礦井多繩摩擦提升ppt課件.ppt

1、繩摩擦提升,由于礦井深度和產(chǎn)量的不斷增加，纏繞式提升機(jī)的卷筒直徑和寬度也隨之加大，使得提升機(jī)卷筒體積龐大而笨重，給制造、運(yùn)輸、安裝等帶來很大的不便。為了解決這個(gè)問題，1877年法國人戈培提出將鋼絲繩搭在摩擦輪上，利用摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來帶動(dòng)鋼絲繩，以實(shí)現(xiàn)提升容器的升降，這種提升方式稱之為摩擦提升。,Question:多繩摩擦提升為何會(huì)產(chǎn)生?SKT,1,但是，單繩摩擦式提升機(jī)只解決了提升機(jī)卷筒寬度過大的問題，而沒有解決卷簡直徑過大的問題。因?yàn)槿拷K端載荷由一根鋼絲繩承擔(dān)，故鋼絲繩直徑很大。從而摩擦輪直徑也很大(D80d)，因此就出現(xiàn)了用多根鋼絲繩代替一根鋼絲繩的多繩摩擦提升機(jī)。這樣，由

2、于終端載荷由n根鋼絲繩共同承擔(dān)，使得每根鋼絲繩直徑變小，從而摩擦輪直徑也隨之變小。,2,圖7-1所示為多繩摩擦提升系統(tǒng)示意圖。采用多繩摩擦提升機(jī)，若鋼絲繩數(shù)目為n根，其鋼絲繩直徑與單繩提升機(jī)鋼絲繩直徑之間有如下關(guān)系： 同理，摩擦輪直徑之間的關(guān)系為：,(7-1),(7-2),Eg.,3,4,多繩摩擦提升機(jī)可分為井塔式和落地式兩種。 井塔式的優(yōu)點(diǎn)是：布置緊湊省面積，不需設(shè)置天輪，全部截荷垂直向下，井塔穩(wěn)定性好；鋼絲繩不裸露在雨雪之中，對摩擦系數(shù)和鋼絲繩使用壽命不產(chǎn)生影響。 其缺點(diǎn)是：井塔造價(jià)較高，施工周期較長，抗地震能力不如落地式；井塔式系統(tǒng)為了保證兩提升容器的中心距離和增大鋼絲繩在摩擦輪上的圍抱

3、角，可設(shè)置導(dǎo)向輪。但與此同時(shí)卻增加了提升鋼絲繩的反向彎曲，縮短了提升鋼絲繩的使用壽命。,Question: 同井架式相比,井塔式有何優(yōu)、缺點(diǎn)？,5,多繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)： (1)主軸裝置 圖7-3所示是多繩摩擦提升機(jī)的一種主軸裝置圖。主軸法蘭盤(或輪數(shù))與摩擦輪輻采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，借助螺栓壓緊輪輻與夾板間的摩擦力傳遞扭矩。這種結(jié)構(gòu)便于拆裝及運(yùn)輸，但制造要求較高，軸向兩法蘭盤間的尺寸與摩擦輪輪幅尺寸應(yīng)吻合，以便于連接。摩擦襯墊用倒梯形截面的壓塊把襯墊固定在筒殼上。,6,7,(2)減速器為了消除機(jī)器傳給井塔的振動(dòng)，有些井塔式摩擦提升機(jī)采用彈簧基礎(chǔ)減速器，如圖7-4所示。 (3)深度指示

4、器多繩摩擦提升機(jī)為了補(bǔ)償鋼絲繩蠕動(dòng)和滑動(dòng)對深度指示器位置的影響，設(shè)置了深度指示器自動(dòng)回零裝置。 (4)尾繩懸掛裝置多繩摩擦提升設(shè)備一般均有尾繩，為了在使用圓尾繩時(shí)避免打結(jié)，在罐籠底部下方設(shè)有尾繩懸掛裝置。,8,圖7-4 彈性基礎(chǔ)共軸減速器 1-高速軸；2-高速小齒輪；3-高速大齒輪；4-高速軸套；5-彈性軸；6-減震器7-彈簧機(jī)座；8-低速小齒輪；9-低速軸套；10-輸出軸；11-剛性聯(lián)軸節(jié)；12-低速大齒輪,?,9,第二節(jié) 摩擦提升傳動(dòng)原理及防滑,一、傳動(dòng)原理 多繩摩擦提升運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算基本上與單繩纏繞式提升相同，不同的是摩擦提升動(dòng)力的傳遞是依靠摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)的，其工

5、作的可靠性取決于提升鋼絲繩與摩擦襯墊之間是否有足夠的摩擦力。,10,根據(jù)柔索傳動(dòng)的歐拉公式可知如圖7-5所示，在極限狀態(tài)下，摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩張力的比值為： 式中：F1為重載側(cè)鋼絲繩張力； F2為輕載側(cè)鋼絲繩張力； 為鋼絲繩與襯墊之間的摩擦系數(shù)，通常取=0.2； 為鋼絲繩在摩擦輪上的圍抱角，rad。,(7-3),11,在式(7-3)兩邊各減去F2，則有： 式(7-4)的左邊為摩擦輪兩側(cè)的張力差，它是產(chǎn)生滑動(dòng)的力。等式右邊是整個(gè)圍抱弧上產(chǎn)生的極限摩擦力，它是阻止滑動(dòng)的力，即摩擦提升的牽引力。 當(dāng)式(7-4)左邊的值大于右邊的值時(shí)，鋼絲繩與摩擦輪將產(chǎn)生相對滑動(dòng)，這是不允許的。為了提升工作的安全可靠。

6、在極限狀態(tài)下，必須有F1-F2 F2(e-1)，把此式改寫成等式則有：,(7-4),12,或： 式中：為防滑安全系數(shù)。 防滑安全系數(shù)可分為靜防滑安全系數(shù)和動(dòng)防滑安全系數(shù)。煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，靜防滑安全系數(shù)j1.75;動(dòng)防滑安全系數(shù)dl.25。 式(7-5)中的F1和F2只考慮靜載荷時(shí)，其防滑安全系數(shù)即為靜防滑安全系數(shù)，可表示如下：,(7-5),13,(7-6),(7-7),若式(7-5)中的F1和F2不僅考慮靜載荷而且還考慮了動(dòng)載荷(慣性力)，則其防滑安全系數(shù)即為動(dòng)防滑安全系數(shù)，如下式表示：,14,在某些情況下，如下放載荷或進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，計(jì)算防滑安全系數(shù)的式(7-6)和式(7-7)應(yīng)改寫為

7、： 或 以上各式中：Fjx為下放側(cè)靜張力；Fjs為上升側(cè)靜張力；ms為上升側(cè)運(yùn)動(dòng)部分總質(zhì)量；mx為下放側(cè)運(yùn)動(dòng)部分總質(zhì)量；a為加速度或減速度。,(7-8),(7-9),15,二、防滑驗(yàn)算 多繩摩擦提升的主要矛盾就是防滑。因此，在選型設(shè)計(jì)中，必須進(jìn)行防滑驗(yàn)算，以保證提升工作的安全可靠。而防滑驗(yàn)算就是采用式(7-6)，(7-7)或(7-8)，(7-9)來計(jì)算靜、動(dòng)防滑安全系數(shù)的大小，看是否符臺(tái)煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。,16,現(xiàn)以幾種不同的情況來分析防滑安全系數(shù)的變化規(guī)律。 (一)提升載荷，等重尾繩系統(tǒng) 對于提升載荷，式(7-6)和式(7-7)所表示的函數(shù)關(guān)系可用圖7-6表示。 為了簡便，以三階段速度

8、圖來表示。 1靜防滑安全系數(shù) 由圖7-6可知，靜防滑安全系數(shù)的變化規(guī)律為一平行于時(shí)間軸的直線abcd，即在一個(gè)提升循環(huán)過程中，在任何階段的值均相等。,17,18,可用計(jì)算式表示如下： 式中：Q為一次提升載荷質(zhì)量；Qz為提升容器質(zhì)量； p為提升鋼絲繩每米重力；Hc為提升鋼絲繩最大垂懸長度； x，s為容器運(yùn)行阻力系數(shù)， xs，箕斗提升取0.075，罐籠提升取0.1； n為提升鋼絲繩根數(shù)；k為礦井阻力系數(shù)，k12,(7-10),19,2動(dòng)防滑安全系數(shù) 在圖7-6中，動(dòng)防滑安全系數(shù)的變化規(guī)律為折線efbcgh，可見，動(dòng)防滑安全系數(shù)的最小值在加速階段ef。所以，對等重尾繩系統(tǒng)，提升載荷時(shí)，靜防滑可在任何

9、階段中任何工況點(diǎn)驗(yàn)算，動(dòng)防滑可在加速階段中任何工況點(diǎn)驗(yàn)算。計(jì)算式表示如下： 式中：ms為上升側(cè)總質(zhì)量；mx為下放側(cè)總質(zhì)量。,20,在導(dǎo)向輪側(cè)下放比在導(dǎo)向輪側(cè)上提更容易產(chǎn)生動(dòng)態(tài)滑動(dòng)，故將導(dǎo)向輪放在下放側(cè)計(jì)算。提升載荷加速階段可能出現(xiàn)的滑動(dòng)為反向滑動(dòng)，如圖7-7所示。,21,(二)提升載荷，重尾繩系統(tǒng) 1靜防滑安全系數(shù) 由圖7-8可知，靜防滑安全系數(shù)的變化規(guī)律為折線abcd，且在d點(diǎn)，即提升終了點(diǎn)有最小值。其計(jì)算式表示如下： 式中：Hk為容器卸載位置至摩擦輪中心的距離，m；H為提升高度，m；Hh為尾繩環(huán)高度，m；n為尾繩根數(shù)；,(7-14),22,23,2.動(dòng)防滑安全系數(shù) 由圖7-8可知，動(dòng)防滑安

10、全系數(shù)的變化規(guī)律為折線efbcgh，且在f點(diǎn)有最小值?？砂聪率接?jì)算： 式中：H為加速開始至終了時(shí)的距離。 由圖7-8可知，提升載荷，重尾繩系統(tǒng)靜防滑安全系數(shù)只驗(yàn)算d點(diǎn)工況值，動(dòng)防滑安全系數(shù)只驗(yàn)算f點(diǎn)工況值。,24,但是在某些情況下，對于重尾繩系統(tǒng)，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的變位質(zhì)量不很大時(shí)，防滑安全系數(shù)在f點(diǎn)的值大于其在d點(diǎn)的值，這樣，當(dāng)靜防滑安全系數(shù)大于1.75時(shí)，動(dòng)防滑安全系數(shù)一定能滿足要求，不用再驗(yàn)算動(dòng)防滑安全系數(shù)了。 這表明了重尾繩系統(tǒng)改善了動(dòng)防滑條件，這就說明了前面所述的，不采用等重尾繩而采用重尾繩系統(tǒng)的意義所在。,25,(三)下放載荷，等重尾繩系統(tǒng) 1靜防滑安全系數(shù) 由圖7-lO可知，靜防滑安全

11、系數(shù)的變化規(guī)律亦為一平行于時(shí)間軸的直線abcd，所以，在一個(gè)提升循環(huán)過程中任何階段的靜防滑安全系數(shù)值均相等，即為常數(shù)。可用下式計(jì)算：,(7-16),26,27,2動(dòng)防滑安全系數(shù) 由圖7-10可知，動(dòng)防滑安全系數(shù)的變化規(guī)律亦為折線 efbcgh 。動(dòng)防滑安全系數(shù)的最小值在減速階段gh。所以，對等重尾繩系統(tǒng),下放載荷時(shí)，靜防滑在任何階段中任何工況點(diǎn)驗(yàn)算，動(dòng)防滑可在減速階段中任何工況點(diǎn)驗(yàn)算。計(jì)算式表示如下：,(7-17),28,(四)下放載荷重尾繩系統(tǒng) 1靜防滑安全系數(shù) 由圖7-11可知，靜防滑安全系數(shù)的變化規(guī)律為一向上傾斜的直線abcd ,在下放開始時(shí)的a點(diǎn)有最小值，故靜防滑安全系數(shù)可以a點(diǎn)工況驗(yàn)

12、算。其驗(yàn)算計(jì)算式如下：,(7-20),29,30,2動(dòng)防滑安全系數(shù) 由圖7-11知?jiǎng)臃阑踩禂?shù)的變化規(guī)律為一折線efbcgh，在減速開始時(shí)的點(diǎn)g有最小值，故防滑安全系數(shù)可以g點(diǎn)工況驗(yàn)算，其計(jì)算式如下： 式中：H為減速開始至終了時(shí)的距離。,(7-21),31,下放載荷減速階段可能出現(xiàn)的滑動(dòng)為超前滑動(dòng)，即提升鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)速度大于摩擦輪繩槽處的線速度，如圖7-12所示。,(7-22),32,對于下放載荷緊急制動(dòng)狀態(tài)的防滑驗(yàn)算，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，下放額定載荷時(shí)，其減速度a31.5ms2，而且，其最大減速度不得超過鋼絲繩的滑動(dòng)極限。下放載荷緊急制動(dòng)減速度應(yīng)按最大減速度滑動(dòng)極限狀態(tài)驗(yàn)算?？紤]到緊急制動(dòng)是

13、偶發(fā)性的故我國設(shè)計(jì)部門把動(dòng)防滑安全系數(shù)取 l 來計(jì)算下放載荷，緊急制動(dòng)時(shí)的最大減速度值為： 式中：azmax為緊急制動(dòng)減速度。,(7-23),33,通過上述摩擦提升防滑驗(yàn)算可知，與防滑條件有關(guān)的參數(shù)主要有容器的質(zhì)量、加速度和減速度。 現(xiàn)將容器的質(zhì)量、提升加速度和減速度的確定方法簡述如下： (1)容器質(zhì)量的確定 防滑條件有靜防滑和動(dòng)防滑兩個(gè)條件，利用靜防滑條件求出的容器質(zhì)量稱為容器靜防滑質(zhì)量；利用動(dòng)防滑條件求出的容器質(zhì)量稱為容器動(dòng)防滑質(zhì)量。下面僅以等重尾繩雙容器提升系統(tǒng)為例。,34,容器靜防滑質(zhì)量的計(jì)算 據(jù)式(7-10)可計(jì)算容器靜防滑質(zhì)量Qzj如下： 容器動(dòng)防滑質(zhì)量的計(jì)算 式(7-11)可計(jì)算

14、容器動(dòng)防滑質(zhì)量Qzd如下：,(7-25),(7-24),35,(7-28),(7-27),(7-26),36,式(7-25)對于某一確定的系統(tǒng)，A，B和C均為常數(shù)，故式(7-25)表示在動(dòng)防滑條件下，容器動(dòng)防滑質(zhì)量與提升加速度之間的關(guān)系，加速度a1越大，容器動(dòng)防滑質(zhì)量越大。因此，在利用式(7-25)來確定容器動(dòng)防滑質(zhì)量時(shí)，必須先確定一個(gè)加速度a1。注意，加速度a1除了符合前述三個(gè)條件外，還要受容器動(dòng)防滑質(zhì)量的約束。,37,當(dāng)計(jì)算Qzj和Qzd。之后，比較兩值之大小，然后選取其中較大值者確定為容器防滑質(zhì)量Qzr，若提升容器自身質(zhì)量小于容器防滑質(zhì)量，則必須加配重。配重Q可如下計(jì)算： (2)加速度a

15、1的確定 如果按前述三個(gè)條件確定的加速度a1來計(jì)算容器動(dòng)防滑質(zhì)量的值過大(比容器自身質(zhì)量大很多)時(shí)，也可以先確定一個(gè)較合理的容器防滑質(zhì)量值，然后反算加速度a1的值，計(jì)算如下：,(7-29),38,應(yīng)該注意，用式(7-30)計(jì)算的加速度a1值必須符合前述關(guān)于加速度的三個(gè)條件。 (3)減速度a3的確定 可據(jù)式(7-22)和式(7-23)計(jì)算確定。,(7-30),39,第三節(jié) 多繩摩擦提升的若干問題,一、鋼絲繩與襯墊間的摩擦系數(shù) 近代摩擦理論與實(shí)踐表明, 庫倫定律只是在一定條件下才是合適的，在某些特定場合，例如對于礦井摩擦提升機(jī)的襯墊與鋼絲繩之間的摩擦，它不一定都成立(采用榆木或鋁合金襯墊時(shí))，或者

16、全部不成立而正好相反。 圖7-13和7-14表明摩擦系數(shù)與比壓和相對滑速之間的關(guān)系。,40,41,42,隨著比壓增加，摩擦系數(shù)降低，證明對于有油的鋼絲繩摩擦系數(shù)與接觸面的大小有關(guān)。而相對滑速與摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線則說明對于橡膠類襯墊，靜摩擦系數(shù)小于動(dòng)摩擦系數(shù)，但在一定范圍內(nèi)摩擦系數(shù)隨著相對滑速的增加而增加。 由于摩擦系數(shù)的這些特性，因而在給出摩擦系數(shù)時(shí)必須說明其測試條件。,43,二、襯墊比壓 當(dāng)鋼絲繩與襯墊間的比壓超過一定數(shù)值時(shí)，由于存在著蠕動(dòng)的緣故，襯墊將很快磨損。摩擦村墊的比壓按下式計(jì)算： 一般對于聚胺酯襯墊取比壓的允許值為2106MPa，PVC襯墊則取為1.4106MPa。,(7-31),

17、44,三、鋼絲繩張力的平衡 多繩提升中各鋼絲繩的張力往往難以保持一致，其原因是； 各繩的物理性質(zhì)不一致，彈性模量不等； 各繩槽的深度不等； 鋼絲繩的長短不一； 各鋼絲繩的滑動(dòng)不等； 鋼絲繩的蠕動(dòng)。 為了消除因鋼絲繩物理性質(zhì)不同而引起的張力差，最好使用連續(xù)生產(chǎn)的鋼絲繩。 為了改善各鋼絲繩張力的不平衡狀況，通常設(shè)置平衡裝置，表示在圖7-15中。,45,圖7-15 各種平衡裝置示意圖,46,圖7-16所示是螺旋液壓調(diào)繩器。 螺旋液壓調(diào)繩裝置，在張力平衡方面由于沒有解決密封問題，故只能實(shí)現(xiàn)提升鋼絲繩的靜平衡。在運(yùn)行維護(hù)及安全可靠性方面也存在著一些問題。 圖7-17所示為目前已在國內(nèi)100多個(gè)礦井使用的

18、XSZ型多繩摩擦提升機(jī)鋼絲繩張力自動(dòng)平衡首繩懸掛裝置 該裝置較好地解決了多繩摩擦提升機(jī)鋼絲繩的動(dòng)態(tài)平衡問題。該裝置的基本原理與螺旋液壓調(diào)繩裝置類似，但它解決了連通油缸的密封問題。因而實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩之間的動(dòng)平衡。,47,圖7-16 螺旋液壓調(diào)速器,48,圖7-17 張力自動(dòng)平衡懸掛裝置結(jié)構(gòu)圖 1楔形繩環(huán)；2中板；3上連接銷；4檔板；5壓板；6側(cè)板 7-連通油缸；8連接組件；9墊塊；10中連接銷；11換向叉； 12下連接銷,49,50,四、多繩提升的過卷安全裝置 為了防止多繩提升過卷而產(chǎn)生危害除了電氣保護(hù)以外，在井上、井下相應(yīng)過卷高度處安裝楔形木當(dāng)過卷時(shí)，安在罐籠上的罐耳進(jìn)入楔形罐道。擠壓罐道而使罐籠停止，如圖7-18所示。,51,五、提高防滑安全系數(shù)的措施 (1)研制摩擦系數(shù)高于0.25的襯墊材料。這是最理想