提升机制动系统计算
变位质量、静张力验算
宏安矿提升系统验算宏安矿机电科2014年宏安矿提升系统验算1.提升系统总变位质量的计算Σm人= 1/g｛Q+Qz+ n1 P Lp+ n2 q Lp+Gt+Gj+Gd ｝=24816.6kgΣm物= 1/g｛Q+Qz+ n1 P Lp+ n2 q Lp+Gt+Gj+Gd ｝=26414.6kg式中∑m——变位质量，kg；Q——一次提升重量（提升人6000N；提升物10000N）Qz——提升容器自重(提升人12000N;提升物18000N)n1——主绳根数1根；P——主绳每米重力，N／m;Lp——主绳实际悬挂长度330m；n2——尾绳根数0；q ——尾绳每米重力，N／m；Gt——天轮变位质量3070NGj——提升机变位质量86900NGd——电动机转子变位质量110817N2.提升强度验算1.最大静张力验算Fjm人= Q+Qz+ P Lp=22849NFjm物= Q+Qz+ P Lp=32849N查表知提升机许用最大静张力为60000N验算合格2.最大静张力差验算Fjc人= Q+ P Lp=10849NFjc物= Q+ P Lp=14849N查表知提升机许用最大静张力差为40000N验算合格3．制动力矩的验算Mzh=ΣFz*R=（39050+44020）×1.35=112144.5N.m式中ΣFz——实测各组闸的制动力之和n——分组实验数2R——实验时，Fz的作用半径，R=1.25m 所需3倍最大静荷重力矩3M=3×14849.6×1=44548.8N.mMzh＞3M制动力矩满足合格左半边制动力矩39050×1.35=52717.5 N.m右半边制动力矩44020×1.35=59427 N.m所需1.2倍力矩1.2M=20219.52 N.m 合格。
摩擦式提升机计算
二、副立井提升设备1、设计基础资料矿井设计生产能力：A n=0.9Mt/a矿井工作制度：年工作日：330d、日提升小时：16h绞车房标高：＋1074.00m副井井口标高：＋1074.00m井底大巷标高：＋835m提升高度：H t＝239m提升容器：600轨距多绳提升罐笼（一宽一窄）⑴、1t矿车单层双车钢罐道四绳宽罐笼：型号GDG1/6/1/2K型1个罐笼总质：（包括自动平衡首尾绳悬挂装置、滚动罐耳、防滑附加质量及配重等）：Q z =20000kg本体高度：4.13m全高：6.677m载人数：38人长×宽：4410×1704⑵、1t矿车单层双车钢罐道四绳窄罐笼：型号GDG1/6/2/4型1个罐笼总质：（包括自动平衡首尾绳悬挂装置、滚动罐耳、防滑附加质量及配重等）：Q z =20000kg本体高度：4.13m全高：6.677m载人数：23人长×宽：4410×1024每次提升矿车数：2辆提升大件设备时，经防滑校验，需在窄罐中加10000kg配重。
1t矿车型号：MGC1.1-6载荷（矸石）质量：1800kg自重：610kg5、最大件质量（采煤机、掘进机最大不可拆卸件）：18000kg，运送大件平板车质量：1800kg，工作面液压支架整体下放为13000kg。
6、两罐笼提升中心线间距：1.802m7、提升内容升降人员、矸石、设备材料，升降最大件时，对侧配重10000kg，升降工作面液压支架时，对侧配重5000kg（4辆重矿车）。
8、最大班提升量下井工人：99人；矸石：50t(按出煤量的5%计算)；雷管、炸药：3车；料石、水泥、砂子：30t，设备、材料、坑木：25车；保健车：2次；其它：10次服务年限：整个矿井可采期12.4a。
2、副立井提升设备方案选择兼并重组整合后矿井设计生产能力900kt/a，采用斜井－立井开拓方式，在工业场地设副立井。
根据矿井副立井井筒特征和提升能力，设计采用多绳摩擦轮式提升机。
矿井运输提升之提升机的制动系统
提升机制动系统概述制动装置由制动器和传动机构组成。
制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分。
按结构分为：盘式闸和块式闸。
传动机构是控制和调节制动力矩的部分。
按动力来源分为：油压、气压、弹簧等。
一、制动系统的作用：⑴在提升终了或停机时，能可靠地闸住提升机的滚筒或摩擦轮，即正常停车；⑵在减速阶段及下放重物时，控制提升容器的运行速度，即工作制动；⑶当提升机发生紧急事故时，能迅速且合乎要求地自动闸住提升机，保护提升系统；即安全制动⑷双滚筒提升机在更换提升水平、更换钢丝绳或调绳时，能闸住游动滚筒。
二、对制动系统的要求(1)提升机工作制动或安全制动产生的最大制动力矩不得小于提升或下放最大静负荷力矩的3倍；(2)对于双滚筒提升机在调整滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒上的制动力矩，不得小于该滚筒悬挂提升容器和钢丝绳重力所产生的静力矩的1．2倍；(3)对于摩擦式提升机工作制动或安全制动的减速度，不得超过钢丝绳的滑动极限，即不引起钢丝绳打滑；(4)在立井和倾角大于30°以上的斜井，提升机安全制动时，全部机械的减速度在下放重载时不得小于1.5m/s 2;在上提重载时不得大于5m/s 2。
井筒倾角小于30°时，下放重载时安全制动减速度不得小于0.75m/s 2，上提重载时安全制动减速度不得大于自然减速度（由井筒倾角计算得出）。
为什么同一个安全制动力矩，在《煤矿安全规程》中对上提重载和下放重载规定了不同的安全制动减速度限值呢?静阻力矩和制动力矩的方向是否一致(5)安全制动必须能自动、迅速和可靠地实现，制动器的空动时间(由安全制动开始动作起至闸瓦刚刚接触到制动轮上的一段无效时间)气压块闸不得超过0.5s ，液压块闸不得超过0.6s ，盘式闸制动器不得超过0.3s 。
为什么规定制动力矩的大小呢？若制动力矩过小，产生的减速度太小，使本来立即停车能防止的事故，由于停车时间太长而造成事故；若制动力矩太大，产生的制动减速度过大，就会出现过大的动负荷，这对提升系统很不利，会影响机械的使用寿命。
提升机制动系统的性能优化与协调控制的研究
体化 的大型设 备 ， 担负 着 提升 。（ ） 于摩 擦式 提 升机其 安 全 制动 减 速 度 ．ｓ ６ 对
材料、 升降人员和设备的任务 ， 素有” 矿井 咽喉” 之 称。提升机运行的安全可靠状况直接影响到矿山生 产人员的生命安全和矿井的生产能力。 矿 井提升机 的运 行方式 是反 复的启动 、 速 、 加 匀 速、 减速 、 低速 、 行 、 车过 程 。矿井 提升 机的制 动 爬 停
系统 是提升 机的重要 组成部分 。制动 系统 由制动装 置及 与其配套 的 液压 、 电控装 置 组成 。制动 装 置 由 制动器 与制动 传动 机构 两 部分 组成 ， 用来 控 制提 升 机 的正常停车 、 作制 动 和安 全 制动 。制 动器 是 直 工 接作用 于卷 筒 （ 或摩 擦 轮 ） 缘 上 而 产生 摩 擦 力 矩 轮
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第 ４期
陈光 银 ： 升机制 动系统 的性 能优化 与协 调控制 的研究 提
１３ ０
物来校核其下限。
（） ４ 安全 制 动必 须能 够 自动 或手 动进 行 。安 全 制 动的空 行 时 间对 于盘 式 闸不得 大 于 ０３ ， 于液 ．ｓ对 压 驱动块 闸 不 得 大 于 ０ ６。 随着 提 升 机 自动 化 发 ．ｓ 展 的需要 ， 还要求 制 动 系统 产 生 的工 作 力矩 不 但 控 制方便 ， 而且能够 自动 进行调 节 。 （ ） 于摩 擦 式 提 升 设 备 ， 安 全 制 动 时 的安 ５对 在 全制 动减速 度 ， 得 超 过提 升 钢 丝绳 的 滑动 极 限减 不 速 度。事实 上 由于 静 摩擦 系 数往 往 达 不 到 ０ ２ 设 ．（
陈光银
（ 金川集 团有 限公司二矿区机动科 ， 甘肃 金昌 ７７ ０ ） ３ １２
提升系统选型计算
提升系统选型及验算方法一、提升井架井筒利用矿建用凿井井架施工，凿井井架必须能承载井筒装备安装施工荷载，且其天轮平台满足提升悬吊天轮布置的要求。
必要时可采用永久井架施工。
二、提升机井筒装备安装用的提升机，应根据井筒安装的提升方式及提升量进行选择。
必要时可采用矿永久提升机施工。
列出提升机技术参数表（表3.4.3）。
三、提升系统选型验算根据矿建所用提升机或矿永久提升机进行提升能力验算。
（1）、提升绞车凿井提升计算①滚筒直径（D）D≥60ds D≥900δ式中：ds—钢丝绳直径，mm；δ—钢丝绳最粗钢丝直径，mm；②选定提升机型号DT≥D DT—所选提升机的滚筒直径，Mm;③校验滚筒宽度B=｛［（H0+30）/3.14DT］+3｝(ds+ε)≤BT式中：30—钢丝绳试验长度，m；DT—提升机名义直径，mm ；3—摩擦圈数；BT—提升机滚筒宽度，mm;ε—钢丝绳绳圈间隙，取2～3mm ；④计算提升高度H0=H1+H2+H3+H4，m。
其中：H1—井筒深度，mH2—井架高度，mH3—提升天轮半径，mH4—提升天轮梁高度，取0.75m⑤设计选用多层股不旋转钢丝绳作为提升绳，绳重Ps= kg/m，钢丝绳最小破断拉力Q断为kg，配提升钩头，提升钩头应与提升荷载配套。
⑥提升容器自重：吊桶：Q Z=G1+ G2+ G3+ G4；其中：G1—吊桶重量，kgG2—钩头重量，kgG3—滑架重量，kgG4—滑架缓冲器重量，kg⑦提升载荷：Q=最大提升重量，kg；Q绳：提升钢丝绳重：提升高度绳重，kg⑧提升钢丝绳静张力：Q总= Q + Q绳，kg；其中：Q—最大提升重量，kgQ绳—提升高度的钢丝绳重量，kg提升人员时：Q人总= Q Z +n Q人+ Q绳，kg其中：Q1—提升容器总重量，kgQ人—吊桶乘人总重量，取75kg/人Q绳—提升高度的钢丝绳重量，kgn—吊桶乘人数，根据吊桶容积确定以上计算的钢丝绳静张力Q总应小于绞车最大静张力差，可以满足使用。
矿井提升机液压制动系统讲义全
振幅
油压上升和下降对应同一控制电流I(电压U)时的油压值之差不得大于下表的规定
设计压力Pmax 油压差值
6.3 ≤0.3
14 ≤0.4
21 ≤0.6
未接入盘形制动器时，在(0.2~0.8) Pmax区间，油压跟随电流(电压)的时间常数应符合 下表规定。
设计压力Pmax 时间常数(s) 6.3 ≤0.1 14 ≤0.15 21
确定的，故应在保证承载能力的条件下，选择合适的介质粘度，工作介质的粘度太大，系统 的压力损失大，效率降低，而且泵的吸油状况恶化，容易产生空穴和气蚀作用，使泵产生噪 声并运转困难， 粘度太小，则系统泄露太多，容积损失增加，系统效率降低，此外，季节改 变，以及机器在启动前后和正常运转的过程中，工作介质的温度会发生变化，因此，为了使 液压系统能够正常和稳定的工作，要求工作介质的粘度随温度变化要小。 b.润滑性良好，工作介质对液压系统中的各运动起润滑作用，以降低摩擦和减少磨损，保证 系统能够长时间正常工作。 c.抗氧化性好，工作介质与空气接触会产生氧化变质，高温、高压和某些物质会加速氧化过 程，因此，要求工作介质具有良好的抗氧化性。 d.清洁度，工作介质中的机械杂质会堵塞液压元件通路，引起系统故障，机械杂质又会使液 压元件加速磨损，影响设备正常工作，加大生产成本。 2.管流及其压力损失 压力损失，它关系到确定系统的供油压力，允许流速，管边的布置和尺寸等，同时压力损 失转变为热能，使流体温度升高，粘度变小，泄露增大，所以我们在安装管边时尽量减小管 边中的压力损失。
第二讲 提升机液压站分类及优缺点比较 一、提升机液压站分类
中低压液压站(TH118；TH119；TH102；TH104；TH112；TH113) 按工作压力划分 中高压液压站(TH114；TH115) 恒力矩（二级制动）液压站 按工作功能划分 恒减速液压站(TH123；TH129；TH129A) 电气延时液压站 按延时方式划分 液压延时液压站 单机双泵单站(TH118；TH119；TH102；TH104) 按结构形式划分 单机单泵双站(TH114；TH115 ；TH123；TH129； TH129A)
矿井提升机液压制动系统
本研究仅针对矿井提升机液压制动系统进行了理论分析和模拟仿真，尚未进行实际现场试验验证。
对制动系统中的摩擦磨损和液压控制元件的可靠性研究不够充分。
需要进一步研究矿井提升机液压制动系统的能效问题，提高制动系统的能源利用效率。
矿井提升机液压制动系统的发展趋势和前景
未来矿井提升机液压制动系统将朝着更加高效、安全、稳定的方向发展。
解决方法
实验和现场应用中遇到的问题及解决方法
07
结数匹配，可实现高效、安全、稳定的制动。
采用先进的液压控制技术，制动系统对负载的适应性较强，可满足不同工况下的制动需求。
矿井提升机液压制动系统具有较为理想的制动性能和稳定性。
研究不足之处和需要进一步研究的问题
组成和工作原理
在提升机正常运行时，液压泵处于工作状态，将液体压力传递到油缸中，使制动器处于松开状态；当需要减速或停止时，控制阀进行调整，液体压力传递到制动器中，使制动器处于制动状态；当需要安全制动时，传感器检测到异常情况并触发紧急制动器，液体压力迅速升高，使制动器迅速制动，避免事故的发生。
工作过程
液压泵站的设计
液压泵站的组成
根据系统需求选择定量泵或变量泵，并考虑其效率和噪声水平。
液压泵的选择
根据液压泵的功率需求，选择合适的电动机类型和功率。
电动机的选择
制动器的组成
制动器的类型
制动力的计算与调整
液压制动器的设计
油管的选择
根据液压油的特性和工作压力，选择合适的油管类型和规格。
油管路的组成
油管、接头、阀门等组成，要求连接可靠、流通顺畅。
效果分析方法
采用对比分析法，设定不同应用条件和应用场景，对比分析应用前后的效果，评估系统的性能提升和应用价值。
矿井提升机制动系统
二、制动系统的类型
制动系统中按制动器的机构形式分为块闸（角移 式或平移式）和盘闸两种； 按传动装置中传动介质的不同分为液压、气动和 弹簧三种。 注意：提升机的制动闸是提升系统的一个最重要 的关键部件，其制动力的大小和闸瓦间隙的调整 都有严格的规定，需要专业人员利用专门的工具 和检测方法进行调整，因此严禁提升机司机擅自 调整制动闸，以防止闸瓦间隙过大或过小造成重 大事故的发生。
八、盘式制动闸的工作原理
盘式制动闸的工作原理见图6 盘式制动器见图7 液压站见图8
七、安全保护装置
《煤矿安全规程》第427条规定：提升机 必须具有以下九种安全保护装置： 防止过卷装置、防止过速装置、过负荷和 欠电压保护装置、限速装置、深度指示器 失效保护装置、闸间隙保护装置、松绳保 护装置、满仓保护装置、减速功能保护装 置
三、制动装置的有关规定（二）
《煤矿安全规程》第429条规定：保险闸必须采 用配重式或弹簧式的制动装置，除可由司机操纵 外，还必须能自动抱闸，并同时自动切断提升装 置电源。 常用闸必须采用可调节的机械制动装置。 保险闸或保险闸第一级由保护回路断电时起至闸 瓦接触到闸轮上的空动时间：压缩空气驱动闸瓦 式制动闸不得超过0.5s，储能液压驱动闸瓦式制 动闸不得超过0.6s，盘式制动闸不得超过0.3s。 盘式制动闸的闸瓦与制动盘之间的间隙应不大于 2mm。保险闸施闸时，杠杆和闸瓦不得发生显著 的弹性摆动。
五、角移式制动器
1、角移式制动器的执行机构 见图1 2、角移式制动器的油压制动系统 ①工作制动见图2 ②安全制动见图3
六、平移式制动器
1、平移式制动器见图4 2、压力调节器见图5
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提升机制动系统的验算
一、副井最大静张力、静张力差的验算：
副井技术参数：
绞车型号：2JK —3.5/20 罐笼自重：3450kg
一次提物载重量：6332kg 提人重量：1275kg
提升高度：540m 每米绳重5.63kg/m
最大静张力：17000kg 最大静张力差：11500kg 变位质量：64228（kg s ²/m ） 楔形连接器：227 kg
盘形制动器型号：TS-215（闸瓦面积749cm 2,摩擦半径1.7m ，油缸作用面积138cm 2,液压缸直径15.4cm,活塞杆直径7.0cm ，一个油缸产生的最大正压力6300kg ）。
液压站型号：GE131B 型（制动油最大压力6.3MPa,最大输油量：9L/min,油箱储油量：500L ，允许最高油温：65℃）。
1、最大静张力的验算：
PH Q Q Q F Z j +++=21m ax = 718+2448+3450+227+3569
=10413kg<18000kg
式中：
Q 1—矿车重量
Q 2—碴重量
Q Z —罐笼自重(包括楔形连接器)
P — 钢丝绳自重
H — 提升高度
通过计算，提升机最大静张力10413kg 小于提升机允许的最大静张力18000kg ，符合《煤矿安全规程规程》第382条规定要求。
2、最大静张力差的验算：
PH Q Q F c ++=21m ax =3166+3443
=6609kg 〈12500kg
式中：Q 1—矿车重量， kg
Q 2—碴重量， kg
通过计算，提升机最大静张力差6609kg ，小于提升机允许的12500kg ，符合《煤矿安全规程》第382条规定要求。
二、安全制动力矩的验算：
1、安全制动力矩：
n N R M m Z μ2=
式中：
M Z —安全制动力矩
μ — 闸瓦与制动盘摩擦系数，0.35
R m — 摩擦半径，1.7m
n — 制动闸副数，8副
N — 制动盘正压力
N=)/(C K F n l +∆-
K — 碟形弹簧刚度，4100kg/mm
∆— 闸瓦最大间隙，2mm
n l — 一组碟形弹簧片数，8片
C — 制动器各运动部分的阻力，0.1N
F — 活塞推力
F=4/)(22d D P x -π
P x —工作制动油压，最大值6.3MPa=63kg/cm ²
D — 油缸直径，14.0cm
d — 活塞杆直径，5.0cm
得：
n N R M m Z μ2==2[C K n d D P l x -∆--/4/)(22π]n R m μ
=2[63⨯3.14（142-52）/4-5570⨯2/8-0.1]⨯0.35⨯1.87⨯10 =92470.37kgm=906209.6Nm
2、 3倍最大静张力矩的验算：
2/)(8.921D PH Q Q M j ++=
=9.8×6609⨯4/2
=129536.4Nm
M Z =906209.6Nm>3M j =3⨯129536.4=388609.2Nm
3、 调绳时制动力矩的验算：
M j '=9.8（PH Q Z +）D/2
=9.8（3450+4.51×763.5）⨯4/2
=135110.2Nm
M z '=1/2M Z =1/2⨯906209.6=453104.8>1.2M j '
=1.2⨯129536.4=155443.68Nm
计算得知：安全制动力矩大于3倍实际静张力矩，调绳时制动力矩1.2
倍罐笼和钢丝绳产生的静力矩。
符合《煤矿安全规程》第432条规定要求。
三、安全减速度的验算
1、上提重载：
取M Z =3M j =388609.2Nm
a ZS =2（M Z +M j ）/s m D m 2/5≤⨯∑
则a ZS =2⨯（388609.2+135110.2）/64228⨯4
=4.07m/s 2>5m/s 2
四、保险闸实行二级制动时，一级制动力矩的选择与验算
M a M j ZX Z D m +⨯∑=2/1
=64228⨯1.7⨯4/2+135110.2
=353485Nm
式中：a ZX 为下放重物减速度取1.7m/s 2
D m M M a j Z ZS ⨯∑+=/)(211
=2（353485+135110.2）/64228⨯4
=3.8m/s 2<5 m/s 2
下放重物
5.1/)(2≥⨯∑+=D m M M a j Z ZX m/s 2
a ZX =2⨯（388609.2+135110.2）/64228⨯4=4.07m/s 2>1.5m/s 2
罐笼上提重物时，安全制动减速度为3.8m/s 2<5m/s 2,下放重物时，安全制动减速度为4.07m/s 2>1.5m/s 2, 符合《煤矿安全规程》第433条规定要求。
五、盘形闸制动器的验算
1、正压力N 值的计算
n N R M m Z μ2=
=388609.2/2⨯1.87⨯0.35⨯8
=37109.35N
2、制动器贴闸皮时的油压即工作油压P 1值的计算
P 1=5.0)11(/04.02
2+-d D N π =0.04⨯37109.35/π（142-52）+0.5
=3.26MPa
式中：D 1为油缸直径；
d 1为活塞杆直径；
3、敞闸油压（即最大工作油压）
P P P P '
'12++=‘ =3.26+0.5+0.7
=4.46MPa
式中：P ‘—全松闸时，为了保证闸瓦的必要间隙而压缩碟形弹簧之力；
P ''— 松闸时各运动部位的阻力；
六、一级制动油压P 1'
值的计算 1、P 1'
=（M M ZL Z -）/200A R m 'μ =（388609.2-353485）/（200⨯1.87⨯0.35⨯125） =2.14MPa
2、延时时间t 的计算
t a V t ZL 0m ax 1/+==8.6/3.8+0.3=2.56s
式中：t 0为制动装置空行程时间，取0.3。
七、验算与现实对照。