提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)

1、第一節(jié) 礦井提升運(yùn)動(dòng)學(xué)一、提升速度圖豎井提升速度圖因提升容器的不同一般可分為箕斗提升速度圖(六階段速度圖)和罐籠提升速度圖(五階段速度圖)。圖5一l所示為常采用的交流拖動(dòng)雙箕斗提升系統(tǒng)六階段速度圖，因它具有六個(gè)階段而得名。速度圖表達(dá)了提升容器在一個(gè)提升循環(huán)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：圖5-1 箕斗提升六階段速度圖(1)初加速度階段t0 提升循環(huán)開(kāi)始，處于井底裝載處的箕斗被提起，而處于井口卸載位置的箕斗則沿卸載曲軌下行。為了減少容器通過(guò)卸載曲軌時(shí)對(duì)井架的沖擊，對(duì)初加速度a0及容器在卸載曲軌內(nèi)的運(yùn)行速度v0 。要加以限制，一般取Vo15 ms 。(2)主加速階段t1 當(dāng)箕斗離開(kāi)曲軌時(shí)，則應(yīng)以較大的加

2、速度a1運(yùn)行，直至達(dá)到最大提升速度vm ，以減少加速階段的運(yùn)行時(shí)間，提高提升效率。(3)等速階段t2 箕斗在此階段以最大提升速度vm運(yùn)行,直至重箕斗將接近井口開(kāi)始減速時(shí)為止。(4)減速階段t3 重箕斗將要接近井口時(shí)，開(kāi)始以減速度a3運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)減速。(5)爬行階段t4 重箕斗將要進(jìn)入卸載曲軌時(shí)，為了減輕重箕斗對(duì)井架的沖擊以及有利于準(zhǔn)確停車(chē)，重箕斗應(yīng)以低速v4爬行。一般v4=0.40.5ms，爬行距離v4 =2.55m。 (6)停車(chē)休止階段t5 當(dāng)重箕斗運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，提升機(jī)施閘停車(chē)。處于井底的箕斗進(jìn)行裝載，處于井口的箕斗卸載?；沸葜箷r(shí)間可參考表51。圖52所示為雙罐籠提升系統(tǒng)五階段速度圖。因?yàn)楣?/p>

3、籠提升無(wú)卸載曲軌，故其速度圖中無(wú)t0階段。為了準(zhǔn)確停車(chē)，罐籠提升仍需有爬行階段，故罐籠提升的速度圖為五階段速度圖。罐籠進(jìn)出車(chē)休止時(shí)間參考相應(yīng)手冊(cè)。 二、最大提升速度由式(1-1)計(jì)算的經(jīng)濟(jì)速度vj,并不是提升機(jī)的最大提升速度vm，但值盡可能是接近值。而最大提升速度值應(yīng)如何確定呢?提升機(jī)的卷筒是由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器拖動(dòng)的。提升機(jī)卷筒圓周的最大速度與電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)ne及減速器傳動(dòng)比i有關(guān)，其關(guān)系如下式所示： 5-1)式中：D為提升機(jī)卷筒直徑，m；i為減速器傳動(dòng)比, ne為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)，rmin 由式(51)計(jì)算的最大提升速度vm ，因每臺(tái)提升機(jī)所選配的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的不同和減速器速比的不同而具有有限的幾

4、個(gè)數(shù)值，這有限的幾個(gè)數(shù)值均稱(chēng)為提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度最大提升速度。應(yīng)該注意的是，選取vm時(shí)，即選擇轉(zhuǎn)速ne和傳動(dòng)比i時(shí)，應(yīng)使vm值接近vj值。其辦法可從下列有關(guān)的表中查找(各表(見(jiàn)課本)的值是據(jù)式(51)計(jì)算得出的)。在表中找出與vj值最接近的vm值，該值即為確定的提升最大速度標(biāo)準(zhǔn)速度，這樣，即可定出與確定的vm值相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和減速器的傳動(dòng)比。 根據(jù)式(81)得到的標(biāo)準(zhǔn)速度值必須符合煤礦安全規(guī)程對(duì)提升最大速度的有關(guān)規(guī)定：(1) 豎井中升降物料時(shí)，提升容器最大速度不得超過(guò)下式算出的數(shù) （5-2）(2)豎井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過(guò)下式算出的數(shù)值，且最大不得超過(guò)16ms。 （5-3）三、提

5、升加速度和減速度的確定(一)提升加速度a1的確定確定提升加速度a1時(shí)，應(yīng)綜合考慮如下因素：(1)根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，豎井升降人員的加減速度不得大于0.75 ms2，斜井不得大于0.5 ms2 。又根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范建議，箕斗提升加速度以a1 0.75 ms2為宜。(2)按減速器最大輸出扭矩確定最大加速度a1。提升機(jī)產(chǎn)品規(guī)格表中給出了減速器最大輸出扭矩Mmax ，電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器作用到提升機(jī)卷筒圓周上的拖動(dòng)力不能超過(guò)減速器的能力，可按下式計(jì)算：即 (5-4)式中：md為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量；m為提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量；k為礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15，罐籠提升取k=l 2。(3)按電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力

6、確定最大加速度a1。最大加速度a1 ，可按下式計(jì)算： (5-5)式中：為電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷系數(shù)；Fe為電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力;Pe為電動(dòng)機(jī)額定功率;0.75為考慮電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行而限制其最大拖動(dòng)力的系數(shù)。 (4)對(duì)于多繩摩擦提升，最大加速度a1除了以上個(gè)限制因素外，還受到防滑條件的限制(見(jiàn)第七章)。 (5)對(duì)于斜井提升，最大加速度還受容器最大自然加速度的限制。 (二)提升減速度a3的確定提升減速度a3除了要滿(mǎn)足上述煤礦安全規(guī)程規(guī)定外，減速度a3的大小與采用的減速方式有關(guān)。比較常用的減速方式有三種；自由滑行減速方式、制動(dòng)狀態(tài)減速方式和電動(dòng)機(jī)減速方式。（1）自由滑行減速方式 當(dāng)容器抵達(dá)減速點(diǎn)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)自電源斷

7、開(kāi)，拖動(dòng)力為零，整個(gè)提升系統(tǒng)靠慣性柑行直至停車(chē)。這種減速方式操作簡(jiǎn)單，節(jié)省電耗，應(yīng)優(yōu)先考慮。減速度a3可按下式計(jì)算： (5-6)上式中的x值在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中是變化的，在減速點(diǎn)開(kāi)始時(shí),x=H-(h3+h4)?？砂聪率酱_定a3值: (5-7)一般減速階段接近提升終了，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取x=H。則 (5-8)通過(guò)式(57)或式(58)計(jì)算得到的減速度a3值過(guò)小時(shí),，減速階段運(yùn)行對(duì)間過(guò)長(zhǎng)，提升能力將降低，為了增大減速度a3值，則采用制動(dòng)狀態(tài)方式減速;如果計(jì)算的減速度a3過(guò)大，則會(huì)對(duì)正常停車(chē)帶來(lái)很大困難，必須采用電動(dòng)機(jī)減速方式。 （2）制動(dòng)狀態(tài)減速方式 由于提升系統(tǒng)的慣性力較大，在自由滑行狀態(tài)下的減速度

8、過(guò)小，對(duì)提升系統(tǒng)不能達(dá)到有效的減速，這時(shí)則要采用制動(dòng)方式減速。采用制動(dòng)方式減速時(shí)，要考慮需要施加制動(dòng)力的大小；當(dāng)所需要施加的制動(dòng)力較小時(shí)(Fz<0.3Qg )，可采用機(jī)械閘制動(dòng)。減速度值可由下式計(jì)算： (5-9)當(dāng)所需要施加的制動(dòng)力較大時(shí)(Fz>0.3Qg )，為了避免閘瓦過(guò)度發(fā)熱和磨損，則應(yīng)采用動(dòng)力制動(dòng)或低頻制動(dòng)等電氣制動(dòng)方式，按礦井具體條件選用。此時(shí)的減速度a3值可按需要確定，其計(jì)算式如下： (5-10)式中：Fz為電氣制動(dòng)力。（3）電動(dòng)機(jī)減速方式 提升系統(tǒng)慣性力較小，容器在自由滑行狀態(tài)下減速度可能很大，容器不能滑行至終點(diǎn)。為此，應(yīng)采用電動(dòng)機(jī)減速方式，此時(shí)，拖動(dòng)力為正值，電動(dòng)機(jī)

9、運(yùn)行在較軟的人工特性曲線上。為了便于控制，電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力的35(即F>0.35Fe )。減速度值可按下式計(jì)算： (5-11)減速方式的選擇，一般優(yōu)先選用自由滑行減速方式，只有當(dāng)自由滑行減速方式的減速度a3值過(guò)小或過(guò)大時(shí),才能相應(yīng)采用制動(dòng)狀態(tài)減速方式或電動(dòng)機(jī)減速方式。在一般情況下，也經(jīng)常采用混合減速方式減速，即在自由滑動(dòng)狀態(tài)下，用閘瓦適當(dāng)參與控制，此時(shí)減速度a3值的大小等于式(57)、式(59)計(jì)算的a3值之和之半。對(duì)于副井罐籠提升，由于有下放任務(wù)，為了安全可靠，應(yīng)采用電氣制動(dòng)方式減速；對(duì)于多繩摩擦提升和斜井提升，經(jīng)常采用電動(dòng)機(jī)減速方式。 四、等加速箕斗六階段速度圖

10、各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 計(jì)算速度圖的運(yùn)動(dòng)參數(shù)H，Q，Vm,a1和a3均為已知，各運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算步驟如下： (一)初加速階段(5-12)(5-13)式中:h0為卸載距離，與箕斗形式有關(guān)，若規(guī)格表中無(wú)此數(shù)據(jù)可取h0=2.35 m；v0為箕斗卸載曲軌內(nèi)運(yùn)行的最大速度,取v0=15ms;t0為初加速階段運(yùn)行時(shí)間,s;a0為初加速階段的加速度，ms2。 (二)主加速階段(5-14)(5-15)式中：t1為主加速階段運(yùn)行時(shí)間，s；h1為主加速階段運(yùn)行距離，m。 (三)減速階段(5-17)(5-16)式中：t3為減速階段運(yùn)行時(shí)間,s；h3為減速階段運(yùn)行距離，m;v4為爬行速度，ms，一般取v4=0.40.5 ms。

11、 (四)爬行階段 (5-18)式中：t4為爬行階段運(yùn)行時(shí)間，s；h4為爬行階段運(yùn)行距離，m；取h4=2.55m，自動(dòng)控制取小值，手動(dòng)控制取大值 (五)等速階段(5-20)(5-19)(六)抱閘停車(chē)階段抱閘停車(chē)時(shí)間t5 ，一般取t5 =1s。(5-24)(5-23)(5-22)(5-21)式中：為箕斗裝卸載及休止時(shí)間，具體數(shù)值見(jiàn)表51。 (七)提升能力驗(yàn)算 一次提升循環(huán)時(shí)間Tx已算出，可計(jì)算箕斗提升設(shè)備每小時(shí)提升次數(shù)(5-27)(5-26)(5-25)式中；br為年工作日，br=300天；ts為提升設(shè)備日工作時(shí)數(shù)，ts=14 h；c為提升不均衡系數(shù)，箕斗提升取c=11115。箕斗提升設(shè)備的實(shí)際富

12、裕系數(shù)af： (5-28)式中：An為設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，t年。 如果實(shí)際的富裕系數(shù)af小于l，說(shuō)明設(shè)計(jì)是不合理的，應(yīng)重新選擇較大的vm ，然后再計(jì)算各參數(shù)。一般af 1.2為宜。(5-29)(5-30) 等加速罐籠五階段速度圖各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算基本上與箕斗提升設(shè)備相同，只是罐籠提升沒(méi)有卸載曲軌，故無(wú)初加速階段，加速階段運(yùn)行參數(shù)計(jì)算如下式中:t1為加速階段運(yùn)行時(shí)間，h1為加速階段運(yùn)行距離，m。 若主井采用罐籠提升，生產(chǎn)能力的驗(yàn)算方法與箕斗相同；若罐籠提升設(shè)備用于副井，提升能力主要驗(yàn)算能否在40 min內(nèi)(斜井放寬到60 min)將最大班下井工人運(yùn)送完畢，能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成最大班的運(yùn)送工作量。若不能實(shí)現(xiàn)

13、這些要求，應(yīng)選用雙層罐籠。 五、加速階段速度按拋物線變化的速度圖若加速階段的加速度不是常量，而是按直線規(guī)律由大逐漸變小，加速度a與時(shí)間t的關(guān)系式為： (531)式中：a1為提升開(kāi)始時(shí)的加速度，ms2，t1為加速時(shí)間，s；a為t1階段內(nèi)任一瞬間的加速度，ms2；t為與a相對(duì)應(yīng)的時(shí)間,s 。加速終了時(shí)的加速度為零。 加速階段的速度v可表示如下： (5-32)上式為拋物線方程。圖53所示為罐籠采用加速階段速度按拋物線變化的速度圖。如圖所示，t=t1時(shí)，v=vm，由式(5-29)可得：(5-34)(5-33) 比較式(5-29)與式(5-33)可知，若具有相同的vm及a1,拋物線速度圖的加速時(shí)間是梯形

14、速度圖加速時(shí)間的兩倍。對(duì)于交流拖動(dòng)的提升設(shè)備，加速時(shí)間的增加必然使附加電能損耗增大，因此不宜采用拋物線速度圖，對(duì)于直流拖動(dòng)的提升設(shè)備，加速階段是改變電動(dòng)機(jī)外供電壓來(lái)調(diào)速的，故無(wú)附加電阻損耗。只要能夠完成生產(chǎn)任務(wù)，任何一種速度圖均可使用。對(duì)于多繩摩擦提升設(shè)備，為了減小沖擊力矩和尖鋒負(fù)荷，加速階段速度采用拋物線速度圖較為有利。 六、提升電動(dòng)機(jī)的預(yù)選為了對(duì)提升設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算，必須預(yù)選電動(dòng)機(jī)，以便計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量。預(yù)選電動(dòng)機(jī)必須滿(mǎn)足功率、轉(zhuǎn)速和電壓三方面的要求： (一)電動(dòng)機(jī)功率可用下式估算： (5-36)式中：P為預(yù)選電動(dòng)機(jī)的容量，kw;為動(dòng)力系數(shù)，箕斗提升，取=121 .4；罐籠提升，

15、=1.4；j為減速器傳動(dòng)效率，一般取j=0.85。 （二）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定據(jù)式(8-1)可得到： (5-37)(三)確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)的電壓由礦井具體條件確定。根據(jù)上述三個(gè)方面，在電動(dòng)機(jī)規(guī)格表中選用所需的電動(dòng)機(jī)。第二節(jié) 礦井提升動(dòng)力學(xué)圖54所示是提升系統(tǒng)示意圖。 提升電動(dòng)機(jī)必須給出恰當(dāng)?shù)耐蟿?dòng)力，系統(tǒng)才能以設(shè)計(jì)速度圖運(yùn)轉(zhuǎn)。上節(jié)研究的速度及加速度代表著提升容器、鋼絲繩的速度和加速度，也就是卷筒圓周處的線速度和線加速度。為此，研究電動(dòng)機(jī)作用在卷筒圓周處的拖動(dòng)力，將使問(wèn)題較為簡(jiǎn)便。電動(dòng)機(jī)作用在卷筒圓周處的拖動(dòng)力F，應(yīng)能克服提升系統(tǒng)的靜阻力和慣性力。表達(dá)式為： (5-38)式中：Fd為提升系統(tǒng)所有各運(yùn)動(dòng)部分

16、作用在卷筒圓周處的慣性力之和,N。 慣性力可寫(xiě)成下面形式： (5-39)式中；為提升系統(tǒng)所有運(yùn)動(dòng)部分變位到卷筒圓周處的總變位質(zhì)量，kg，a為卷筒圓周處的線加速度, ms2 。將式(839)代入式(838)，得： (5-40)上式即為提升設(shè)備的動(dòng)力方程式。一、提升系統(tǒng)靜阻力Fj 提升系統(tǒng)靜阻力是由容器內(nèi)有益載荷、容器自重、鋼絲繩重以及礦井阻力等組成的。礦井阻力是指提升容器在井筒中運(yùn)行時(shí)，氣流對(duì)容器的阻力、容器罐耳與罐道的摩擦阻力以及提升機(jī)卷筒、天輪的軸承阻力等。參考圖54，若近似地認(rèn)為井口車(chē)場(chǎng)至天輪的鋼絲繩重力等于鋼絲繩繩弦的重力，靜阻力Fj應(yīng)等于兩根鋼絲繩的靜拉力差。即： (5-41) 式中：

17、Fs為上升端鋼絲繩的靜拉力；Fx為下放端鋼絲繩的靜拉力。 由圖54可以看出，提升過(guò)程任一瞬間的Fs應(yīng)為； （5-42）而下放端鋼絲繩靜拉力Fx應(yīng)為： （5-43）式中：Q為一次提升量，kg；Qz為容器質(zhì)量，kg；P為鋼絲繩單位長(zhǎng)度的重力，Nm；Q為尾繩單位長(zhǎng)度的重力，Nm；H為提升高度，m；x為自提升開(kāi)始至研究瞬間的距離，m；Hw為井底車(chē)場(chǎng)至尾環(huán)底部的距離，m；s為上升側(cè)礦井阻力，N；s為下放側(cè)礦井阻力，N。 將式(540)，(541)均代入式(539)，得： (5-44)上式中，仔細(xì)計(jì)算礦井阻力(s+s)比較困難。在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中，均認(rèn)為礦井阻力是常數(shù)并以一次提升量Q的百分?jǐn)?shù)表示。這時(shí)有： (

18、5-45)式中：為礦井阻力占Q值的百分?jǐn)?shù)。 將上式Q與Q合并，并令(1+)Q=kQ，則Fj可如下計(jì)算： (5-46)式中：k為礦井阻力系數(shù)，罐籠提升k=1.2；箕斗提升k=1.15。 分析式(8-46)可以看出， Fj與x是線性關(guān)系。對(duì)于無(wú)尾繩(q=0)的靜力不平衡提升系統(tǒng)， Fj -x呈下斜直線，如圖5-5中線段I所示：若提升系統(tǒng)選用q=p的等重尾繩，則Fj -x為水平直線，如圖55中線段所示；若提升系統(tǒng)所用尾繩的q>p，形成重尾繩時(shí)，則Fj -x為上斜直線，如圖85中線段所示。當(dāng)選用q=0的靜力不平衡提升系統(tǒng)時(shí)，提升開(kāi)始時(shí)的Fj最大。若礦井很深，H的增大也導(dǎo)致p值增大，這時(shí)提升開(kāi)始所

19、需拖動(dòng)力必定很大，只能選擇大容量的電動(dòng)機(jī)。但在提升接近終了時(shí)，由于Fj很小，再計(jì)入慣性力，提升機(jī)必須產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩才能安全停車(chē)。這是靜力不平衡提升系統(tǒng)的缺點(diǎn)。但不用尾繩，將使系統(tǒng)簡(jiǎn)單且降低設(shè)備費(fèi)。我國(guó)中等深度的礦井和淺井都采用這種系統(tǒng)。這時(shí)，采用纏繞式提升機(jī)。目前，大產(chǎn)量或較深礦井均優(yōu)先選擇多繩摩擦提升系統(tǒng)(詳見(jiàn)第七章)。為了防止摩擦提升機(jī)與提升鋼絲繩產(chǎn)生滑動(dòng)，均帶有尾繩，同時(shí)克服了靜力不平衡系統(tǒng)的缺點(diǎn)。選擇多繩摩擦提升系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用q=p的系統(tǒng)，有特殊需要時(shí)才選用重尾繩系統(tǒng)。采用尾繩時(shí)，增加了井筒開(kāi)拓量和尾繩費(fèi)用，同時(shí)也增加了設(shè)備維修工作量。由于是有尾繩系統(tǒng)，所以多繩摩擦提升系統(tǒng)

20、不能應(yīng)用于多水平同時(shí)提升的礦井。解決的辦法之一是采用單容器平衡錘提升系統(tǒng)。顯然，與雙鉤提升系統(tǒng)比較，生產(chǎn)率降低。在金屬礦，這種系統(tǒng)較為普遍，煤礦中也有采用單容器平衡錘摩擦提升系統(tǒng)的。尾繩一般多選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩或扁鋼絲繩。利用懸掛裝置，將尾繩兩端分別接在兩個(gè)容器的底部。為了防止尾繩扭結(jié)，可在繩環(huán)處安裝擋板或擋梁。順便指出，式(544)所示的靜阻力公式對(duì)于多繩系統(tǒng)原則上也是適用的，只不過(guò)對(duì)式中p理解為n根主提升鋼絲繩的每米重力，而q則為n1根尾繩的每米重力。二、變位質(zhì)量 提升系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一些設(shè)備做直線運(yùn)動(dòng)，一些設(shè)備做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。做直線運(yùn)動(dòng)的設(shè)備是：提升容器、容器內(nèi)有益載荷、提升鋼絲繩和尾繩。它們運(yùn)動(dòng)

21、時(shí)的加速度就是卷筒圓周處的加速度。因此，這些部分無(wú)需變位。做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備有：天輪、提升機(jī)中的卷筒及減速器齒輪、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子等。它們需要變位。下面以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為例，分析變位原則及計(jì)算方法。由理論力學(xué)得知。反映旋轉(zhuǎn)物體慣性的是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jd，旋轉(zhuǎn)角速度為wd，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有的動(dòng)能Ej應(yīng)為： （5-47）參考圖5-6，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可表示成： （5-48）式中：md為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量；r為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)半徑，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量集中點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離。 由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度、角加速度與提升機(jī)卷筒的角速度、角加速度不同，因此，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)半徑r處的線加速度肯定不

22、等于卷筒圓周處的已知線加速度a1。設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量變位至卷筒圓周后以md表示，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jd應(yīng)為： （5-49）式中:R為卷筒半徑。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位后的動(dòng)能E2應(yīng)為： （5-50）式中：wd為卷筒角速度。 正確的變位原則應(yīng)該保持變位前后動(dòng)能相等。 令式(5-45)等于式(5-48)，且將式(546)代人式(845)，式(847)代入式(5-48)，整理后得出： （5-51）將上式質(zhì)量改為重力，半徑改為直徑，得出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位重力為： （5-52）式中：Gd為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)于的變位重力，N；(GD)5d為電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)力矩，N·m。;D為卷筒直徑，m；i為減速比。在利用式(5

23、52)計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位重力Gd時(shí)，必須已知(GD2)d。因此，必須預(yù)選電動(dòng)機(jī)。(前面已敘述)提升系統(tǒng)其他旋轉(zhuǎn)部分的變位質(zhì)量雖也可以利用上述方法計(jì)算，但提升機(jī)制造廠、天輪制造廠都已給出這些設(shè)備變位到卷筒圓周處的變位重力。提升設(shè)備總變位質(zhì)量，若以變位重力G表示時(shí)，應(yīng)寫(xiě)成: （5-53）對(duì)于纏繞式提升設(shè)備，變位重力G應(yīng)為； （5-54）式中：Gj為提升機(jī)全部旋轉(zhuǎn)部分變位到卷筒圓周處的變位重力；Gt為每個(gè)天輪變位至卷筒圓周處的變位重力，N;Lp為一根提升鋼絲繩全長(zhǎng);Lq為尾繩全長(zhǎng)，m。 Lp可用下式求出： （5-55）式中：Hc為鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度，m；Dt為天輪直徑，m；Lx為鋼絲繩弦長(zhǎng)，m；(3+

24、n)為摩擦圈及多層纏繞時(shí)錯(cuò)繩用的鋼絲繩圈數(shù);30為鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度，m。 Lq可根據(jù)下式計(jì)算： （5-56）式中：H為提升高度，m；Hw為井底裝載位置至尾繩環(huán)處的距離，m。 （5-57）式中；Hg為容器過(guò)卷距離，m；為尾繩環(huán)高度，常令Hh=1.5S，S為兩提升容器中心距，m。多繩摩擦提升系統(tǒng)需要計(jì)算變位質(zhì)量m時(shí)，不應(yīng)隨意利用以上各式，必須根據(jù)多繩摩擦提升的布置方式(塔式或落地式)、有無(wú)導(dǎo)向輪、主繩和尾繩根數(shù)及長(zhǎng)度等具體情況決定。第三節(jié) 提升設(shè)備所需拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算 一、箕斗提升設(shè)備所需拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算 以加速度為常量且不帶尾繩的系統(tǒng)為例，分析拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算。令靜阻力公式(54

25、6)中的qO，然后代入式(840)中，得出這種系統(tǒng)的動(dòng)力方程式為： (5-58)箕斗各運(yùn)轉(zhuǎn)階段，x與t的關(guān)系式不完全一樣，故分段研究。初加速階段:a=a0 上式前兩項(xiàng)為Fj的變化規(guī)律。由于這一階段x-t為非線性關(guān)系t故F0-t為一凸度不大的曲線，可近似看成直線，且靜阻力線與拖動(dòng)力線平行。 本階段靜阻力、拖動(dòng)力為一凹度不大的曲線，仍可近似看成直線。拖動(dòng)力平行但小于靜阻力。 為了清楚地說(shuō)明問(wèn)題，將各階段的靜阻力、拖動(dòng)力變化規(guī)律與速度圖、加速度圖畫(huà)在一起，如圖57所示。 通過(guò)對(duì)上述箕斗提升系統(tǒng)拖動(dòng)力的分析和計(jì)算，可歸納出如下一些特點(diǎn)： (1)提升過(guò)程中，t1開(kāi)始時(shí)所需拖動(dòng)力很大，提升開(kāi)始時(shí)的靜阻力最

26、大。在整個(gè)提升過(guò)程中，拖動(dòng)力變化幅度很大，拖動(dòng)力圖是計(jì)算電動(dòng)機(jī)等效容量的依據(jù)。 (2)減速階段的拖動(dòng)力可正可負(fù)，也可能近似等于零，主要取決于減速度a3及提升系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。（3)利用公式P=Fv/1000可求出各階段提升機(jī)卷筒軸上所需功率的變化規(guī)律和大小。 t1階段終了時(shí)，因vm及F1均較大，故瞬間所需功率形成尖峰負(fù)荷。 (4)將提升系統(tǒng)的速度圖、加速度圖、拖動(dòng)力圖及功率圖畫(huà)在一起，稱(chēng)為提升設(shè)備的工作圖，如圖57所示。它反映了一個(gè)提升循環(huán)內(nèi)，提升設(shè)備各主要參數(shù)的變化規(guī)律及大小二、罐籠提升設(shè)備所需拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算 副井罐籠提升設(shè)備有上提和下放貨載兩種情況。此外，加速階段也有采用梯形速度圖或

27、拋物線速度圖之分；是否采用尾繩，也會(huì)影響動(dòng)力方程式的變化規(guī)律?，F(xiàn)僅以?xún)衫M(jìn)行研究。 (一)加速階段速度按拋物線變化，等重尾繩且提升貨載 速度圖、加速度圖畫(huà)于圖58中。因p=q，動(dòng)力方程式應(yīng)為： (5-59)加速階段，拖動(dòng)力F1的表達(dá)式為： (5-60)提升開(kāi)始時(shí)，t=O，加速階段終了時(shí)，t= t1則F1和F1分別為: (5-61) （5-62） 其他各階段拖動(dòng)力的變化規(guī)律與數(shù)值大小仍然利用前述方法確定，現(xiàn)僅將各階段拖動(dòng)力計(jì)算公式列出如下： （5-63）本系統(tǒng)的工作圖已畫(huà)于圖88中。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是：(1)在整個(gè)提升過(guò)程中，拖動(dòng)力雖有變化，但與無(wú)尾繩系統(tǒng)相比，拖動(dòng)力變化幅度小，電動(dòng)機(jī)容量有可能適當(dāng)減小；(2)副井罐籠不能采用過(guò)大的減速度，減速階段拖動(dòng)力往往可能為正值，這時(shí)要采用電動(dòng)機(jī)減速方式；(3)與加速階段速度按直線變化的提升系統(tǒng)相比較，由功率圖可以看出，削去加速階段柬的尖峰負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)容量較小的礦井是有利的。但加速時(shí)間t1卻較長(zhǎng)(具有相同的vm