：對(duì)于制動(dòng)盤和制動(dòng)器的制造精度要求較高；對(duì)閘瓦的性能要 求較高等。 (3)液壓盤式制動(dòng)器作為最新開發(fā)出來(lái)的一種制動(dòng)器，其發(fā)展前景遠(yuǎn)大，尤其是將液 壓電氣控制結(jié)合在盤式制動(dòng)器上，相信隨著液壓和電氣技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)更有利 于盤式制動(dòng)器的發(fā)展。 第2章 提升機(jī)制動(dòng)裝置的結(jié)

23、構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求 按照煤炭安全規(guī)程及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，提升機(jī)(絞車)的制動(dòng)裝置必須達(dá)到下 列要求。 （1）提升機(jī)(絞車)必須裝設(shè)司機(jī)不離開位置即能操縱的常用閘(即工作閘)保險(xiǎn)閘(即安 全閘)。保險(xiǎn)閘必須能在緊急時(shí)自動(dòng)發(fā)生作用。 常用閘和保險(xiǎn)閘共同使用一套閘瓦制動(dòng)時(shí)，操縱部分必須分開。雙滾筒提升機(jī)（絞 車）的兩套閘瓦的傳動(dòng)裝置必須分開。 （2）常用閘和保險(xiǎn)閘必須經(jīng)常處于良好的狀態(tài)，保證靈活可靠。在工作中，司機(jī)不 準(zhǔn)離開工作崗位，也不準(zhǔn)擅自調(diào)節(jié)制動(dòng)閘。 對(duì)具有兩套閘瓦只有一套傳動(dòng)裝置的舊雙滾筒提升機(jī)（絞車） ，應(yīng)加強(qiáng)閘瓦間隙和傳 動(dòng)系統(tǒng)的檢查和維護(hù)

24、。 （3）保險(xiǎn)閘必須采用配重式或彈簧式的制動(dòng)裝置，除由司機(jī)操縱外，還必須具有能 自動(dòng)抱閘的作用，并且在抱閘同時(shí)使提升裝置自動(dòng)斷電。 常用閘必須采用可調(diào)節(jié)的機(jī)械制動(dòng)裝置。 （4）提升機(jī)（絞車）除有（常用閘和保險(xiǎn)閘）外，應(yīng)加設(shè)定車裝置，以便調(diào)整滾筒 的位置（鋼絲繩的長(zhǎng)度）或修理制動(dòng)裝置時(shí)使用。 （5）保險(xiǎn)閘（或保險(xiǎn)閘第一級(jí)）的空動(dòng)時(shí)間（由保護(hù)回路斷電時(shí)起至閘瓦剛剛接觸 到閘輪上的一段時(shí)間）：壓縮空氣驅(qū)動(dòng)閘瓦式制動(dòng)器不得超過(guò) 0.5 秒，儲(chǔ)能壓縮驅(qū)動(dòng)閘瓦 式制動(dòng)器不得超過(guò) 0.6 秒，盤式制動(dòng)器不得超過(guò) 0.3 秒。 保險(xiǎn)閘施閘時(shí)，在杠桿和閘瓦上不得發(fā)生顯著的彈性擺動(dòng)。 （6）提升機(jī)（絞車）的常用閘

25、和保險(xiǎn)閘制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的力矩和實(shí)際提升最大靜載 荷重旋轉(zhuǎn)力之比（K） ，都不得小于 3。 （7）雙滾筒提升機(jī)（絞車）在調(diào)整滾筒旋轉(zhuǎn)的相對(duì)位置時(shí)（此時(shí)游動(dòng)滾筒與主軸脫 離連接） ，制動(dòng)裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩，不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重 量與提升容器重量之比）形成的旋轉(zhuǎn)力矩的 1.2 倍。 計(jì)算制動(dòng)力矩時(shí)，閘輪和閘瓦摩擦系數(shù)根據(jù)實(shí)測(cè)確定，一般采用 0.3 到 0.35；常用閘 和保險(xiǎn)閘的力矩應(yīng)分別計(jì)算。 （8）在立井和傾角以上的傾斜井巷，提升裝置的保險(xiǎn)閘發(fā)生作用時(shí)，全部機(jī)械的 0 30 減速度：下放重載（設(shè)計(jì)額定的全部重量）時(shí)，不得小于 1.5 米每二次方秒；提升重載時(shí)， 不得超過(guò)

26、5 米每二次方秒。 傾角在以下是傾斜井巷，下放重載時(shí)的制動(dòng)減速度不得小于 0.75 米每二次方秒， 0 30 提升重載時(shí)的制動(dòng)減速度不得大于自然減速度。cA = mcA(sincos ),gf 2 s 式中 -重力加速度， m；g 2 s -井巷傾角， （ ） ；0 -繩端載荷的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，一般采用 0.10 到 0.105。f 摩擦輪式提升裝置，常用閘或保險(xiǎn)閘發(fā)生作用時(shí)，全部機(jī)械的減速度，不得超過(guò)鋼絲 繩的滑動(dòng)極限（上提重物加速度階段及下放重物減速度階段的動(dòng)防滑安全系數(shù)不得小于 1.25，靜防滑安全系數(shù)不得小于 1.75） 。 下放重載時(shí)，必須檢查減速度的最底極限。在提升重載時(shí)，必須檢查減

27、速度的最高極 限。 （9）制動(dòng)器的工作行程不得超過(guò)全程的四分之三，必須留有四分之一作為調(diào)整時(shí)備 用。司機(jī)操縱臺(tái)制動(dòng)手把的移動(dòng)應(yīng)當(dāng)靈活，在抱閘位置時(shí)，應(yīng)有定位器來(lái)固定手把，防 止手把從抱閘位置自動(dòng)向前移動(dòng)。 (10) 制動(dòng)輪的橢圓度在使用前（新安裝或大修后）不得超過(guò) 0.5 至 1mm；使用中如 超過(guò) 1.5mm 時(shí)，應(yīng)重新車削或換新的。 2.2 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型提升機(jī)制動(dòng)器主要類型 提升機(jī)的制動(dòng)器包括工作裝置(即制動(dòng)閘)和傳動(dòng)裝置,工作裝置直接作用于制動(dòng)輪，產(chǎn) 生摩擦力矩；傳動(dòng)裝置是工作裝置產(chǎn)生或解除制動(dòng)摩擦力的機(jī)構(gòu)。因此，按工作裝置裝 置結(jié)構(gòu)區(qū)分，制動(dòng)器可分為盤式制動(dòng)器和塊式制動(dòng)器；按傳

28、動(dòng)裝置的動(dòng)力源區(qū)分，制動(dòng) 器可分為液壓式、氣壓式和彈簧式。目前，進(jìn)口提升機(jī)和國(guó)產(chǎn)新型提升機(jī)大都采用液壓 盤式制動(dòng)器，而舊提升機(jī)(70 年代以前產(chǎn)品)多采用液壓或氣壓塊式制動(dòng)裝置，但近年也對(duì) 這些制動(dòng)器進(jìn)行了較大規(guī)模的改造。 2.2.1 塊式制動(dòng)器塊式制動(dòng)器 塊式制動(dòng)器一般都是閘塊壓在提升機(jī)滾筒的制動(dòng)輪上而產(chǎn)生制動(dòng)力矩，出于閘塊與 制動(dòng)輪的作用方式差別，塊式制動(dòng)器有角移式、平移式和綜合式之分。 圖(a)是角移式塊閘的原理圖,兩個(gè)閘瓦塊始終繞基座上的固定鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，故名為角 移式。當(dāng)制動(dòng)動(dòng)力向上拉三角塊杠桿時(shí)，杠桿的聯(lián)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生連桿拉力，從而迫使塊閘壓 向制動(dòng)輪，產(chǎn)生制動(dòng)力；當(dāng)外動(dòng)力使三角塊向下壓時(shí)

29、，連桿的壓力則使塊閘分離開制動(dòng) 輪，即達(dá)到松閘的目的。 圖(b)是常見平移式塊閘的原理圖，兩個(gè)閘瓦始終由一連桿在其中心鉸接，連桿的另一端 則與基座鉸接。兩個(gè)閘瓦塊的端頭用杠桿系統(tǒng)約束起來(lái)，在三角塊杠桿是上提作用下， 各連桿內(nèi)部的拉力使兩閘塊壓向制動(dòng)輪，從而產(chǎn)生制動(dòng)力；當(dāng) 三角塊杠桿下放時(shí)，各連桿內(nèi)部的壓力迫使閘塊與制動(dòng)輪分離。由于閘塊是在連桿 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)壓向制動(dòng)輪的，故閘塊是整體平移運(yùn)動(dòng)，故稱之為平移式。 圖(c)是綜合式閘塊的一種形式，由于閘塊與角移桿鉸接，又與基座連桿鉸接，故有 些相似于四連桿平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，但閘塊壓向制動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)都是靠角移杠桿帶動(dòng)的，所以 綜合式塊閘是介于角移式和平移式之間的一

30、種閘塊。 塊式制動(dòng)器原理如圖 3-1 所示： 制 動(dòng) 力 源 制 動(dòng) 力 源 工作制 動(dòng)彈簧 工作制 動(dòng)缸 安全制 動(dòng)缸 塊式制動(dòng)器力學(xué)原理圖 （a）角移式；（b）平移式；（c）綜合式 (a)角移式；(b)平移式；(c)綜合式 圖圖 2-1 塊式制動(dòng)器原理塊式制動(dòng)器原理 2.2.2 盤式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器 盤式制動(dòng)器是為了克服塊式制動(dòng)器的可靠性不高的缺點(diǎn)而發(fā)展的新型制動(dòng)裝置，目 前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的提升機(jī)或提升絞車都使用了盤式制動(dòng)器.盤式制動(dòng)器具有以下：制動(dòng)力 矩可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整；制動(dòng)系統(tǒng)空行程小、動(dòng)作快、響應(yīng)速度快、 靈敏度高；重量輕，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；通用性好，可通過(guò)改變盤形閘

31、的數(shù)量 來(lái)滿足不同絞車的制動(dòng)要求；安全可靠性高，多副盤形閘同時(shí)工作，其中少數(shù)部分盤 形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住絞車；而且傳動(dòng)環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓斷 電等)均可自動(dòng)施閘。 盤式制動(dòng)器都是依靠碟形的預(yù)壓縮恢復(fù)張力使閘塊壓向制動(dòng)盤，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩； 當(dāng)松閘時(shí)，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動(dòng)活塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動(dòng)閘瓦離 開制動(dòng)盤，從而實(shí)現(xiàn)松閘。 目前國(guó)內(nèi)外提升機(jī)使用的盤式制動(dòng)器形式多樣，主要有前腔式盤形閘，后腔式盤形閘單 缸雙作用盤形閘，以及鉗式盤形閘。 盤式制動(dòng)器原理如圖 3-2 所示： 圖圖 2-2 盤式制動(dòng)器原理圖盤式制動(dòng)器原理圖 目前，國(guó)內(nèi)進(jìn)口的安全盤式制動(dòng)器主要來(lái)自

32、德國(guó)、法國(guó)。各國(guó)生產(chǎn)的盤式制動(dòng)器原理上基本相同， 都是碟簧上閘、液壓松閘，高壓油通過(guò)液壓泵站產(chǎn)生，但是結(jié)構(gòu)上有些差異，從而性能也略有不同。 2.3 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 2.3.1 盤式制動(dòng)器的布置方式盤式制動(dòng)器的布置方式 盤式制動(dòng)器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動(dòng)力矩是靠盤瓦沿軸向兩側(cè)壓向滾筒 上的制動(dòng)盤而產(chǎn)生的。為了使制動(dòng)盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附加軸向力，因而盤 式制動(dòng)器都成對(duì)地裝設(shè)使用，每一對(duì)盤式制動(dòng)器叫做一副，如圖所示。根據(jù)所需制動(dòng)力 矩的大小，一臺(tái)提升機(jī)可以同時(shí)布置兩副四副或更多副盤式制動(dòng)器。 盤式制動(dòng)器的布置方式如圖 2-3 所示： A管 B管

33、 A管 B管 A管 B管 （a） (b) (c) 圖圖 2-3 盤式制動(dòng)器的布置圖盤式制動(dòng)器的布置圖 2.3.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu) 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖所示。兩個(gè)制動(dòng)油缸 3 位于滾筒制動(dòng)盤的兩側(cè)，均裝在支座 2 上。支座 2 為整體鑄鋼件，一副盤式制動(dòng)器通過(guò)支座及墊板 1 用地腳螺栓固定在基座上。 制動(dòng)油缸 3 內(nèi)裝有活塞 5 柱塞 13 調(diào)整螺栓 6 螺釘 7 盤式彈簧 4 及彈簧套筒 8 等。筒體 9 襯板 11 和渣瓦 15 一齊可沿支座的內(nèi)孔往復(fù)移動(dòng)。閘瓦與襯板的連接，可用銅螺釘連接 或用黏結(jié)劑粘貼，但大多數(shù)是以燕尾槽的形式將閘瓦固定在襯板上。在使用中當(dāng)閘瓦磨 損或閘

34、瓦與制動(dòng)盤的間隙過(guò)大時(shí)，可用調(diào)整螺栓 6 調(diào)節(jié)筒體 9 的位置，使閘瓦間隙保持 在 11.5mm 。柱塞 13 與銷子 14 的連接采用榫槽結(jié)構(gòu)，在擰動(dòng)螺釘 7 時(shí)不致使柱塞 13 轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整閘瓦間隙。壓向制動(dòng)盤的制動(dòng)力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動(dòng)力，靠線 油缸內(nèi)充入油液而向右推動(dòng)活塞 5，壓縮盤式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。 螺釘 12 是放空氣用的。在第一次向制動(dòng)油缸 3 充油，或在使用中發(fā)現(xiàn)送閘的時(shí)間教 長(zhǎng)時(shí)，可將放氣螺釘 12 旋松，把制動(dòng)油缸中的空氣排出，以免影響制動(dòng)油缸的正常工作。 塞頭 20 是排油用的。在使用中制動(dòng)油缸可能有微量的滲油，因而要定期將塞頭 20 旋 開排油。在排油時(shí)，應(yīng)避免滲出

35、的油玷污閘瓦及制動(dòng)盤。 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖 2-4 所示： 圖圖 2-4 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖 2.4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾筒直徑：4.55 米 2.4.1 確定在工作狀態(tài)下所需要的制動(dòng)力確定在工作狀態(tài)下所需要的制動(dòng)力 盤式制動(dòng)器的基本參數(shù)如表 2-1 所示： 表表 2-1 盤式制動(dòng)器的基本參數(shù)盤式制動(dòng)器的基本參數(shù) 確定工作所需要的制動(dòng)力 三角塊杠桿下放時(shí)，各連桿內(nèi)部的壓力迫使閘塊與制動(dòng)輪分離。由于閘塊是在連桿 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)壓向制動(dòng)輪的，故閘塊是整體平移運(yùn)動(dòng)，故稱之為平移式。 圖(c)是綜合式閘塊的一種形式，由于閘塊與角移桿鉸接，又與基座連桿鉸接，故有 些相似于四連

36、桿平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，但閘塊壓向制動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)都是靠角移杠桿帶動(dòng)的，所以 綜合式塊閘是介于角移式和平移式之間的一種閘塊。 圍包角 0 183.74 (1) 工作參數(shù) 提升高度 599.4米 提升速度（提物） 15/米秒 有效載物（提物） 32.5噸 (2) 超載計(jì)算 1) 質(zhì)量的確定 提升鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度： 提升時(shí)：在井下 1 621.4L 米 在井上 3 16L 米 尾繩懸垂長(zhǎng)度： 提升時(shí)：在井下 2 13.7L 米 在井上 4 613.1L 米 主繩提升單位重量 4 9. 08 千克/ 米 鋼絲繩根數(shù) 1 4Z 尾繩單位重量 4 9. 08 千克/ 米 繩數(shù) 2 4Z 鋼絲繩重量 S 1 2 1 2

37、 3 11 3 22 1 3 31 3 42 2 1022.57 100.5 23.1 100.58 1022.27 22.9 s s s s L gZ L gZ S L gZ L gZ S AA A AAA AA A AAA 噸 噸 噸 噸 噸 噸 (從主導(dǎo)輪到導(dǎo)向輪鋼絲繩重量) 3 116 4 9.084.21S 噸 鋼絲繩重量 12 0.2SSSU噸 有效載重 32.5N 噸 空箕斗 40.25噸 2) 運(yùn)行載荷 有載重 1 32.7 a U噸 無(wú)載重 1 0.5 b U噸 3) 天輪主導(dǎo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)子和聯(lián)軸節(jié)的變位重量計(jì)算 A、天輪 數(shù)量 Z=8 天輪直徑 4.64 s d 米 慣性矩 2

38、 9.75 s J 噸米 相對(duì)鋼絲繩中心的變位重量 22 4 1.81 /2 ss s ss JJ G dd 噸 （） Z 個(gè)天輪的變位重量 14.49 s G AZ噸 B、主導(dǎo)輪 按鋼絲繩中心計(jì)算的主導(dǎo)輪直徑 4.55dT 米 慣性矩 2 133 T J 噸米 變位重量 22 4 25.697 /2 TT T TT JJ G dd 噸 （） 電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性矩 2 14.22J噸米 變位重量 22 4 2.747 /2 MM M MM JJ G dd 噸 （） 4) 運(yùn)動(dòng)部分的重量如表 2-2 所示： 表表 2-2 礦井提升機(jī)的部分工件重量礦井提升機(jī)的部分工件重量 項(xiàng)目有效載重（噸）無(wú)效載重（噸

39、） 鋼絲繩 1 S 23.123.1 鋼絲繩 2 S 22.922.9 有效載荷 N32.532.5 提升容器 FWG40.2540.25 天輪 s Z GA 14.4914.49 主導(dǎo)輪 GT25.69725.697 電機(jī)轉(zhuǎn)子 GM5.4945.494 滾筒與天輪之間繩 Ss4.21 1 M 208.89總重量 2 M 176.39 鋼絲繩滑動(dòng)極限的計(jì)算： A、下降時(shí)加速度 22 1 22 ( FW) (1) ( FW) (1) s GSeU ag GSGeU A A A 2 (40.2522.9) (2.229 1) 32.7 9.81 (40.2522.97.24) (2.229 1)3

40、2.7 1.69 A A 米/ 秒 B、提升時(shí)加速 11 11 22 2 22 ( FW) (1) ( FW) (1) s GSeU e ag GSGeU e AA A AA 2 (40.2522.9) (2.229 1)(32.7 2.229) 9.81 (40.2522.97.24) (2.229 1)(32.7 2.229) 4.92 A A 米/ 秒 C、空運(yùn)行時(shí)加速度 1 1 22 3 22 ( F) (1) ( F) (1) s GSe ag GSGe A A A 2 (40.2522.9) (2.229 1) 9.81 (40.2522.97.24) (2.229 1) 3.35

41、 A A 米/ 秒 圍包角 0 183.74 1 2.229e 表表 2-3 鋼絲繩與摩擦輪包圍角基本參數(shù)鋼絲繩與摩擦輪包圍角基本參數(shù) 2.4.2 確定制動(dòng)器數(shù)量確定制動(dòng)器數(shù)量 (1) 確定使用 8SM7622 型盤式制動(dòng)器 釋放空間：最小 1 毫米 最大 2 毫米（需要調(diào)節(jié)） 制動(dòng)力發(fā)生器裝置的彈性拉力包括效率 最大釋放間隙 max 114F千牛頓 最小釋放間隙 min 110F千牛頓 整個(gè)間隙釋放力 min 118 L F千牛頓 活塞直徑 8.5 L d 厘米 活塞面積 2 4 L L d A 2 56.7 L A 厘米 制動(dòng)盤直徑(mm)參數(shù)如表 2-4 所示： 表表 2-4 制動(dòng)盤直徑

42、參數(shù)制動(dòng)盤直徑參數(shù) 制動(dòng)器直徑尺寸 350400410450460500560630700 注：括號(hào)內(nèi)為非優(yōu)先選用尺寸 (2) 確定制動(dòng)閘的數(shù)量 Z 工作制動(dòng)閘所需要的制動(dòng)力 min 963 F F千牛頓 取 min min 2 963 4.55 9.9 22 110 5.01 0.4 FT FB Fd Z Fd A AA 10Z *制動(dòng)裝置之規(guī)定 E27L41119 工作制動(dòng)閘和安全制動(dòng)閘可以作為停車制動(dòng)使用，它們相對(duì)鋼絲繩中心的工作制動(dòng) 力和安全制動(dòng)力 F F S F 5.01 10 2 1100.4969 4.55 FS FF 千牛頓 靜態(tài)安全系數(shù) 969 3.023 32.7 9.81

43、 F FS F SS Ug 在超負(fù)荷下降時(shí)，工作制動(dòng)閘產(chǎn)生的制動(dòng)減速速度為： 22 1 969 32.7 9.81 3.1/1.5/ 208.89 F F FUg a m 米秒米秒 (3) 安全制動(dòng)控制器 安全制動(dòng)閘使提升機(jī)在任何工作狀態(tài)下其減速度保持在恒定不變， 2 1.5/米秒 這個(gè)值低于第一部分中使用鋼絲繩滑動(dòng)的減速度。 2 1.5/米秒 制動(dòng)控制器保證鋼絲繩有效直徑所需要的制動(dòng)力。 準(zhǔn)確的減速度 1 1 2 1 0 32.7 9.81 1.54/ 208.89 sch sch FUg m 米秒 (4) 如果一個(gè)制動(dòng)器發(fā)生了故障，根據(jù) TSA超載運(yùn)行的靜態(tài)安全系數(shù)3.9.7.6 至少要達(dá)

44、到 1.5，其減速度應(yīng)符合下面之說(shuō)明。 下表為提升機(jī)工作狀態(tài)下的參數(shù)如圖 2-5 所示： 表表 2-5 提升機(jī)工作狀態(tài)下的參數(shù)提升機(jī)工作狀態(tài)下的參數(shù) 工作狀態(tài)下降負(fù)載提升負(fù)載空箕斗 減速度 sch 超載 U 質(zhì)量 m 安全制動(dòng)力 sch F 2 1.5米/ 秒 32.7 噸 2089 噸 634 千牛頓 1sch mUgA 2 1.5米/ 秒 32.7 噸 2089 噸 634 千牛頓 1sch mUgA 2 1.5米/ 秒 02 噸 17639 噸 262 千牛頓 2sch mUgA 1) 工作制動(dòng) 工作制動(dòng)的制動(dòng)力 9 969872 10 F FKNKN 靜態(tài)安全系數(shù) 872 2.721.

45、5 32.7 9.81 F F F S Ug 下降時(shí)的減速度 2 1 872 32.7 9.81 2.64/ 208.89 F F FUg a m 米秒 2) 用作固定閘的安全制動(dòng)閘 制動(dòng)力872 FS FFKN 靜態(tài)安全系數(shù)2.721.5 FS SS 3) 在安全制動(dòng)的情況下制動(dòng)控制器能對(duì)制動(dòng)器的故障進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)第三節(jié)計(jì)算， 下降運(yùn)行時(shí)，安全制動(dòng)所需要的最大制動(dòng)力為 634 千牛頓，由于她比總的有效制動(dòng)力 872 千牛頓要小，它可以由制動(dòng)控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)。 (5) 如果減速度達(dá)不到，就要預(yù)先調(diào)節(jié)安全制動(dòng)力，使它達(dá)到第 3 節(jié)中對(duì)下 2 1.5/米秒 降運(yùn)行計(jì)算得到的保險(xiǎn)制動(dòng)力，這樣它才能正常

46、控制。634 sch FKN 利用恒定制動(dòng)力可以得到如下的減速度值如表 3-6 所示： 表表 2-6 在恒定制動(dòng)力下提升的減速度在恒定制動(dòng)力下提升的減速度 工作狀態(tài)下降負(fù)載提升負(fù)載空載 超載 U 質(zhì)量 m 安全制動(dòng)閘的制 動(dòng)力 1 sch F 減速度 1 sch a 32.7 噸 20889 噸 634 千牛頓 1 2 1 1.5 sch FUg m 米/ 秒 32.7 噸 20889 噸 634 千牛頓 1 2 1 4.57 sch FUg m 米/ 秒 02 噸 17639 噸 634 千牛頓 2 2 1 3.6 sch FUg m 米/ 秒 在液壓裝置中，產(chǎn)生所需要的恒定剩余壓力計(jì)算如下

47、： （鋼絲繩有效直徑的安全制動(dòng)力）634 sch FKN 2 634 4.55 71.9 210 2 0.4 5.01 Tsch sch B Fd PKN Zd A A AA 根據(jù)下圖的壓力/制動(dòng)力曲線可以發(fā)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)力，其剩余壓71.9 sch PKN 壓力/制動(dòng)力曲線如表 2-7 所示： 表表 2-7 壓力壓力/制動(dòng)力曲線制動(dòng)力曲線 箕斗提升機(jī) 制動(dòng)釋放間隙的調(diào)定值 制動(dòng)控制器停車 上的剩余壓力 制動(dòng)力傳動(dòng)裝置 的制動(dòng)力 千牛頓 ，蓄能器壓力=。7.2 a sch PMP4.8 a MP 釋放間隙 1 毫米，制動(dòng)器的制動(dòng)力有 4MPa 到。7.6 sch PMPa 盤式制動(dòng)器的性能參數(shù)包括制

48、動(dòng)力矩、彈簧剛度、液壓站油壓等。另外制動(dòng)器的強(qiáng) 度參數(shù)還有支架強(qiáng)度、螺栓強(qiáng)度、液壓缸強(qiáng)度等。 第第 3 章章 制動(dòng)器的工作可靠性評(píng)定制動(dòng)器的工作可靠性評(píng)定 3.1 盤式制動(dòng)器的安裝要求及調(diào)整盤式制動(dòng)器的安裝要求及調(diào)整 3.1.1 盤式制動(dòng)器的要求（包括零部件）盤式制動(dòng)器的要求（包括零部件） 3.1.2 盤式制動(dòng)器閘瓦間隙的調(diào)整盤式制動(dòng)器閘瓦間隙的調(diào)整 裝配盤式制動(dòng)器閘瓦時(shí)的有關(guān)要求和調(diào)整方法如下： （1）閘瓦與制動(dòng)盤的間隙：新的為 1mm；使用中的不大與 2mm。安全規(guī)定閘盤偏 擺最大 15mm(規(guī)程要求 05 mm)。由于偏擺大造成閘開關(guān)誤動(dòng)作，無(wú)法正常生產(chǎn)。經(jīng) 多次調(diào)試效果不理想，有的不得

49、不降低動(dòng)作范圍。 （2）安裝閘瓦時(shí)，應(yīng)首先檢查和實(shí)驗(yàn)閘瓦襯板中部的孔和筒體上的銷子直徑，它們 的配合必須是滑動(dòng)配合。如裝配時(shí)太緊，必須將襯板孔修刮，否則以后去下來(lái)是很困難 的。同時(shí)，將它們清洗后其滑動(dòng)面要涂上防銹漆，以免銹死不易取出。 （3）為了使閘瓦獲得良好的摩擦接觸面，應(yīng)將試裝后的閘瓦取下，以襯板為基準(zhǔn)刨 削閘瓦，直到刨平為止。 （4）調(diào)整閘瓦間隙時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況首先將兩個(gè)提升容器提至適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄍǔ?是將固定滾筒所帶的重載容器放置于井底罐座上，或者將兩個(gè)空載的容器提升至井筒中 相遇的位置） ，用定車裝置將滾筒鎖住，然后向制動(dòng)油缸充入壓力油，使盤型制動(dòng)器處于 全松閘狀態(tài)，用塞規(guī)測(cè)量閘瓦與

50、制動(dòng)盤之間的間隙。測(cè)量閘瓦間隙，一般將閘瓦間隙調(diào) 整在 11.5mm 范圍內(nèi)。調(diào)整閘瓦間隙時(shí)，一副制動(dòng)器的兩個(gè)閘瓦應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。調(diào)整好后， 應(yīng)進(jìn)行閘的試運(yùn)行，并重新測(cè)量閘瓦間隙，如有變化時(shí)應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整。 （5）為了避免損壞活塞上的密封圈而產(chǎn)生的漏油現(xiàn)象，盤式制動(dòng)器在安裝或大修后 第一次調(diào)整閘瓦間隙時(shí)，必須首先將調(diào)整螺栓向前擰入，使閘瓦與制動(dòng)盤貼合，然后分 三級(jí)進(jìn)行調(diào)整：第一次充入等于最大工作油壓值的 1/3 的油壓，制動(dòng)器盤式彈簧受油壓作 用被壓縮一個(gè)距離，隨之將調(diào)整螺栓向前擰入一些，推動(dòng)閘瓦向前移，直到與制動(dòng)盤相 貼合；第二充入最大工作油壓值的 2/3 的油壓，調(diào)整方法與第一次相同；最后充入最

51、大工 作油壓值油液，調(diào)整到使閘瓦與制動(dòng)盤保持 1mm 間隙為止。 （6）更換閘瓦時(shí)要注意不要全部換掉，那樣會(huì)造成由于新閘瓦接觸面積小而影響制 動(dòng)力距，應(yīng)逐步地交替更換，即先更換一副制動(dòng)器的兩個(gè)閘瓦，讓它們工作一段時(shí)間， 使其接觸面積達(dá)到要求之后，再更換另一副制動(dòng)器的閘瓦。這樣既保證提升機(jī)運(yùn)行的安 全，又不影響礦井生產(chǎn)。 提升機(jī)的安全運(yùn)行，很大程度上取決于制動(dòng)器的工作可靠性。從狹義可靠性理解， 盤式制動(dòng)器包含不可維修因素,如制動(dòng)彈簧失效之后，影響制動(dòng)力矩，需要更新彈簧才能 使制動(dòng)器可靠性達(dá)到原有的水平。從廣義可靠性理解，盤式制動(dòng)器又含有可維修因素， 如閘瓦磨損后產(chǎn)生的間隙增大，經(jīng)調(diào)整便可達(dá)到原有

52、可靠性；液壓站零件發(fā)生故障，修 理后也能使制動(dòng)器可靠性達(dá)到設(shè)計(jì)水平。 由此可知，制動(dòng)器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的綜合反映。固有可靠 性是有制動(dòng)器設(shè)計(jì)制造及材料等因素所決定的，在制動(dòng)器產(chǎn)品出廠時(shí)便已明確；使用可 靠性則是安裝、維護(hù)及操作等因素決定的，它反映了制動(dòng)器固有可靠性在實(shí)際運(yùn)行中的 發(fā)揮程度；因此，固有可靠性的體現(xiàn)，受使用可靠性的限制；固有可靠性再高，使用可 靠性卻較低，制動(dòng)器的實(shí)際可靠性依然不會(huì)高。 制動(dòng)器的固有可靠性和使用可靠性的串聯(lián)乘積，體現(xiàn)了制動(dòng)器的工作可靠性，即： WIA RR R 式中 制動(dòng)器的工作可靠性； W R 制動(dòng)器的固有可靠性； I R 制動(dòng)器的使用可靠性。

53、 A R 3.2 制動(dòng)器的故障模式及可靠性圖框制動(dòng)器的故障模式及可靠性圖框 提升機(jī)制動(dòng)器的故障，是指制動(dòng)器未能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的要求(如制動(dòng)力矩不足或制動(dòng) 減速超限)，因而完不成規(guī)定的制動(dòng)任務(wù)或完成的不好。盤式制動(dòng)器有許多故障，但并不 是所有故障都會(huì)造成嚴(yán)重后果，僅是其中一些故障會(huì)影響制動(dòng)器功能或造成事故損失。 因此，在分析制動(dòng)器故障的同時(shí)，還需要對(duì)故障的影響或后果進(jìn)行評(píng)價(jià)，這稱為故障模 式和影響分析(FMEW)。 制動(dòng)系統(tǒng)中包括功能件、組件和零件。所謂功能件是指由幾個(gè)到幾百個(gè)零件組成的， 具有獨(dú)立功能的子系統(tǒng)，例如液壓站、盤閘、控制臺(tái)；組件是由兩個(gè)以上的零部件構(gòu)成 的并在子系統(tǒng)中保持特定功能的部

54、件，如電磁閥、電液調(diào)壓裝置；零件是指無(wú)法繼續(xù)分 解的具有設(shè)計(jì)規(guī)定的單個(gè)部件。一般情況下，零件故障都可能導(dǎo)致制動(dòng)器的故障。 制動(dòng)系統(tǒng)的故障模式通?？蓮乃膫€(gè)方面考慮；運(yùn)行過(guò)程中的故障，規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法 啟動(dòng)，預(yù)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法停車，制動(dòng)能力降級(jí)或受阻。制動(dòng)系統(tǒng)的各類故障大致表現(xiàn)為如 下： (1)閘瓦間隙超限； (2)制動(dòng)器漏油； (3)活塞卡死； (4)彈簧疲勞或斷裂； (5)閘瓦貼閘比良； (6)閘瓦不松閘； (7)殘壓過(guò)高； (8)最大油壓過(guò)低； (9)油壓不穩(wěn)； (10)閘盤污染； (11)控制閘不靈； (12)電器故障； (13)制動(dòng)力矩不足； (14)閘瓦不合閘； (15)閘瓦摩擦系數(shù)過(guò)低；

55、(16)油溫超限。 顯然上述故障中的“閘瓦不合閘”和“制動(dòng)力矩不足”等故障將直接引發(fā)制動(dòng)器致命性故 障，應(yīng)倍加注意。近年在實(shí)際使用中，已多次發(fā)生盤式制動(dòng)器剎不住車引發(fā)的“放大滑”事 故，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為保障盤式制動(dòng)器的工作可靠性，現(xiàn)在已經(jīng)研制出盤式制動(dòng) 器自適應(yīng)控制補(bǔ)償增壓裝置，能夠在制動(dòng)器制動(dòng)力矩意外降低而剎不住車時(shí)，補(bǔ)償制動(dòng) 力矩，增大制動(dòng)力，確保提升機(jī)安全停車，這種補(bǔ)償裝置已在一些提升機(jī)上使用。 對(duì)于像制動(dòng)裝置這樣復(fù)雜系統(tǒng)，為了說(shuō)明子系統(tǒng)間的功能傳輸情況，可用可靠性圖 框表示系統(tǒng)狀況。從圖框中可以清楚地看出系統(tǒng)、子系統(tǒng)與元件之間的層次關(guān)系，系統(tǒng) 及子系統(tǒng)之間的功能輸入、輸出、串聯(lián)和

56、并聯(lián)關(guān)系。 盤式制動(dòng)裝置的可靠性圖框如圖 3-1 所示 圖圖 3-1 制制 RiRFRW RiRiRi RDRbRrR&k/n n副閘 動(dòng)器的可靠性圖框動(dòng)器的可靠性圖框 彈簧可靠性；摩擦可靠性；維護(hù)可靠性；電磁閥可靠性； t R F R W R D R 閘盤抗污染可靠性；液壓站整定可靠性；閘同步可靠性 b R r RR 3.3 制動(dòng)器的制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工作可靠性評(píng)定優(yōu)化設(shè)計(jì)及工作可靠性評(píng)定 從圖 4-1 可見，制動(dòng)裝置各單元之間常常表現(xiàn)為串聯(lián)關(guān)系，只有液壓站的動(dòng)力部分是 冷儲(chǔ)備關(guān)系，而多副盤閘的制動(dòng)力矩則是表決狀態(tài)關(guān)系(或簡(jiǎn)化為并聯(lián)關(guān)系)，這些復(fù)雜的 功能關(guān)系使制動(dòng)裝置的可靠性評(píng)定比較復(fù)雜。

57、在實(shí)際工作中，制動(dòng)裝置可靠性評(píng)定分為 現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定和理論可靠性評(píng)定。現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定是通過(guò)收集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行提升機(jī)的壽命 數(shù)據(jù)，對(duì)制動(dòng)器的 MTBF、和壽命分布做分析計(jì)算。顯然，現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定是具有全面 性，方法簡(jiǎn)單；而理論可靠評(píng)定則過(guò)于抽象，但卻有指導(dǎo)意義。 3.3.1 設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量 圖圖 3-2 與制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤和摩擦片相關(guān)的設(shè)計(jì)變量與制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤和摩擦片相關(guān)的設(shè)計(jì)變量 液壓盤式制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量主要選擇影響上述優(yōu)化目標(biāo)的主要零部件的主要尺 寸參數(shù)，涉及手柄、制動(dòng)泵、制動(dòng)鉗、摩擦片和制動(dòng)盤等， 制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)參數(shù)、 q L ，見圖4-2； 制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)參數(shù)、，見圖4； 摩擦片結(jié)構(gòu)參數(shù)、 q D

58、 zpo D zp h mp b mpi R 。 mpo R 3.3.2 優(yōu)化策略優(yōu)化策略 方案優(yōu)化在制動(dòng)器開發(fā)中所處的位置及進(jìn)行方案優(yōu)化的主要流程見圖4-3(圖中虛框 為方案優(yōu)化階段)，優(yōu)化計(jì)算平臺(tái)采用浙江大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)研究所開發(fā)的廣義優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)， 采用改進(jìn)的差分進(jìn)化(differential evolution，DE)算法進(jìn)行優(yōu)化。DE算法是一種類似于遺傳 算法的進(jìn)化算法，但它不需要對(duì)變量進(jìn)行二進(jìn)制編碼，只有交叉和遺傳算子，沒(méi)有變異 算子，具有算法簡(jiǎn)單、收斂性好和全局搜索能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。DE算法4的基本過(guò)程如下： (1) 初始種群 種群規(guī)模N，最優(yōu)個(gè)體記為B。 優(yōu)化計(jì)算流程及在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的位

59、置如圖4-3所示： 圖圖3-3 優(yōu)化計(jì)算流程圖優(yōu)化計(jì)算流程圖 (2)種群進(jìn)化 對(duì)每個(gè)個(gè)體：隨機(jī)從種群中選4個(gè)個(gè)體a、b、c、d，計(jì)算它們之間 i X 的差異量；根據(jù)交叉率CR決定進(jìn)行交叉或遺傳，()() abcdabcdabcd DDDXXXX 其中交叉算子為新個(gè)體，這里F為變異倍數(shù)，主要用來(lái)控制進(jìn)化速度；T abcd TBFD 種群更新，計(jì)算新個(gè)體的適合度，如果優(yōu)于，則用替換，否則保留。T i XT i X i X (3)收斂條件 經(jīng)過(guò)N次進(jìn)化后結(jié)束，取最優(yōu)個(gè)體B為最優(yōu)方案。 影響DE優(yōu)化效果的控制參數(shù)主要是種群規(guī)模N、交叉率CR和變異倍數(shù)F，此外計(jì)算差 異量的個(gè)體數(shù)、種群更新策略和收斂條件

60、對(duì)優(yōu)化效果也有較大的影響。 3.4 制動(dòng)器的維護(hù)可靠性評(píng)定制動(dòng)器的維護(hù)可靠性評(píng)定 我們從實(shí)踐中可以體會(huì)到，維護(hù)良好的制動(dòng)器一般情況下都能夠發(fā)揮應(yīng)有的功能作 用，而維護(hù)不善的制動(dòng)器則往往潛伏事故隱患。從制動(dòng)器的故障模式分析不難看出，保 證制動(dòng)器的固有可靠性的主要維護(hù)工作包括： (1) 制動(dòng)閘瓦與閘盤間隙的調(diào)整； (2) 閘盤污染控制； (3) 液壓站油壓整定及殘壓限制。 在以上三項(xiàng)維護(hù)工作中，若有一項(xiàng)維護(hù)工作未做好，都會(huì)影響制動(dòng)器的可靠性發(fā)揮， 因此，維護(hù)可靠性是這三項(xiàng)單元的串聯(lián)組合，即： Mbdh RR R R 式中 閘瓦同步貼閘可靠性； b R 閘盤污染可靠性； d R 液壓站殘壓可靠性。