[工程科技]多绳摩擦轮提升系统的动力学研究与设计修改2.ppt

多绳摩擦式提升系统的动力学研究与设计 李玉瑾 中煤国际工程集团 北京华宇工程有限公司 主要内容 概述 提升钢丝绳弹性振动方程的求解与钢丝绳动张力解析解计算 在恒定加速度激励下提升钢丝绳动张力的计算 可控起动设计 可控安全制动设计 摩擦式提升机的防滑安全设计 国外实验对理论的验证 结论 概述 摩擦式提升机是矿山重要的固定设备之一，它担负着矿井的煤炭、矸石、人员、各种材料和设备的提升和运送任务，是矿井生产中极为重要的一个环节。摩擦式提升机是依靠钢丝绳与摩擦轮衬垫间的摩擦力来传递动力的，它存在着摩擦传动失效（打滑）的问题。国内在进行摩擦式提升机设计时一般都把提升钢丝绳看作刚体，而实际上提升钢丝绳是一个弹性体，在提升机加、减速或紧急制动时，钢丝绳会储存或释放能量，产生很大的动应力波动，造成提升容器剧烈震荡，这会导致摩擦传动的失效，国内已发生了许多次严重的打滑和跑车事故，造成了极其重大的经济损失。 概述 本文的目的是在弹性动力学的基础上，弄清提升机在加速、减速和紧急制动过程中钢丝绳的动张力、提升机的防滑安全及可控起动和可控制动特性，有效限制或消除钢丝绳的弹性振动，减小钢丝绳动张力，以便对提升机系统进行优化设计，增加提升机运行的可靠性和经济性。 提升钢丝绳弹性振动方程的求解 与钢丝绳动张力解析解计算 提升钢丝绳弹性振动方程的求解 与钢丝绳动张力解析解计算 提升钢丝绳弹性振动方程的求解 与钢丝绳动张力解析解计算 提升钢丝绳弹性振动方程的求解 与钢丝绳动张力解析解计算 提升钢丝绳弹性振动方程的求解 与钢丝绳动张力解析解计算 在过去的设计中提升机的加速度和减速度一般为恒定值，给定提升机加速阶段的运行时间为T，正常运行速度为V，则a（t）=am=V/T，并忽略阻尼，将a(t)代入式 在恒定加速度激励下提升钢丝绳动张力的计算 在恒定加速度激励下提升钢丝绳动张力的计算 在恒定加速度激励下提升钢丝绳动张力的计算 在恒定加速度激励下提升钢丝绳动张力的计算 由左式可以看出，在恒定加速度激励下提升钢丝绳动张力约为按刚体动力学计算2倍，这么大的动张力足以导致摩擦传动失效，大大降低了摩擦提升的可靠性，因此，必须对摩擦式提升的动力学和防滑安全可靠性进行深入研究。 可控启动设计 传统的交、直流驱动的提升机的起动加速度曲线为阶跃特性，起动时加速度从零突然上升到最大，加速度的变化率是不可控的，起动冲击值很大，这样就使得提升钢丝绳的动张力也很大。在冲击限制设计设计中提升机的起动加速度从零开始沿某一给定的直线或曲线缓慢上升到最大，加速度的变化率是可控的。随着冲击的减小，钢丝绳的动应力响应值也逐渐减小。为了限制起动冲击，有效地限制或消除提升钢丝绳的振动，研究发现采用梯形、正弦形、抛物线形和三角形加速度控制曲线，均可取得很好的冲击限制特性。由于采用梯形加速度控制曲线时钢丝绳的动张力最小，因此，我们重点研究在梯形加速度激励下钢丝绳动张力特性。 可控启动设计 可控启动设计 可控启动设计 可控启动设计 可控启动设计 可控启动设计 可控启动设计 可控安全制动设计 目前，摩擦式提升机使用的液压站主要有恒力矩制动和恒减速制动的液压站。对于采用二级制动的恒力矩制动的液压站，理想的油压特性和制动力矩特性如图所示，其中（t1-t0）段的时间应该是可控的，回油的液压阀均应安装监视保护，以确保液压阀回油路始终畅通，液压站的回油系统应按可靠性理论设计，系统的可靠度应大于99.9%。 可控安全制动设计 图中t0为制动器由保护回路断电时起至闸瓦接触到制动盘的空动时间，t1-t0为制动力矩建立时间，t2-t1为一级制动时间，P1为一级制动油压，Pt为制动器闸瓦贴制动盘油压，MZ1为一级制动力矩。《规程》规定的空动时间≤0.3s，而国产大型提升机液压站的制动力矩建立时间≤0.2s，这样在紧急制动时会造成提升钢丝绳的剧烈振动，并产生钢丝绳的滑动现象。 可控安全制动设计 此外国产大型提升机液压站还存在：液压制动系统的可靠度低；液压元件不过关，经常出现漏油和卡堵现象；关键阀的动作未进行监视和连续诊断，保护功能不完善等问题，从而导致一些矿井近期频繁发生重大的跑车和过卷事故。 可控安全制动设计 为了防止下放重载紧急制动过程中出现的钢丝绳打滑事故，制动力矩的建立时间应该是可控的，为了有