提升機制動系統(tǒng)(液壓盤式制動器)設計

提升機制動系統(tǒng)(液壓盤式制動器)設計,提升機制動系統(tǒng)(液壓盤式制動器)設計,提升,晉升,機制,系統(tǒng),液壓,制動器,設計 河南理工大學萬方科技學院 本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 指導教師：張 躍 敏 職稱： 副 教 授 所在系部（單位）：機械與動力工程系 教研室（研究室）： 題 目 提升機制動系統(tǒng)的設計 學生姓名 高金濤 專業(yè)班級 08機制04班 學號 0828030014 一、選題質(zhì)量 1）該選題是提升機自動系統(tǒng)的設計，可以對我們大學四年所學知識進行一次全面 的綜合能力的練習，將對我們以后工作起到十分有效的幫助，加強了實際的動手動腦能力。 題目的難易程度很適中，對我既是一個挑戰(zhàn)也是一個很好的鍛煉提高過程。 2）題目的工作量：要求完成3.5張A0圖紙，50頁左右設計說明書一份。 二、開題報告完成情況 在指導老師和同學們的幫助之下，經(jīng)過一番查閱資料，我順利的開始了本次畢業(yè)設計。 雖然我平常生活中經(jīng)常聽說有關(guān)提升絞車的各方面東西，但我對這方面的了解是明顯的 不夠多。所以在剛開始不是很順利，甚至無從入手。但經(jīng)過指導老師的引導和在網(wǎng)上查找相 關(guān)資料，我逐漸找到了設計的切入點，順利得完成了開題報告。并有了一定的成果和進行了 一些前期的工作，并使本次設計有了一個良好的開始。最后我在查閱了一些資料以后，現(xiàn)在 已經(jīng)進入了計算設計過程，我將在以后工作中繼續(xù)努力，認真完成這次畢業(yè)設計。 三、階段性成果 目前主要有以下成果： 1、 掌握了提升機基本使用工況，特點 2、 完成提升機的選型計算 3、 完成提升機的制動裝置的結(jié)構(gòu)設計 4、 完成提升機制動系統(tǒng)的可靠性評定 四、存在主要問題 由于之前沒有接觸過提升機制動系統(tǒng)設計，對涉及內(nèi)容了解的不多，前期進展較為緩慢。 之后通過大量的查閱資料，對提升機制動系統(tǒng)進行更深入的了解。對多種加工方法的學習、選擇入手，并對車床進 給系統(tǒng)重新進行了學習。在使用AutoCAD繪制圖紙時，由于平常操作較少，熟練程度不高， 繪制時間較長。 五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語 指導教師： （簽名） 年 月 日 河南理工大學萬方科技學院 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目名稱 提升機制動系統(tǒng)(液壓盤式制動器)設計 學生姓名 高金濤 專業(yè)班級 08機制04班 學號 0828030014 一、 選題的目的和意義： 目前我國許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設備作為煤礦的關(guān)鍵設備，在礦井機械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動器是提升機(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機設備的安全運行。 多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適用于較深的礦井提升。本文針對JKMD型(4.5米4多繩摩擦輪)提升機，對其制動系統(tǒng)進行設計。液壓盤式制動器作為最新一種制動器，具有許多優(yōu)點，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機中獲得廣泛的應用。它具有制動力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點，對生產(chǎn)安全具有重要意義。 二、 國內(nèi)外研究綜述： 我國是個采礦大國,也是礦山機電設備制造和使用大國。從20世紀50年代仿造第一臺礦山提升機以來,至今已設計制造,使用了近6000多臺。隨著社會需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展,礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設備及設施的機械化,電氣化,現(xiàn)代化.而礦山工業(yè)的提升機是咽喉設備,產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,老產(chǎn)品運行年深日久,原本落后的結(jié)構(gòu)問題暴露突出,故障增多,嚴重影響礦山的安全運轉(zhuǎn),抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展,給國民經(jīng)濟帶來了不良的影響。隨著國內(nèi)礦井產(chǎn)量的日新月異的提高,對提高提升機的安全性,可靠性, 生產(chǎn)效率以及整機自動化運行水平, 降低操作者及維護人員的勞動強度,處理設備事故的速度與對策等,成了迫切要求.對于礦井提升機的更新改造,具有極其重要的意義 三、 畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術(shù)與方法： 在這次設計中我們將采用機械圖形設計軟件AutoCAD和Pro E進行繪圖，首先通過對鋼絲繩磨損的調(diào)研以及卷筒部件受力情況的分析，立足于方便、高效、實用的前提下對提升機繩槽車削裝置進行設計，目的在于最大程度的提高鋼絲繩和卷筒襯木的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，縮短加工和檢修周期，減緩了勞動強度。在設計的過程中如果發(fā)現(xiàn)遺漏我還會及時補充上去。 四、 主要參考文獻與資料獲得情況： 1. 主要參考文獻如下: [1] 唐殿全.《煤礦機械修理與安裝》 北京：煤炭工業(yè)出版社 1994 [2] 《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組.《機械設計手冊》 1987 [3] 戴曙 .《金屬切削機床設計》 北京：機械工業(yè)出版社 1981 [4] 王之煦 .《新標準機械圖圖集》 北京：機械工業(yè)出版社 1989 [5] 馮冠大.《典型零件機械加工工藝》 北京:機械工業(yè)出版社 1986 [6] 殷玉楓.《機械設計課程設計》 北京：機械工業(yè)出版社 2008 [7] 胡仁喜.《Auto CAD2005通用機械設計》 北京：機械工業(yè)出版社 [8] 徐祖茂.《機械工程圖學》 北京：上海交通大學出版社 2005 [9] 張建民.《機電一體化系統(tǒng)設計》 北京：高等教育出版社 2007 [10] 北京市技術(shù)交流展.《北京市金屬切削刀具匯編》 1977 [11] 《機床設計圖冊》.上?？茖W技術(shù)出版社 1979 [12] 中國機械教育協(xié)會.《金屬切削機床》.2004 [13] 戴曙.《金屬切削機床》.1997 [14] 吳宗則.《機械設計課程設計手冊》.2006年5月 [15] 榮涵銳.《機械設計課程設計簡明手冊》.2005 2．資料獲取情況如下： 1) 從學校圖書館借閱相關(guān)圖書； 2) 從網(wǎng)上搜索相關(guān)資料，例如在學校圖書館網(wǎng)頁上下載相關(guān)文獻或期刊； 在設計過程中遇到難題時向指導老師和專業(yè)老師請教，并參考了同學的設計思想； 五、畢業(yè)設計（論文）進度安排： 1）4月20日前，確定題目，收集相關(guān)的資料。 2）4月30日前，確定設計方案，進行結(jié)構(gòu)設計。 3）5月15日前，進行結(jié)構(gòu)設計審查，修改設計圖紙。 4）5月30日前，設計圖紙基本完成，設計書編寫完成。 五、 指導教師審批意見： 指導教師： （簽名） 年 月 日 3 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） I 前 言 制動系統(tǒng)是礦井提升機的重要組成部分，制動系統(tǒng)的可靠性直接影響礦井 提升設備的安全運轉(zhuǎn)。它由制動器和傳動機構(gòu)組成，是依靠直接作用于制動輪 或制動盤上的制動力矩來進行控制并調(diào)節(jié)制動力的機構(gòu)。 多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適 用于較深的礦井提升。本文針對 JKMD 型( 4.5 米 4 多繩摩擦輪)提升機，對其 制動系統(tǒng)進行設計。 在對提升機的制動器選型過程中，因盤式制動器是近年來應用較多的一種 新型制動器，它以其獨特的優(yōu)點及良好的安全性能被廣大用戶認可，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 超強的控制性能為盤式制 動器的應用提供了巨大的工作平臺。制動盤的制動力，靠油缸內(nèi)充入油液而推 動活塞來壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。 液壓盤式制動器作為最新一種制動器，具有許多優(yōu)點，所以它在現(xiàn)代多種 類型提升機中獲得廣泛的應用。它具有制動力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高 等特點，對生產(chǎn)安全具有重要意義。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） i 目 錄 摘 要.1 第 1 章 礦井提升機概述.1 1.1 提升機的定義 .1 1.2 提升機的分類 .1 1.2.1 按用途分 .1 1.2.2 按拖動方式分 .1 1.2.3 按提升容器類型分 .1 1.2.4 按井筒的傾角分 .2 1.2.5 按提升機類型分 .2 1.3 提升機型號的選用 .9 第 2 章 提升機的設計計算( 4.5 米 4 多繩摩擦輪) .10 2.1 工作參數(shù) .11 2.2 速度圖 .12 2.3 變位重量 .14 2.4 力圖 .14 2.5 等效力： .17 2.6 啟動力矩與等效力的比例： .17 2.7 有效功率： .17 2.8 電機最大軸功率及選型： .17 2.9 液壓站工作原理 .18 2.9.1 提升機液壓站系統(tǒng) .18 2.9.2 液壓站系統(tǒng)原理圖如圖 2-6 所示： .19 2.9.3 控制電路圖如圖 2-7 所示： .20 第 3 章 提升機制動裝置的結(jié)構(gòu)設計.22 3.1 提升機的制動裝置的功用、類型 .22 3.1.1 制動裝置的功用 .22 3.1.2 制動裝置的類型 .23 3.2 制動器的設計類型 .23 3.3 制動裝置的有關(guān)規(guī)定和要求 .24 3.4 提升機制動器主要類型 .26 3.4.1 塊式制動器 .26 3.4.2 盤式制動器.28 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） ii 3.5 盤式制動器的結(jié)構(gòu)及工作原理 .29 3.5.1 盤式制動器的布置方式.29 3.5.2 盤式制動器的結(jié)構(gòu).30 3.6 制動器的設計計算 .31 3.6.1 確定在工作狀態(tài)下所需要的制動力 .31 3.6.2 確定制動器數(shù)量 .39 3.6.3 碟型彈簧的選型計算 .44 3.6.4 制動器液壓缸的結(jié)構(gòu)與設計計算 .50 3.7 制動器的強度校核 .60 3.7.1 制動力整定計算.60 3.7.2 液壓站油壓整定計算 .63 第 4 章 制動器的工作可靠性評定.65 4.1 盤式制動器的安裝要求及調(diào)整 .65 4.1.1 盤式制動器的要求（包括零部件） .65 4.1.2 盤式制動器閘瓦間隙的調(diào)整 .66 4.2 制動器的故障模式及可靠性圖框 .67 4.3 制動器的優(yōu)化設計及工作可靠性評定 .69 4.3.1 設計變量 .70 4.3.2 優(yōu)化策略 .70 4.4 制動器的維護可靠性評定 .72 第 5 章 結(jié)論.74 致 謝.75 參考文獻.76 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 1 摘 要 目前我國許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設備作為煤礦的 關(guān)鍵設備，在礦井機械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動器是提升機(提升絞車)的 重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機設備的安全運行。 多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適 用于較深的礦井提升。本文針對 JKMD 型( 4.5 米 4 多繩摩擦輪)提升機，對 其制動系統(tǒng)進行設計。 在對提升機的制動器選型過程中，因盤式制動器是近年來應用較多的一種 新型制動器，它以其獨特的優(yōu)點及良好的安全性能被廣大用戶認可，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 超強的控制性能為盤式制 動器的應用提供了巨大的工作平臺。制動盤的制動力，靠油缸內(nèi)充入油液而推 動活塞來壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。 液壓盤式制動器作為最新一種制動器，具有許多優(yōu)點，所以它在現(xiàn)代多種 類型提升機中獲得廣泛的應用。它具有制動力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高 等特點，對生產(chǎn)安全具有重要意義。 關(guān)鍵詞：提升機；多繩摩擦；制動器；設計；液壓傳動。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 2 Abstract Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on Hoist the safe operation of equipment. Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JKMD type ( 4.5 meters over four-rope friction round) hoist have been designed. In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes Its unique strengths and good safety performance recognized by the majority of users. Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provides a tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc. Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance. Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive. 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 礦井提升機概述 1.1 提升機的定義 礦井提升機是礦井大型固定設備之一，它的主要任務就是沿井筒提升煤炭、礦 石和矸石；升降人員和設備；下放材料和工具等。礦井提升設備是聯(lián)系井下與 地面的紐帶，是主要的提升運輸工具，因此它在個礦井生產(chǎn)中占有重要的地位。 1.2 提升機的分類 1.2.1 按用途分 (1) 主井提升設備 主井提升設備的任務是專門提升井下生產(chǎn)的煤炭。年產(chǎn)30萬噸以上的礦井，主井提升容器 多采用箕斗；年產(chǎn)30萬噸以下的礦井，一般采用罐籠(立井)或串車(斜井)。 (2) 副井提升設備 副井提升設備的任務是提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設備等。 副井提升容器采用普通罐籠(立井)和串車(斜井) 。 1.2.2 按拖動方式分 按提升機電力拖動方式分為交流拖動提升設備和直流拖動提升設備。 1.2.3 按提升容器類型分 分為箕斗、罐籠、串車等提升設備。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 2 1.2.4 按井筒的傾角分 提升設備按井筒傾角可分為立井提升設備和斜井提升設備。立井提升時， 提升容器采用箕斗或罐籠等.斜井提升時，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 025 范圍內(nèi)。近年來大型斜井提升多采用膠帶輸送機。035 1.2.5 按提升機類型分 (1) 單繩纏繞式提升設備 單繩纏繞式提升設備目前大部分為直徑圓柱型滾筒，在個別的老礦井，還 有使用變直徑滾筒(如雙圓柱圓錐型滾筒)提升設備。 1) KJ型( 23m)和BM 及JKA型單繩纏繞式提升機 KJ( 23m)型單繩纏繞式提升機是我國在 19581966年生產(chǎn)的仿蘇BM-2A 型提升機，按滾筒個數(shù)來分，有單滾筒和雙滾筒的提升機；按布置方式來分， 有帶地下室和不帶地下室的提升機，可根據(jù)設計而選用，但二者技術(shù)性能完全 相同。 (A) KJ型( 23m)提升機代號意義以KJ2 2.5 1.2D-20型為例說明如下： (B) KJ型( 23m)和BM 型提升機的機構(gòu)特點主要有： (a) 制動裝置采用角移式塊型制動器,重錘制動傳動，油壓操縱裝置； (b) 雙滾筒提升機采用手動渦輪渦桿式調(diào)繩離合器； (c) 減速器采用漸開線人字形齒輪傳動； (d) 使用機械牌坊式深度指示器； (e) 設有機械限速器。 (C) JKA型單繩纏繞式提升機是在KJ型提升機的基礎上改進后制造的。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 3 JKA型雙滾筒提升機在結(jié)構(gòu)上具有下列特點： (a) 調(diào)繩裝置即離合器為電動渦輪渦桿式離合器，因而調(diào)繩工作簡便省力； (b) 采用綜合式制動器 ,改善了閘瓦的磨損情況； (c) 液壓站采用手動控制的低壓電液調(diào)節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥， 分別對工作制動和安全制動進行控制； (d) 減速器采用圓弧形人字齒輪傳動，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 蘇聯(lián)新克拉馬托爾機械制造廠生產(chǎn)的HKM3型提升機的結(jié)構(gòu)特點： (a) 滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)； (b) 采用氣動齒輪式調(diào)繩離合器； (c) 制動器為新平移式塊閘； (d) 采用壓氣制動傳動裝置； (e) 使用機械牌坊式深度指示器； (f) 減速器采用漸開線人字齒輪，有一級傳動和二級傳動兩種； (g) 有電氣限速器 ,還有機械限速器。 我國現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標準設計的，為了快出煤、多出 煤，當時主要是建設中、小型礦井，并且首先開采淺部煤層。五十年代，我國 的礦井提升設備主要是從蘇聯(lián)進口的BM型產(chǎn)品和國產(chǎn)仿蘇KJ型產(chǎn)品，設備的 可選性小，主要是滿足開采淺部煤層的需要。進入80年代以后，我國許多煤礦 礦井已逐漸轉(zhuǎn)向中深部開采，國家統(tǒng)煤礦礦井的平均深度已由200米延伸到400 米，現(xiàn)在已達600米、1000米。根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，落地式摩擦提升設備， 是在礦井延伸后使現(xiàn)有提升設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 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 4 應優(yōu)先選用三角股鋼絲繩及線接觸圓股鋼絲繩，當由于供應原因，亦可以 選用普通圓股點接觸平行捻鋼絲繩。鋼絲繩公稱抗拉強度宜選用1550 帕。610 (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) 應符合下式：m 升降人員和物料 9.205mHc 升降物料 7 式中 提升鋼絲繩的懸垂長度，m。Hc (c) 鋼絲繩數(shù)目選擇 落地摩擦式提升機的鋼絲繩樹木以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的礦井，都由原來選用扁鋼絲繩作 平衡尾繩而改為使用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。新建的礦井，設計中也已全部選 用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。這主要是因為扁鋼絲繩生產(chǎn)效率低、供應困難。 (a) 主導輪直徑D的確定 根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主導輪直徑D應符合式： 無導向輪 80d 有導向輪 1 式中 主提升鋼絲繩直徑， mm；d 主導輪直徑D除應符合上述規(guī)定外，還應按摩擦襯墊的許用比壓 q來校 核，即： sxpqndD 式中 主導輪上升（重載）側(cè)鋼絲繩靜張力，N ；s 主導輪下降（重載）側(cè)鋼絲繩靜張力，N ；x 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 5 q摩擦襯墊的許用比壓，取q= ；4201帕 主繩數(shù)目。pn 根據(jù)經(jīng)驗，現(xiàn)有3米以下提升機改造后的主導輪直徑D 可取為： 滾筒直徑（m） 主導輪直徑（m ） 2.0 2.02.25 2.5 2.52.8 3.0 3.03.25 (C) 鋼絲繩間距 nA205nAm (D) 天輪直徑 w1wd (E) 鋼絲繩在摩擦襯墊上的圍包角 當井深大于300米時，?。?0218 如圖1-1 （a）、（b）。 當井深小于300米時，取： 02736a 如圖 1-1 （c） 、 （d） 。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 6 正 常 包 圍 角 a（ 井 深 大 于 30m） 特 殊 加 大 包 圍 角 a（ 井 深 小 于 30m） 圖 1-1 纏繞式提升機摩擦襯片上的包圍角選擇 (2) 多繩摩擦式提升設備 多繩摩擦式提升設備可分為塔式和落地式（KJM和 JKMD型多繩摩擦輪提 升機）。 多繩摩擦提升機的井架一般多采用鋼結(jié)構(gòu)四斜腿井架。放繩掛罐后在主繩 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，井架基礎隨著井筒凍結(jié)層解凍變化?；A會產(chǎn)生少量下降。井架在 受主繩張力作用下基礎下沉不均衡也會使井架傾斜。由于井架傾斜、天輪軸 心線相對位移，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內(nèi)產(chǎn)品尼龍1010、進口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 點向絞車房方向漸變位移，一般位置變化范圍030mm。 多繩提升機由于使用了數(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，所以摩擦輪變?yōu)槟Σ镣?，寬?稍有加寬。設采用n根鋼絲繩，則多繩與單繩提升機鋼絲繩直徑間有如下關(guān)系： 1ndm 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 7 同理，摩擦筒（主導輪）直徑： 1nDm 多繩摩擦提升機如圖1-2所示： -主 導 輪2天 輪3-提 升 機 鋼 絲 繩4提 升 容 器5-尾 繩 1主導輪 2天輪 3提升機鋼絲繩 4提升容器 5尾繩 圖 1-2 多繩摩擦提升機 主軸裝置的特點：它與纏繞式提升來代替木襯，由于摩擦提升是靠摩擦力 來傳遞動力的，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公式可知，摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩拉力的極限比值為 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 8 1122uauaFee或 式中 自然對數(shù)的底，等于2.71828；e 鋼絲繩對于摩擦輪的圍包角；a 鋼絲繩與襯墊間的摩擦系數(shù)，通常取 =0.2u u 當鋼絲繩拉力比 大于上式右端所給出的數(shù)值時，鋼絲繩對摩擦輪產(chǎn)生 12F 相對滑動。為了避免這種滑動，兩側(cè)拉力不能達到其極限比值，而應有一安全 系數(shù)，式改寫 為 212()uaFe 若考慮防滑而加入防滑安全系數(shù) ，則有 12()()ua 或者 12 uaFe 式中 防滑安全系數(shù)，如果式中 和 僅計及靜力，則得防滑安全系數(shù)；如 果計算 和 時考慮了慣性力的影響，則得動防滑安全系數(shù) 。我國煤礦設1F2 d 計規(guī)范規(guī)定 1.257di 有些國家不按拉力差來考慮防滑，而是把兩側(cè)的拉力比的極限值控制在1.5 以內(nèi)，即： 12.5F 在某些特殊情況，例如進行緊急制動時，可能產(chǎn)生超前滑動，即鋼絲繩的 運動速度大于摩擦輪槽處的線速度，此時的防滑安全系數(shù)為 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 9 12() uadFe 煤礦安全規(guī)程規(guī)定，緊急制動時不能產(chǎn)生滑動，即 1。 d 當下放重物進行緊急制動時，更容易繼發(fā)性滑動。 1.3 提升機型號的選用 JKMD型（ 4.5米 4多繩摩擦輪）提升機是基于撓性體摩擦傳動原理實現(xiàn) 的。它利用提升鋼絲繩與驅(qū)動共同滾筒之間的摩擦力拖動提升容器在井筒中往 復運行，加之采用多根鋼絲繩共同承擔載荷的方式，因而多繩摩擦提升機具有 以下優(yōu)點： (1) 提升機體積??； (2) 鋼絲繩斷繩的危害性減小； (3) 提升高度大。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 10 第2章 提升機的設計計算( 4.5米 4多繩摩擦輪) 多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適 用于較深的礦井提升。本文針對JKMD型( 4.5米 4多繩摩擦輪)提升機，對其 制動系統(tǒng)進行設計。 下表2-1 為JKMD型提升機(圖2-1)的型號及相關(guān)數(shù)據(jù)： 表 2-1 提升機的相關(guān)參數(shù) 名稱 單位 摩擦輪直徑 鋼絲繩根數(shù) 鋼絲繩最大靜張力差 鋼絲繩最大靜張力 鋼絲繩間距 最大提升速度 天輪直徑 質(zhì)量(不包括電氣部分) m 根 KN KN mm m/s m 型號 JKMD-4.54 4.5 4 270 930 350 14 4.5 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 11 圖 2-1 JKM（JKMD）型多繩摩擦輪提升機 2.1 工作參數(shù) 有效載荷 Nm 井筒深度： 提升距離 Fs 提升速度 v 加速度 b 減速度 v 主導輪直徑 TD 主導輪轉(zhuǎn)速 爬行距離 s 32500kg 602.4m 600m 15m/s21/ms. 4.5m601563.7/4.FTVnDrin 0 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 12 爬行速度 xv 停止時間 pt 提升繩長度 尾繩長度 提升繩重量 尾繩重量 帶懸掛裝置箕斗重量 拋物線段變加速度系數(shù) 如無拋物線段 0 28s 820m 640m 49.08kg/m 49.08kg/m 4000kg /EPFV1 2.2 速度圖 加速時間： 1215EPFbbvtGas 拋物線段加速時間： ()0pt 減速時間： 12152.FVvttas 爬行時間： 0st 加速度行程： 1.512.52FbGbvtm 具體加速度如圖 2-2 所示： 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 13 圖 2-2 提升機加速度 變加速度行程： 1(2)03Fbpbpsvt 減速度行程： .51.9375vvtm 等速度行程： EAFdbpss 602. 3975 等速段時間： .6.1dFstvs 總的運行時間： 15021.503.75FsEAbGpdVtttts0sEsA其 中 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 14 2.3 變位重量 有效載重 32500kgmN 兩個帶懸掛裝置箕斗總重量 80000kg240 提升繩重量： 29782 kg 尾繩重量： 23245 kg 滾筒變位重量： 22222 kg 22154esJTrD 天輪： 12827 kg 70Sesm ：不包括電機和減速器的變位重量： 20175 kgSJ 電機： 5792 kg 22414605MesirDT 不帶減速器直接傳動時 i 減速器： 2GesiJmr 電機轉(zhuǎn)矩（包括電機聯(lián)軸節(jié)）GJ 總變位重量： 207368 千克 2.4 力圖 提升機載物時載重力如圖 2-3 所示： 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 15 圖 2-3 提升機載物力圖 負荷力： 332509.8175.09.LnFg千 牛 頓NSSm主 尾 繩 重 量 差=0.5 摩擦力： 1()(0.85)37.96.2nRLLFg千 牛 頓 啟動力： 37.92.4Ab千 牛 頓 加速力： 1bam千 牛 頓 減速力： .0.8.rvF千 牛 頓 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 16 制動力： 375.09248.16.5vBLF千 牛 頓 提升機實際速度如圖 2-4 所示：米 米 米 圖 2-4 提升機實際力圖 提升機實際力圖如圖 2-5 所示： 圖 2-5 提升機實際速度圖 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 17 2.5 等效力： 注：（1）礦井效率取 0.85，一般在 8096%之間 （2）傳動效率直接傳動取 1，間接傳動取 9698%之間。 2.6 啟動力矩與等效力的比例： 582.46173AefF 2.7 有效功率： 1.45972FeffV千 瓦 2.8 電機最大軸功率及選型： 時， =1max1582.4673.9FAP千 瓦 時， 22()(05).)Vbaab 其中 ； 0bA2) 當 時， amaxFAP 只有當 時， 而且bbp t0bpt （ ） 224()()33aa01 由于電機為短時工作，可以充分利用電機的過載能力，以減少電機的容量， 降低機器的成本和尺寸。 電機型號：ZKTD250 45P 直流電動機 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 18 額定功率 ：1500kW 效率：92eP 額定轉(zhuǎn)速 ： 56rmin 重量：620kgn 8.10.2額 定 扭 矩堵 轉(zhuǎn) 扭 矩額 定 扭 矩最 大 扭 矩 6.5堵 轉(zhuǎn) 電 流額 定 電 流:106830m電 機 外 形 尺 寸 （ 長 寬 高 ） 28H電 機 中 心 高 ： 654電 機 軸 直 徑 長 度 ： .1.432.0jeN過 載 系 數(shù) ： 注：由于電機為短時工作，可以充分利用它的過載能力，以減少電機的 容量，降低機器的成本和尺寸。因此選擇 ZKTD25045P 型直流電動機即可。 2.9 液壓站工作原理 2.9.1 提升機液壓站系統(tǒng) 最大工作油壓 油泵最大供油量max6.5aPMmax9/inQL 殘壓 一級制動油壓值 可調(diào)0.5 一級制動延遲時間 可調(diào) 液壓站用油牌號40#稠化液壓油 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 19 2.9.2 液壓站系統(tǒng)原理圖如圖 2-6 所示： 1電動機；2油泵；3粗濾油器；4電液比例溢流閥；5精濾油器；6液控閥；7油 箱；8油壓表；9溢流閥；10電接點壓力表；11單向節(jié)流閥；12單向順向閥；13 蓄能器；14油缸；G1G7 二位二通電磁閥；G8G9 三位四通電磁閥 圖 2-6 液壓站系統(tǒng)原理圖 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 20 2.9.3 控制電路圖如圖 2-7 所示： 圖 2-7 控制電路圖 (1)正常工作制動：啟動液壓站電動機后即為正常工作狀態(tài)，其制動力的大 小，通過調(diào)節(jié)電液比例溢流閥4的電流大小來調(diào)整系統(tǒng)壓力。液壓站中電磁閥 的控制由電磁閥的控制狀況表確定。 (2)井中緊急制動：它是在提升容器還沒有到位，即井口容器到位信號閉合 前，AC 接點信號閉合，為滿足制動減速度的要求，采用二級制動，液壓站中 電磁閥的控制由電磁閥的控制狀況表確定。 (3)井口緊急制動：它是在提升容器到位信號已經(jīng)閉合，AC 接點信號又閉 合，這時采用緊急制動情況，以防止惡性事故的發(fā)生。液壓站中電磁閥的控制 由電磁閥的控制狀況表確定。 (4)調(diào)繩：在調(diào)繩狀態(tài)時，轉(zhuǎn)換打開開關(guān)并推動?？烧{(diào)閘手柄，把調(diào)繩離合 器打開，然后轉(zhuǎn)到調(diào)繩狀態(tài)，壓力油進入B管，打開提升機固定卷筒制動器， 提升機即可開車進行調(diào)繩。調(diào)繩完畢后轉(zhuǎn)到離合器合上狀態(tài)，指導調(diào)繩離合器 合上。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 21 (5)電磁閥檢測信號：液壓站中每一個電磁閥都有一個閥芯檢測傳感器，當 電磁閥正常工作時，而閥芯沒有到位，這時會發(fā)出故障信號，并通過PLC報警 或顯示。壓力油進入B管，打開提升機固定卷筒制動器，提升機即可開車進行 調(diào)繩。調(diào)繩完畢后轉(zhuǎn)到離合器合上狀態(tài)，指導調(diào)繩離合器合上。 電磁閥工作狀況表： 表 2-2 電磁閥工作狀況 工作類型 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 備注 正常工作 + + + + + + + + 井中緊急制動 延時 延時 + 井中緊急制動 打開 + 固定卷 筒轉(zhuǎn)動 + + + + 調(diào)繩 離合 器 合上 + + 表示 通電 表示 斷電 (6)殘壓保護信號：殘壓保護信號需要和停車信號共同作用，如果停車信號閉 合，同時殘壓高于設定的壓力值，這時實施緊急制動。 (7)溫度報警信號、壓差報警信號：當油溫過高或濾油器壓差過高時，溫度 報警信號或壓差報警信號閉合，并通過PLC報警或顯示。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 22 第 3 章 提升機制動裝置的結(jié)構(gòu)設計 3.1 提升機的制動裝置的功用、類型 提升機的安全運行,很大程度上取決于制動器的工作可靠性。從狹義可靠性 理解,盤式制動器包含不可維修因素，如制動彈簧失效之后,影響制動力矩，需 要更換新彈簧才能使制動器可靠性達到原有水平；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)整便可達到原有可靠性 液壓站零件發(fā)生故障，修理后也能使制動器可靠性達到設計水平。由此可知， 制動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 制動器設計制造及材料等因素決定的，在制動器產(chǎn)品出廠時便已明確，使用可 靠性則是裝、維護及操作等因素決定的，它反映了制動器固有可靠性在實際運 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，制動器的實際工作可靠性依然不會高。 制動裝置提升機(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機設備 的安全運行。它由兩部分組成：制動器(通常稱做閘)和傳動裝置。制動器是直 接作用于制動輪或制動盤上產(chǎn)生制動力矩的機構(gòu)，傳動裝置是控制并調(diào)節(jié)制動 力矩的機構(gòu)。 3.1.1 制動裝置的功用 制動系統(tǒng)是提升機不可缺少的重要組成部分。是提升機最關(guān)鍵也是最后一 道安全保障裝置，制動裝置的可靠性直接關(guān)系到提升機的安全運行。制動力矩 不足是導致提升設備過卷、放大滑等事故的直接因素。 (1) 在提升機停止工作時能可靠地閘住提升機，即正常停車； 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 23 (2) 在減速階段及下放重物時,參與提升機的控制，即工作制動； (3) 當發(fā)生緊急事故或其他意外情況時，能迅速而合乎要求地閘住提升機， 即安全制動； (4)雙滾筒提升機在更換水平、調(diào)節(jié)鋼絲繩長度時，能夠閘住提升機的游動 滾筒而松開固定滾筒。 3.1.2 制動裝置的類型 制動裝置中的制動器按結(jié)構(gòu)分為塊閘(角移式或評移式)和盤閘；傳動裝置 按傳動能源分為油壓(液壓)、壓氣(氣動) 及彈簧等。 KJ 型( 23m) 和 BM 型提升機使用油壓角移式制動裝置。KJ 型( 46m) 和 HKM3 型提升機使用壓氣平移式制動裝置。JKA 型提升機使用液壓綜合式 制動裝置。XKT 型、JK 型、GKT 型( 2m)、JKD 型、JKM 型、JKMD 型提升 機使用液壓盤式制動裝置。礦用提升絞車使用手動角移式制動器作為工作制動. 重錘電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動器或重錘電力液壓推桿操縱的平移 式制動器作為安全制動，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裝置。 3.2 制動器的設計類型 盤式制動器是近年來應用較多的一種新型制動器，它以其獨特的優(yōu)點及良 好的安全性能被廣大用戶認可。我們見過的帶碟剎的摩托車，就是盤式制動器 最簡單的應用。它的制動原理與鼓閘式、抱閘式制動器的原理相同，仍為摩擦 式制動，但它卻有別于老式的鼓閘式和抱閘式制動器，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 超強的控制性能為盤式制動器的應用提 供了巨大的工作平臺。 (1) 盤式制動器與其它類型制動器相比較，其優(yōu)點是：因多副制動器同時 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 24 使用，即使一副制動器失靈，也不是影響一部分制動力矩，故可靠性高，操作 方便，制動力矩可調(diào)性好，慣性小，動作快，靈敏度高；重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊， 外形尺寸小，安裝維護方便；通用性大等。由于制動器具有許多優(yōu)點，所以它 在現(xiàn)代多種類型提升機中獲得廣泛的應用。 (2) 盤式制動器的缺點：對于制動盤和制動器的制造精度要求較高；對閘 瓦的性能要求較高等。 (3)液壓盤式制動器作為最新開發(fā)出來的一種制動器，其發(fā)展前景遠大，尤 其是將液壓電氣控制結(jié)合在盤式制動器上，相信隨著液壓和電氣技術(shù)的進一 步發(fā)展，會更有利于盤式制動器的發(fā)展。 3.3 制動裝置的有關(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(絞車)的制動裝置 必須達到下列要求。 （1）提升機(絞車) 必須裝設司機不離開位置即能操縱的常用閘(即工作閘) 保險閘( 即安全閘) 。保險閘必須能在緊急時自動發(fā)生作用。 常用閘和保險閘共同使用一套閘瓦制動時，操縱部分必須分開。雙滾筒提 升機（絞車）的兩套閘瓦的傳動裝置必須分開。 （2）常用閘和保險閘必須經(jīng)常處于良好的狀態(tài)，保證靈活可靠。在工作中， 司機不準離開工作崗位，也不準擅自調(diào)節(jié)制動閘。 對具有兩套閘瓦只有一套傳動裝置的舊雙滾筒提升機（絞車），應加強閘 瓦間隙和傳動系統(tǒng)的檢查和維護。 （3）保險閘必須采用配重式或彈簧式的制動裝置，除由司機操縱外，還必 須具有能自動抱閘的作用，并且在抱閘同時使提升裝置自動斷電。 常用閘必須采用可調(diào)節(jié)的機械制動裝置。 （4）提升機（絞車）除有（常用閘和保險閘）外，應加設定車裝置，以便 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 25 調(diào)整滾筒的位置（鋼絲繩的長度）或修理制動裝置時使用。 （5）保險閘（或保險閘第一級）的空動時間（由保護回路斷電時起至閘瓦 剛剛接觸到閘輪上的一段時間）：壓縮空氣驅(qū)動閘瓦式制動器不得超過 0.5 秒， 儲能壓縮驅(qū)動閘瓦式制動器不得超過 0.6 秒，盤式制動器不得超過 0.3 秒。 保險閘施閘時，在杠桿和閘瓦上不得發(fā)生顯著的彈性擺動。 （6）提升機（絞車）的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的力矩和實際提升 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（絞車）在調(diào)整滾筒旋轉(zhuǎn)的相對位置時（此時游動滾筒 與主軸脫離連接），制動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。 計算制動力矩時，閘輪和閘瓦摩擦系數(shù)根據(jù)實測確定，一般采用 0.3 到 0.35；常用閘和保險閘的力矩應分別計算。 （8）在立井和傾角 以上的傾斜井巷，提升裝置的保險閘發(fā)生作用時，03 全部機械的減速度：下放重載（設計額定的全部重量）時，不得小于 1.5 米每 二次方秒；提升重載時，不得超過 5 米每二次方秒。 傾角在 以下是傾斜井巷，下放重載時的制動減速度不得小于 0.75 米每03 二次方秒，提升重載時的制動減速度不得大于自然減速度 。cA = mcA(sincos),gf2s 式中 -重力加速度， m ；g2 -井巷傾角， （ ）；0 -繩端載荷的運動阻力系數(shù)，一般采用 0.10 到 0.105。f 摩擦輪式提升裝置，常用閘或保險閘發(fā)生作用時，全部機械的減速度，不 得超過鋼絲繩的滑動極限（上提重物加速度階段及下放重物減速度階段的動防 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）。 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 26 下放重載時，必須檢查減速度的最底極限。在提升重載時，必須檢查減速 度的最高極限。 （9）制動器的工作行程不得超過全程的四分之三，必須留有四分之一作為 調(diào)整時備用。司機操縱臺制動手把的移動應當靈活，在抱閘位置時，應有定位 器來固定手把，防止手把從抱閘位置自動向前移動。 (10) 制動輪的橢圓度在使用前（新安裝或大修后）不得超過 0.5 至 1mm； 使用中如超過 1.5mm 時，應重新車削或換新的。 3.4 提升機制動器主要類型 提升機的制動器包括工作裝置(即制動閘)和傳動裝置,工作裝置直接作用于 制動輪，產(chǎn)生摩擦力矩；傳動裝置是工作裝置產(chǎn)生或解除制動摩擦力的機構(gòu)。 因此，按工作裝置裝置結(jié)構(gòu)區(qū)分，制動器可分為盤式制動器和塊式制動器；按 傳動裝置的動力源區(qū)分，制動器可分為液壓式、氣壓式和彈簧式。目前，進口 提升機和國產(chǎn)新型提升機大都采用液壓盤式制動器，而舊提升機(70 年代以前 產(chǎn)品) 多采用液壓或氣壓塊式制動裝置，但近年也對這些制動器進行了較大規(guī) 模的改造。 3.4.1 塊式制動器 塊式制動器一般都是閘塊壓在提升機滾筒的制動輪上而產(chǎn)生制動力矩，出 于閘塊與制動輪的作用方式差別，塊式制動器有角移式、平移式和綜合式之分。 圖(a)是角移式塊閘的原理圖,兩個閘瓦塊始終繞基座上的固定鉸接點轉(zhuǎn)動， 故名為角移式。當制動動力向上拉三角塊杠桿時，杠桿的聯(lián)動會產(chǎn)生連桿拉力， 從而迫使塊閘壓向制動輪，產(chǎn)生制動力；當外動力使三角塊向下壓時，連桿的 壓力則使塊閘分離開制動輪，即達到松閘的目的。 圖(b)是常見平移式塊閘的原理圖，兩個閘瓦始終由一連桿在其中心鉸接， 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 27 連桿的另一端則與基座鉸接。兩個閘瓦塊的端頭用杠桿系統(tǒng)約束起來，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輪，從而產(chǎn)生制動 力；當三角塊杠桿下放時，各連桿內(nèi)部的壓力迫使閘塊與制動輪分離。由于閘 塊是在連桿轉(zhuǎn)動時壓向制動輪的，故閘塊是整體平移運動，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機構(gòu)，但閘塊壓向制動輪的運動都是靠角移 杠桿帶動的，所以綜合式塊閘是介于角移式和平移式之間的一種閘塊。 塊式制動器原理如圖 3-1 所示：制動力源制動力源 工 作 制動 彈 簧工 作 制動 缸 安 全 制動 缸塊 式 制 動 器 力 學 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 3-1 塊式制動器原理 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 28 3.4.2 盤式制動器 盤式制動器是為了克服塊式制動器的可靠性不高的缺點而發(fā)展的新型制動 裝置，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的提升機或提升絞車都使用了盤式制動器.盤式制動器具 有以下：制動力矩可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整； 制動系統(tǒng)空行 程小、動作快、響應速度快、靈敏度高；重量輕，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊； 通用性好，可通過改變盤形閘的數(shù)量來滿足不同絞車的制動要求； 安全 可靠性高，多副盤形閘同時工作，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；而且傳動環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓斷電等)均可自動施 閘。 盤式制動器都是依靠碟形的預壓縮恢復張力使閘塊壓向制動盤，從而產(chǎn)生 制動力矩；當松閘時，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動活塞后移并壓縮碟 形彈簧，帶動閘瓦離開制動盤，從而實現(xiàn)松閘。 目前國內(nèi)外提升機使用的盤式制動器形式多樣，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。 盤式制動器原理如圖 3-2 所示： 圖 3-2 盤式制動器原理圖 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 29 目前，國內(nèi)進口的安全盤式制動器主要來自德國、法國。各國生產(chǎn)的盤式 制動器原理上基本相同，都是碟簧上閘、液壓松閘，高壓油通過液壓泵站產(chǎn)生， 但是結(jié)構(gòu)上有些差異，從而性能也略有不同。 3.5 盤式制動器的結(jié)構(gòu)及工作原理 3.5.1 盤式制動器的布置方式 盤式制動器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動力矩是靠盤瓦沿軸向兩側(cè) 壓向滾筒上的制動盤而產(chǎn)生的。為了使制動盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附 加軸向力，因而盤式制動器都成對地裝設使用，每一對盤式制動器叫做一副， 如圖所示。根據(jù)所需制動力矩的大小，一臺提升機可以同時布置兩副四副或更 多副盤式制動器。 盤式制動器的布置方式如圖 3-3 所示：A管 B管 A管 B管A管 B管（ a） (b)(c) 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 30 圖 3-3 盤式制動器的布置圖 3.5.2 盤式制動器的結(jié)構(gòu) 盤式制動器的結(jié)構(gòu)如圖所示。兩個制動油缸 3 位于滾筒制動盤的兩側(cè)，均 裝在支座 2 上。支座 2 為整體鑄鋼件，一副盤式制動器通過支座及墊板 1 用地 腳螺栓固定在基座上。制動油缸 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 移動。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。在使用中當閘瓦磨損或閘瓦與制動盤的間隙 過大時，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)，在擰動螺釘 7 時不致使柱塞 13 轉(zhuǎn)動， 以便調(diào)整閘瓦間隙。壓向制動盤的制動力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動力，靠 線油缸內(nèi)充入油液而向右推動活塞 5，壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。 螺釘 12 是放空氣用的。在第一次向制動油缸 3 充油，或在使用中發(fā)現(xiàn)送 閘的時間教長時，可將放氣螺釘 12 旋松，把制動油缸中的空氣排出，以免影 響制動油缸的正常工作。 塞頭 20 是排油用的。在使用中制動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，應避免滲出的油玷污閘瓦及制動盤。 盤式制動器的結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示： 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 31 圖 3-4 盤式制動器的結(jié)構(gòu)圖 3.6 制動器的設計計算 滾筒直徑：4.55 米 3.6.1 確定在工作狀態(tài)下所需要的制動力 盤式制動器的基本參數(shù)如表 3-1 所示： 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 32 表 3-1 盤式制動器的基本參數(shù) 確定工作所需要的制動力 導輪直徑 4.5dT米 制動盤的平均直徑 0B米 制動器數(shù)量 1Z 天輪徑 4.6ds米 閘瓦與閘盤摩擦系數(shù) 20 鋼繩與滾筒摩擦系數(shù) 1.5 包角 08374 (1) 工作參數(shù) 提升高度 59.米 提升速度（提物） 1/米 秒 有效載物（提物） 32.噸 (2) 超載計算 1) 質(zhì)量的確定 提升鋼絲繩懸垂長度： 提升：在井下 162.4L米 在井上 3米 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 33 尾繩懸垂長度： 提升時：在井下 213.7L米 在井上 46米 主繩位重量 9.08 千 克 /米 鋼絲繩根數(shù) 1Z 尾繩單重量 4. 千 克 /米 繩數(shù) 24 鋼絲繩重量 S121233340.57.80.279ssLgZLgZS噸噸 噸 噸 噸 噸 (從主導輪到導向輪鋼絲繩重量)316.08421噸 鋼絲量 120.SU噸 有效重 35N噸 空箕斗 4.噸 2) 運行載荷 載重 132.7aU噸 無載重 05b噸 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 34 3) 天輪主導輪電機轉(zhuǎn)子和聯(lián)軸節(jié)的變位重量計算 A、天輪 數(shù)量 Z=8 天輪直徑 4.6sd米 慣性矩 2975J噸 米 相對鋼絲繩中心的變位重量 241.8/sssJGd噸（ ） Z 個天輪重量 14.9sGZ噸 B、主導輪 按主導輪中心 計算直徑 .5dT米 慣性矩 213J噸 米 變?yōu)橹亓?24.697/TGd噸（ ） 電機轉(zhuǎn)子慣性矩 21.J噸 米 變位重量 24.7/Md噸（ ） 4) 運動部分的重量如表 3-2 所示： 表 3-2 礦井提升機的部分工件重量 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 35 項目 有效載重（噸） 無效載重（噸） 鋼絲繩 1S23.1 23.1 鋼絲繩 222.9 22.9 有效載荷 N32.5 32.5 提升容器 FWG40.25 40.25 天輪 sZ14.49 14.49 主導輪 T25.697 25.697 電機轉(zhuǎn)子 M5.494 5.494 滾筒與天輪之間繩 Ss4.211 208.89總重量 2 176.39 鋼絲繩滑動極限的計算： A、下降時加速度 21( FW)(1)sGSeUag 2 40.5.932.79.81(74(.6米 /秒 B、提升時加速 1122( F)()WsGSeUea g 2 40.5.9(32.79).81(74)(.). 米 /秒 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 36 C、空運行時加速度 123( F)()sGSeag 2 40.5.99.81(74)(.2). 米 /秒 圍包角 0183. 9e 表 3-3 鋼絲繩與摩擦輪包圍角基本參數(shù) 弧度 10.25 圍包角 角度 e 175 0.97 2.15 180 1.00 2.19 185 1.03 2.24 190 1.05 2.29 195 1.08 2.34 200 1.11 2.39 205 1.14 2.45 210 1.17 2.50 215 1.20 2.56 220 1.22 2.61 5) 相對于滾筒軸中心制動力的確定 A、運動制動力 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 37 制動安全系數(shù) 3FSUg倍 因此： 32.79816F最 小 千 牛 頓 下降時工作超載的情況所需要的制動減速度 1 2.5Ffgm米 /秒 所以： 2.5.08.93.781634FU最 小 千 牛 頓 工作制動所允許的最小制動力 F最 小 =963千 牛 頓 B、安全制動力 sch a、下降時減速度 ，制動力11schF 極限值 1 2.5sch米 /秒 米 秒 （鋼絲繩滑動極限）10.9 1schFmUg 極限值： .528.3.7981634千 牛 頓 1230.9.2.sch千 牛 頓 千 牛 頓 b、提升時的加速度 減速度 ，制動力2sch2schF 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 38 極限值 （鋼絲繩滑動極限）220.9sch 1mUg 2. c、空載時加速度： 減速度 ，制動力3sch3schF 極限值 （鋼絲繩滑動極限） 32schmSUg .5176.390.818千 牛 頓 d、極限值 1634schschFKNF 12323468059schsch千 牛 頓千 牛 頓千 牛 頓千 牛 頓 由于上述的要求不能被滿足，所以使用了安全制動器以保證對于所有的提 升機工作方式采用 的恒定減速度。 2.5米 /秒 C、作為停車閘的安全制動器 （制動器安全系數(shù)） 3SsFUg 因此： 2.798163S千 牛 頓 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 39 3.6.2 確定制動器數(shù)量 (1) 確定使用 8SM7622 型盤式制動器 釋放空間：最小 1 毫米 最大 2 毫米（需要調(diào)節(jié)） 制動力發(fā)生器裝置的彈性拉力包括效率 最大釋放間距 max14F千 牛 頓 最小釋放間隙 in0千 牛 頓 整個隙釋放力 i8L千 牛 頓 活塞直徑 .5d厘 米 活面積 24LdA 26.7LA厘 米 制動盤直徑(mm)參數(shù)如表 3-4 所示： 表 3-4 制動盤直徑參數(shù) 制動器直徑尺寸 350 400 410 450 460 500 560 630 700 注：括號內(nèi)為非優(yōu)先選用尺寸 (2) 確定制動閘的數(shù)量 Z 工作制動閘所需要的制動力 min963F千 牛 頓 取 min24.5.10FTBdZ10Z *制動裝置之規(guī)定 E27L41119 工作制動閘和安全制動閘可以作為停車制動使用，它們相對鋼絲繩中心的 工作制動力 和安全制動力FS 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 40 5.0112496FS千 牛 頓 靜態(tài)安全系數(shù) 3.02.78FUg 在超負荷下降時，工作制動閘產(chǎn)生的制動減速速度為： 2219632.1./1.5/0Fam米 秒 米 秒 (3) 安全制動控制器 安全制動閘使提升機在任何工作狀態(tài)下其減速度保持在 恒定不變， 2./米 秒 這個值低于第一部分中使用鋼絲繩滑動的減速度。 21.5/米 秒 制動控制器保證鋼絲繩有效直徑所需要的制動力。 準確的減速度 1 2032.7981.54/schsFUgm米 秒 (4) 如果一個制動器發(fā)生了故障，根據(jù) TSA 超載運行的靜態(tài)安全系3.976 數(shù) 至少要達到 1.5，其減速度應符合下面之說明。 下表為提升機工作狀態(tài)下的參數(shù)如圖 3-5 所示： 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 41 表 3-5 提升機工作狀態(tài)下的參數(shù) 工作狀態(tài) 下降負載 提升負載 空箕斗 減速度 sch 超載 U 質(zhì)量 m 安全制動力 schF 21.5米 /秒 32.7 噸 2089 噸 634 千牛頓 1schmUg 21.5米 /秒 32.7 噸 2089 噸 634 千牛頓 1schmUg 21.5米 /秒 02 噸 17639 噸 262 千牛頓 2schmUg 1) 工作制動 工作制動的制動力 968720FKN 靜態(tài)安全系數(shù) .1532.SUg 下降時的減速度 2187.98 .64/0Fam米 秒 2) 用作固定閘的安全制動閘 制動力 2FSKN 靜態(tài)安全系數(shù) .715 3) 在安全制動的情況下制動控制器能對制動器的故障進行補償。根據(jù)第 三節(jié)計算，下降運行時，安全制動所需要的最大制動力為 634 千牛頓，由于她 比總的有效制動力 872 千牛頓要小，它可以由制動控制器進行調(diào)節(jié)。 (5) 如果減速度達不到 ，就要預先調(diào)節(jié)安全制動力，使它達到第 21.5/米 秒 3 節(jié)中對下降運行計算得到的保險制動力 ，這樣它才能正?？刂?。634schFKN 河南理工大學萬方科技學院 2012 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 42 利用恒定制動力可以得到如下的減速度值如表 3-6 所示： 表 3-6 在恒定制動力下提升的減速度 工作狀態(tài) 下降負載 提升負載 空載 超載 U 質(zhì)量 m 安全制動閘的制 動力 1schF 減速度 1scha 32.7 噸 20889 噸 634 千牛頓 12 .5schFUgm米 /秒 32.7 噸 20889 噸 634 千牛頓 12 4.57schFUgm米 /秒 02 噸 17639 噸 634 千牛頓 213.6schFUgm米 /秒