矿井提升机制动系统分解
矿井提升机制动控制系统的优化分析
图1矿井提升机制动系统结构示意图矿井提升机制动控制系统的优化分析樊鹏（山西工程职业技术学院机械制造工程系，山西太原030009）摘要：介绍了矿井提升机工作时的制动原理，提出了一种新的制动控制系统，利用Simulink 仿真分析软件建立了该系统的仿真分析模型，对不同控制方式下的速度变化情况进行了分析，结果表明，新的提升机制动控制系统能够显著提升制动过程的稳定性。
关键词：提升机；制动系统；稳定性；优化0引言矿井提升机是煤矿上常用的一种物料输送设备，其工作稳定性和安全性直接关系到物料的运输效率和运输安全。
矿井提升机在运行过程中一旦出现异常需要紧急制动时，会对提升钢丝绳产生一个巨大的制动力，鉴于钢丝绳的柔性特性[1]，制动力在钢丝绳内传输的过程中会产生巨大的冲击，严重影响提升机机架的使用安全性，特别是随着综采作业技术水平的不断提高，煤矿井下的综采作业深度不断加大，提升机的提升深度也随之增加，进一步增强了紧急制动时的冲击力。
因此，为了降低提升机在制动过程中的振动、冲击力，提高制动稳定性，本文提出了一种新的矿井提升机制动控制系统，能够极大地优化制动特性曲线，减小制动冲击，提升系统稳定性。
1矿井提升机制动控制原理当矿井提升机进行紧急制动时，需要在尽可能短的时间内实现制动，若制动过程中制动力过大，会导致钢丝绳上产生巨大的制动负荷[2]，严重时甚至造成钢丝绳的断裂及提升机机械系统的损坏；若制动力矩偏小，则会导致停车时间过长，无法满足快速制动的要求。
因此，矿井提升机制动控制系统的基本要求是，在确保制动时间满足紧急制动要求的基础上尽量降低制动负荷对提升机系统的影响。
通过分析矿井提升机制动需求，本文提出了一种新的制动控制系统，将提升速度监测点从钢丝绳转移到提升机驱动电机上，通过对电机转速的监控对提升速度进行判断，改变了传统的监控结果极易受到钢丝绳振动、冲击影响而与实际结果产生较大偏差的缺陷。
同时将驱动电机的转速信号变成电控信号传输到速度控制器内，实现对提升速度的闭环控制。
矿井提升机制动系统的维护和盘形闸常见故障处理
矿井提升机制动系统的维护和盘形闸常见故障处理1 提升机液压制动系统简介及完好标准提升机液压系统根据煤矿《安全规程》的相关规定和按提升机制动要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，实现各种提升机规定的动作，工作循环。
1.1 制动系统各部件的组成液压站为封闭式管路循环系统，是由能源部分；执行图阀组；管路仪表；附件等组成的控制组合设备，液压站的油箱由钢板隔开的两个独立油池，一旦出现故障，可以通过液动阀转换到另一套工作。
1.2 制动系统的作用1）工作制动时，给盘式制动器提供所需的压力，以获得不同的工作力矩。
2）安全制动时，使盘式制动器迅速回油，实现二级制动。
3）为调绳离合器提供压力油。
4）实现平稳停车，保护设备。
1.3 工作原理液压系统的工作原理如下：电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后压油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过阀组合被液压阀实现了方向、压力流量调节后经外接管路盘型闸和调绳回路中，实现提升机的安全制动、紧急制动、工作制动和调绳要求。
1.4 完好标准1）油压稳定。
即要求油压在P=4MPA以上时，其波动值不大于正负0.4MPA；当压力低于P=4MPA时，其波动值不大于正负0.2MPA。
2）油压线性良好。
油压-电流特性在P=0.5-4MPA之间应近似线性关系，而且随动性要好（即油压滞后电流的时间不大于0.5秒），重复性要好（即对应于同一电流值的油压上升特性线于下降特性线的油压差值不大于0.3MPA）。
3）残压值。
在油压-电流特性曲线中，当电流值为0时，其残压不大于0.5MPA。
4）紧急制动要求。
液压站应具备良好的二级制动性能：一级制动油压值应在油压P=4-1MPA之间任意可调；一级制动时间应在10秒种内可调；在一级制动延时10秒内，其一级制动油压下降值不大于0.4MPA。
5）日检标准。
液压站电机运转平稳，油面无油沫现象。
阀件运行平滑无卡主阻。
接合面无漏油现象（在压力大于正常值10%时检验各阀件的密封情况）。
矿井提升机盘式制动器工作可靠性分析
矿井提升机盘式制动器工作可靠性分析矿井提升机盘式制动器是矿井提升机系统中的重要组成部分，其工作可靠性直接关系到矿井提升机的安全性能和生产效益。
本文将从制动器的结构、工作原理、故障分析和可靠性评估等方面对矿井提升机盘式制动器的工作可靠性进行分析。
一、制动器结构与工作原理盘式制动器是一种常见的制动装置，其结构包括摩擦盘、压紧盘、制动弹簧等部件。
制动器通过将制动摩擦片与摩擦盘接触产生摩擦力，实现制动效果。
制动器通常需要完成两个功能：一是保证提升机在运行过程中的安全停车，即提升机停止运行后能够快速、稳定地制动；二是保证提升机在卸载煤炭等物资的过程中能够安全地保持位置，防止提升机的滑动或滑动。
二、制动器故障分析1.制动力不足：制动力不足可能是由于制动盘磨损、摩擦片老化、制动液压系统故障等原因引起。
解决方法是更换磨损的制动盘、更换老化的摩擦片，修复或更换故障的液压系统。
2.制动器噪音过大：制动器噪音过大可能是由于摩擦盘与摩擦片间的不平衡力、制动盘不平衡、制动盘与摩擦片之间的干涉等原因引起。
解决方法是调整制动盘与摩擦片之间的间隙，使其达到平衡状态。
3.制动器卡滞：制动器卡滞可能是由于腐蚀、摩擦片老化、制动盘磨损等原因引起。
解决方法是清理腐蚀物，更换老化的摩擦片，更换磨损的制动盘。
三、制动器可靠性评估制动器的可靠性评估可以采用故障模式与效果分析（FMEA）方法。
FMEA方法通过对制动器的故障模式进行分析，评估制动器故障对系统可靠性的影响程度和频率，从而确定制定相应的维修和改进措施。
在进行FMEA分析时，需要从制动器的结构、工作原理、使用环境等方面进行考虑。
同时，通过对历史数据、实验数据和专家经验的分析，确定制动器故障的概率和影响程度，为制定维修计划和改进措施提供依据。
在制动器的维护过程中，还可以采用振动监测、温度监测等手段，对制动器的工作状态进行实时监测，并及时发现和处理故障，提高系统的可靠性。
综上所述，矿井提升机盘式制动器的工作可靠性分析是保证矿井提升机安全运行的重要环节。
8-3提升机深度指示器和制动器解析
在两支柱上固定着的标尺上，用缩小的
比例根据矿井的具体情况，刻着与井筒深度
或坑道长度相适应的刻度，当装有指针的梯
形螺母移动时，则指明了提升容器在井筒的
位置。
特点：优点是指示清楚、直观、工作可
靠；缺点是不够精确。
二、制动系统
作用： 1）正常停车 2）工作制动 3）安全制动 4）双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或
更换钢丝绳时，能闸住游动滚筒。
制动系统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，分为盘式和块式；传动机构是控制及调节 制动力矩的部分，分为油压、压气、弹簧式。JK 型提升机采用的是液压站与盘式制动器配合构成 的盘式制动系统。
1、盘式制动器
1）结构 2、液压站 1）作用 a 、在工作制动时，产生不同的工作油压， 以控制盘式制动器获得不同的制动力矩； b、在安全制动松闸；b、抱闸
项目三 提升及深度指示器与控制器
任务：能说出指示器和制动器是怎么用的。
一、深度指示器
深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置。
作用是：
1）指示提升容器在井筒的位置；
2）容器接近井口停车位置发出减速信号；
3）过卷保护；
4）减速阶段通过限速装置进行限速保护等。
目前我国提升机应用较多的是圆盘式深度指示 器和牌坊式深度指示器。
1、圆盘式深度指示器 圆盘式深度指示器由发送部分和接收部分组成 ，其原理是传动轴经齿轮传动，将提升机旋转运动
传给发送自整角机，该自整角机再将信号传给圆盘
式深度指示器上的接收自整角机，二者组成电轴，
实现同步联系，从而达到指示器位置的目的。深度
指示盘装于司机台上，有粗针和精针两个指针，精 针只在容器接近井口时才转动，以便指示精确的停 车位置。
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。
矿井提升机制动技术的发展
矿井提升机制动技术的发展1 制动器的分类鼓式制动器是我国当前在矿井开采中应用较多的一种提升制动器，鼓式制动器在使用中的表现出的强大的安全性能被广大用户所认可，特别是在与液压系统和PLC相结合之后使鼓式制动器具有了较强的控制性能。
液压鼓式制动器作为传统制动器之一，它的特点是造价比较便宜，符合传统设计的特点，生产安全性能较高。
2 矿井提升机制动技术的要求和发展矿井提升机的制动系统是所有提升设备中最重要、最复杂的系统，新型的制动系统是由制动器和传动机构组成的。
制动器是指直接作用于制动轮或者制动盘上，用来直接产生制动力的部分。
制动器按照结构可以分为盘式制动器和块式制动器[1] 。
传动机构是指控制和调节制动力的机构，新型的矿井提升机一般都采用的是油压盘式闸制动系统，这种系统控制性能较强，安全性能较高。
2.1提升机制动系统的要求1）矿井提升机的制动系统除了装有制动装置之外，还装有定车装置，这两种装置的安装，可以在使用提升机进行制动的时候还可以一边对提升机进行定车；2）矿井提升机的制动力矩不得小于提升机最大设计载荷所需转矩的三倍，保证矿井提升机制动系统的正常运动；3）在对提升机进行紧急制动的时候，提升机在提升重物的时候，它的减速度必须小于5m/s2;在提升机下放重物的时候，它的减速度必须大于 1.5m/s2 ；4）对于摩擦轮式的提升机来说，在提升机进行紧急制动的时候，它的减速度不能使钢丝绳在摩擦轮上产生滑动，否则会出现设备的不正常运行;5）矿井提升机的紧急制动闸必须采用配重式或弹簧式的制动装置，因为这两种制动装置是经过多年的验证是当前矿井提升机的运用中相对比较安全的紧急制动设备;6）当矿井的井筒倾角在三十度以下的时候，矿井提升机的制动力矩的倍数必须符合规定的要求。
2.2矿井提升机制动系统的发展1）矿井提升机制动系统今后的发展方向是要保证提升机的制动按照给定的状态进行运动，并且要保证在矿井中需要的位置进行制动。
矿井提升机的结构组成
矿井提升机的结构组成一、主轴装置主轴装置是矿井提升机的核心部件，主要负责承受和传递动力，使提升机能够正常运转。
主轴装置通常由主轴、轴承和轴承座等组成，要求具有高强度、高刚度和高稳定性。
二、制动系统制动系统是矿井提升机的重要组成部分，用于在提升机运行过程中控制其速度，并在紧急情况下迅速停车。
制动系统通常由制动器和制动器控制装置组成，要求具有高灵敏度和可靠性。
三、润滑系统润滑系统是矿井提升机的重要辅助装置，用于为主轴装置、制动系统等运动部件提供润滑，减少摩擦和磨损，提高设备的使用寿命。
润滑系统通常由润滑油、油泵、油路等组成。
四、传动系统传动系统是矿井提升机的重要组成部件，用于将电动机的动力传递给主轴装置，使其能够运转。
传动系统通常由减速器、联轴器和离合器等组成，要求具有高效率、高可靠性和易于维护的特点。
五、底座和支撑结构底座和支撑结构是矿井提升机的关键部件，用于固定和支撑整个设备，保证设备的稳定性和安全性。
底座和支撑结构通常由基座、地脚螺栓和各种支撑杆组成。
六、电气设备电气设备是矿井提升机的重要组成部分，用于控制和监测设备的运行状态。
电气设备通常由电动机、控制柜、传感器和各种线路组成，要求具有高可靠性和稳定性。
七、安全保护装置安全保护装置是矿井提升机的重要组成部分，用于在设备出现异常情况时及时发出警报或自动停车，保证设备和人员的安全。
安全保护装置通常由限速装置、过载保护装置和各种安全开关组成。
八、井架和天轮井架和天轮是矿井提升机的重要辅助设施，用于支撑和引导钢丝绳的走向，使提升容器能够按照预定路线上下移动。
井架通常由钢结构和混凝土结构组成，天轮则由轴承和轮盘组成。
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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。
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。
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
矿井提升机制动系统
霍州煤电集团团柏矿
前 言
制动系统是矿井提升机的重要组成部分， 制动系统的可靠性直接影响矿井提升设备 的安全运转。它由制动器和传动机构组成， 是依靠直接作用于制动轮或制动盘上的制 动力矩来进行控制并调节制动力的机构。
一、制动系统的作用
在提升终了或停机时，闸住提升机的卷 筒或摩擦轮，即正常停车。 在减速阶段及下放重物时参与对提升机 的控制，即工作制动。 作为安全机构在必要时进行紧急制动， 对提升系统进行保护。 对于双卷筒提升机在更换提升水平、更 换钢丝绳和调绳时，闸住游动卷筒。
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
七、盘闸制动系统
盘闸制动系统是20世纪70年代以来应用到 矿山提升机上的一种新型制动器，与块闸 制动系统比较，它结构紧凑，质量轻，动 作灵敏，空行程不超过，制动力矩可调性 好，安装、使用和维护方便，便于矿山提 升自动化。 盘闸制动系统包括盘闸制动器和液压站两 部分。
八、 《煤矿安全规程》规定
《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： 1、防止过卷装置：当提升容器超过正常终端停止位置（或出车平台）0.5m时，必须 能自动断电，并能使保险闸发生制动作用。 2、防止过速装置：当提升速度超过最大速度15%时，必须能自动停电，并能使保险闸 发生作用。 3、过负荷和欠电压保护装置：在提升机的配电开关上设有过电流和欠电压保护装置， 在过负荷或欠电压情况下使配电开关自动跳闸，切断提升电动机电源，并使保险闸发 生作用。 4、限速装置：提升速度超过3m/s的提升绞车必须装设限速装置，以保证提升容器 （或平衡锤）到达终端位置时的速度不超过2m/s。如果限速装置为凸轮板，其在１个 提升行程内的旋转角度应不小于270°。 5、深度指示器失效保护装置：当指示器失效时，能自动停电并能使保险闸发生作用。 6、闸间隙保护装置：当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。 7、松绳保护装置：缠绕式提升绞车必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回 路，在钢丝绳松弛时能自动断电并报警。箕斗提升时，送绳保护装置动作后，严禁受 煤仓放煤。 8、满仓保护装置：箕斗提升的井口煤仓仓满时能自动报警和自动断电。 9、减速功能保护装置：当提升容器（或平衡锤）达到设计减速位置时，能示警开始 减速。 防止过卷装置、防止过速装置、限速装置、减速功能保护装置应设置为相互独立的双 线型式。
三、制动装置的有关规定（一）
《煤矿安全规程》第428条规定：提升绞车必须 装设深度指示器、开始减速时能自动示警与不离 开座位即能操纵的常用闸和保险闸，保险闸必须 能自动发生制动作用。 常用闸和保险闸共用1套闸瓦制动时，操纵和控 制机构必须分开。双滚筒提升绞车的2套闸瓦的 传动装置必须分开。 对具有2套闸瓦只有1套传动装置的双滚筒绞车， 应改为每个滚筒各自有其控制机构的弹簧闸。 提升绞车除设有机械制动闸外，还应设有电气制 动装置。 严禁司机离开工作岗位、擅自调整制动闸。
三、制动装置的有关规定（三）
提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力 矩与实际பைடு நூலகம்升最大静载荷旋转力矩之比不得小于 3。 在调整双卷筒提升绞车卷筒旋转的相对位置时 （此时游动卷筒与主轴脱离连接），制动装置在 各滚筒闸轮上所发生的力矩，不得小于该滚筒所 悬重量（钢丝绳重量与提升容量重量之和）形成 的旋转力矩的1.2倍。 在立井和倾角大于30°的倾斜井巷，提升装置的 保险闸发生作用时，减速度必须符合：下放重载 时，不得小于1.5m/s;
四、块闸制动系统
块闸制动系统用于KJ系列提升机上。在双卷筒提 升机上，两幅制动器位于两卷筒的内侧；在单卷 筒提升机上，则位于两卷筒的外侧。 块闸制动器按结构分为角移式、平移式和综合式。 角移式结构简单，但压力及磨损分布不均，制动 力矩较小，多用于中、小型提升机上。平移式或 综合式压力分布较均匀，产生的制动力矩较大， 但结构复杂，主要用于大型提升机上。