礦井提升機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-正文

1、.礦井提升機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)，是礦井提升系統(tǒng)的安全保障環(huán)節(jié)，對(duì)礦井提升生產(chǎn)效率和工作性能都有著重要意義。礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)由液壓站和制動(dòng)器兩部分組成，其制動(dòng)性能直接影響到提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性是礦井提升和安全運(yùn)行的重要保證。目前，提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)多采用盤式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力由液壓泵站提供。本文對(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中液壓站和制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)組成及工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，同時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，總結(jié)了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能的評(píng)判要求，以及影響制動(dòng)性能的主要因素。為了保證液壓泵站的安全運(yùn)行，便于操作人員掌握工作狀況，本文設(shè)計(jì)了提升機(jī)制動(dòng)控

2、制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：盤式制動(dòng)器；液壓站；安全精品.目錄1.引言11.1研究背景及意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀22.礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)32.1提升機(jī)液壓系統(tǒng)的組成與工作原理32.1.1液壓系統(tǒng)的組成32.1.2液壓系統(tǒng)工作原理42.1.3液壓系統(tǒng)重要參數(shù)52.2提升機(jī)盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理62.2.1盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)62.2.2盤式制動(dòng)器工作原理72.3制動(dòng)性能及其影響因素72.3.1制動(dòng)性能72.3.2影響制動(dòng)性能的因素92.4系統(tǒng)硬件部分102.5系統(tǒng)軟件部分113.結(jié)語12參考文獻(xiàn)14致謝16精品.1.引言1.1研究背景及意義在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中礦井提升機(jī)是十分關(guān)鍵及重要的設(shè)備之一，其主要功

3、能是提升礦物以及升降人員，擔(dān)負(fù)著采礦生產(chǎn)活動(dòng)正常運(yùn)行的重要任務(wù)，占有極其重要的地位。提升機(jī)在運(yùn)行時(shí)的安全性及可靠性是由其制動(dòng)性能的優(yōu)劣決定的。在工作運(yùn)行過程中礦井提升設(shè)備遇到故障，而沒有采取有效地緊急制動(dòng)措施，這種情況將導(dǎo)致的后果不僅是提升機(jī)設(shè)備自身損壞，而且極大的可能會(huì)造成人員傷亡的嚴(yán)重事故。根據(jù)以往提升機(jī)出現(xiàn)故障事故的不完全統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，60%以上的提升故障都是由于制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題而造成的。國(guó)內(nèi)煤礦到目前為止因?yàn)樘嵘龣C(jī)制動(dòng)系統(tǒng)故障而造成嚴(yán)重事件的例子有相城煤礦中的主斜井提升機(jī)就是由于制動(dòng)系統(tǒng)在緊急制動(dòng)過程中產(chǎn)生的制動(dòng)力矩過大，斷繩事件多次出現(xiàn)；而石臺(tái)煤礦主井的提升機(jī)上由于沒有及時(shí)保養(yǎng)清理，

4、其制動(dòng)盤出現(xiàn)過多的油污，導(dǎo)致在緊急制動(dòng)過程中產(chǎn)生的制動(dòng)力矩過小，在工作運(yùn)行中致使重載箕斗墜入井底，導(dǎo)致了生產(chǎn)不能正常進(jìn)行及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)在礦井提升機(jī)完成制動(dòng)作用，主要是靠液壓站及制動(dòng)器兩部分共同作用完成的。液壓站與制動(dòng)器的完美配合，及時(shí)有效地完成提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)正常的工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)和調(diào)繩的功能。提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能的優(yōu)劣直接影響提升機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。在緊急制動(dòng)過程中，若盤式制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩超標(biāo)，緊急時(shí)的減速度超過規(guī)定的自然減速度，提升系統(tǒng)中的鋼絲繩將會(huì)發(fā)生松繩現(xiàn)象，這種情況會(huì)引起沖擊斷繩及跑車的嚴(yán)重事故；相反使制動(dòng)力矩過小，在限定的距離中不能使提升系統(tǒng)停止運(yùn)行，這樣會(huì)導(dǎo)致提

5、升機(jī)的過卷過放的嚴(yán)重事故。影響礦井提升機(jī)制動(dòng)性能的因素有很多，如制動(dòng)盤的碟形彈簧剛度，閘瓦間隙，油壓，溫度變化，工作腔殘壓，閘瓦摩擦系數(shù)，制動(dòng)盤偏擺度等，在緊急制動(dòng)過程中制動(dòng)引起的抖動(dòng)同樣是需要解決的制動(dòng)振動(dòng)和噪聲中的一個(gè)問題，如果處理不好將會(huì)導(dǎo)致重大的質(zhì)量問題。因此，為保證提升設(shè)備能夠安全可靠地運(yùn)行工作，除了在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)外，最重要的是在于優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)使其制動(dòng)系統(tǒng)能夠進(jìn)行及時(shí)精密有效地控制，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)候，可以依賴于優(yōu)秀的制動(dòng)性能進(jìn)行減速停車，使事故發(fā)生的情況減少，更好的情況就是避免發(fā)生事故，以保證煤礦生產(chǎn)的安全性。根據(jù)相關(guān)研究得出，與提升機(jī)制動(dòng)性能相關(guān)的因素很多而且復(fù)

6、雜，并且有可能在不同的工況下產(chǎn)生一定的變化，因此在深入理解并分析提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)影響制動(dòng)性能的重要參數(shù)進(jìn)行分析，建立制動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并利用軟件完成動(dòng)力學(xué)仿真分析，為完善制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能提供優(yōu)化方法與依據(jù)。因此，開展對(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真分析及試驗(yàn)研究，可及時(shí)檢查出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并進(jìn)行完善，防患于未然。精品.1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀礦井提升機(jī)的盤式制動(dòng)器在國(guó)外獲得了良好的發(fā)展，液壓盤式制動(dòng)器的泄漏情況改善很多，同時(shí)改良了制作閘瓦的材料，獲得更好的摩擦系數(shù)以及在高溫情況下的耐磨性能高，因此在礦井提升機(jī)中通常都是使用液壓盤式制動(dòng)器，在緊急制動(dòng)控制方式上，對(duì)其進(jìn)行安全制動(dòng)時(shí)通

7、常采用分級(jí)制動(dòng)，一般使用二級(jí)制動(dòng)，為了到達(dá)更好的制動(dòng)性能，甚至采用三級(jí)制動(dòng)的方式，這樣提高了礦井提升機(jī)制動(dòng)性能，達(dá)到了提升貨物和升降員工的使用要求。同時(shí)，國(guó)外的提升機(jī)制造公司在新的提升機(jī)設(shè)計(jì)制造中不斷更新采用各種高新技術(shù)來提高提升機(jī)的整機(jī)性能以及安全性能。運(yùn)用的新技術(shù)有：采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)與控制的技術(shù)準(zhǔn)確性更高，更加有效，提高的提升設(shè)備的自動(dòng)化水平，甚至不需要安排專門的值班員工在司機(jī)崗位；采用的液壓盤式制動(dòng)器性能更好并更新應(yīng)用了恒壓減速制動(dòng)的液壓系統(tǒng)控制方式，提升機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性和停車的精準(zhǔn)性得以提高；運(yùn)用功能齊全的礦井提升機(jī)運(yùn)行工況在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過在線監(jiān)測(cè)提升機(jī)運(yùn)行參數(shù)，不僅可以在超量時(shí)及時(shí)地進(jìn)

8、行報(bào)警，而且還可以進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)排除故障等。礦井提升機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在研制一種新提升機(jī)或者優(yōu)化現(xiàn)存的提升機(jī)時(shí)，總是首先考慮提升機(jī)運(yùn)行的安全性以及保證制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性要高。提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能是采礦企業(yè)安全及穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵保證，主要體現(xiàn)在一下兩點(diǎn)：一是制動(dòng)性能本身可靠性要高，發(fā)生故障機(jī)會(huì)非常低；二是當(dāng)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤后應(yīng)該能夠依據(jù)錯(cuò)誤的性質(zhì)及時(shí)采取一定措施進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，而且能夠?qū)⒐收系脑敿?xì)內(nèi)容進(jìn)行保存并在計(jì)算機(jī)上顯示出來，方便用戶迅速準(zhǔn)確地排除故障恢復(fù)生產(chǎn)。因此為確保其安全可靠地運(yùn)行，除了在對(duì)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)外，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)合理地選擇運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，以及在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)上應(yīng)

9、有較高的可靠性。礦井提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能的研究，直接關(guān)系到提升機(jī)的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)對(duì)于這類研究相對(duì)較少，近幾年才有一些科研人員運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)和動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)對(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。精品.對(duì)于礦井提升機(jī)，雖然進(jìn)行了機(jī)械和液壓系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，但是僅僅分析制動(dòng)油壓、閘瓦間隙和制動(dòng)力之間的關(guān)系，分析的因素比較局限；將液壓系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行耦合仿真，分析了制動(dòng)油壓、閘瓦摩擦系數(shù)對(duì)制動(dòng)性能的影響，影響制動(dòng)性能因素的分析比較單一；對(duì)制動(dòng)盤溫度仿真分析，得出溫度分布規(guī)律和溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，未深入分析影響溫度分布的因素。綜上所述，影響礦井提升機(jī)制動(dòng)性能的因數(shù)有很多，如制動(dòng)盤的碟形彈簧剛度、閘瓦間隙、

10、使用環(huán)境溫度變化、工作腔殘壓、閘瓦摩擦系數(shù)、制動(dòng)盤偏擺度等。在緊急制動(dòng)過程中出現(xiàn)的制動(dòng)引起的抖動(dòng)同樣是影響制動(dòng)性能的因素，如果不減小抖動(dòng)問題會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)性能不能滿足要求。對(duì)于影響提升機(jī)制動(dòng)性能各因素的分析，國(guó)內(nèi)外的研究大都是針對(duì)某一個(gè)參數(shù)進(jìn)行比較單一的仿真分析，沒有系統(tǒng)而全面的整體分析，特別是針對(duì)不同的工況下參數(shù)對(duì)制動(dòng)性能影響的分析更是少。為了解決礦井提升機(jī)在工作過程中出現(xiàn)的問題，特別是液壓系統(tǒng)的參數(shù)對(duì)礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的影響，這需要對(duì)制動(dòng)過程中影響制動(dòng)性能的各參數(shù)進(jìn)行分析，并建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。2.礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)在礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中，由液壓站和制動(dòng)器兩部分組成，由液壓系統(tǒng)產(chǎn)

11、生壓力控制盤式制動(dòng)器，完成提升機(jī)的制動(dòng)過程，因此液壓站和制動(dòng)器的可靠性能都對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的安全性具有決定性作用。進(jìn)一步了解制動(dòng)系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)和盤式制動(dòng)器的工作原理有助于深入了解分析影響制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能的因素。2.1提升機(jī)液壓系統(tǒng)的組成與工作原理2.1.1液壓系統(tǒng)的組成（1）油源部分：液壓系統(tǒng)中的兩套獨(dú)立工作的油源均是由粗、精過濾器、葉片泵、電機(jī)、調(diào)壓裝置及管件等組成，調(diào)壓裝置由電液比例溢流閥8和溢流閥7組成。為系統(tǒng)提供p=0.56.3mpa，q=14l精品.min-1的可調(diào)壓力油源，一用一備。（2）集油路裝置：集油路裝置由兩個(gè)相同的二位三通型電磁換向閥10、11，兩個(gè)相同的二位二通型電磁換向閥8、

12、9，彈簧蓄能器13和二級(jí)制動(dòng)溢流閥11等組成，為制動(dòng)系統(tǒng)的a、b管油路提供壓力油，緊急電延時(shí)二級(jí)制動(dòng)等功能。即th118c（2jk礦井提升機(jī)）型液壓站。該裝置上加裝一個(gè)油路塊及二位三通電磁閥14、單向閥、截止閥，即可為系統(tǒng)提供調(diào)繩油缸的離合功能，滿足2jtp礦井提升絞車的調(diào)繩功能。（3）出油過濾裝置：該裝置由精過濾器及管件等組成。2.1.2液壓系統(tǒng)工作原理（1）系統(tǒng)正常工作狀態(tài)：根據(jù)電控系統(tǒng)原理圖將相應(yīng)的電線接好后，啟動(dòng)與油泵相連的電動(dòng)機(jī)，從油泵輸出的液壓油經(jīng)過直動(dòng)型電磁比例溢流閥7流回油箱，當(dāng)接通兩個(gè)二位三通電磁換向閥，同時(shí)修改電磁比例閥7的輸入電流信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)中的油壓值就會(huì)跟隨電磁比例閥的

13、信號(hào)輸入的改變而變化，a、b管油壓將在p=0.56.3mpa間呈線性變化。進(jìn)而將盤式制動(dòng)器產(chǎn)生正壓力的改變，油壓值越低，制動(dòng)正壓力越大。在提升機(jī)正常工作的情況下，液壓系統(tǒng)中除了以上元件進(jìn)行工作以外，其余的液壓元件均不會(huì)有動(dòng)作。（2）系統(tǒng)緊急制動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)在設(shè)備運(yùn)行過程中需要實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入緊急制動(dòng)過程。液壓系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)3、電磁換向閥10、11，直動(dòng)型電磁比例溢流閥7均變?yōu)閿嚯姞顟B(tài)。此時(shí)，與a管路相連的固定卷筒制動(dòng)油缸中的油液經(jīng)過閥11直接返回到油箱，與b管相連的游動(dòng)卷筒制動(dòng)器中的液壓油則經(jīng)過閥10被接入二級(jí)制動(dòng)控制油路中，整個(gè)系統(tǒng)中的油壓大小由溢流閥調(diào)節(jié)。二位二通電磁換向閥

14、9在閥10、11斷電的同時(shí)進(jìn)入通電狀態(tài)，使b管路中的油壓從最大工作油壓下降到溢流閥15調(diào)定的壓力值p2，經(jīng)過延時(shí)幾秒后（按實(shí)際工作條件計(jì)算出一個(gè)調(diào)定值），閥9進(jìn)入通電狀態(tài)的同時(shí)閥8進(jìn)入斷電狀態(tài)，而此時(shí)盤式制動(dòng)器中的壓力油返回油箱，油壓從p2直接下降為0。在彈簧蓄能器中保存的壓力油及時(shí)地補(bǔ)充了各個(gè)閥件的泄漏損失，使b管路中油壓p2值在延時(shí)過程中保持不變。完成整個(gè)緊急制動(dòng)過程。精品.（3）手動(dòng)緊急回油裝置為提升機(jī)的安全保護(hù)裝置，當(dāng)提升機(jī)緊急制動(dòng)失效后，扳動(dòng)手動(dòng)緊急制動(dòng)中手動(dòng)換向閥s（h-4wmm6e50）的手柄，使制動(dòng)器油缸的油迅速泄油，以達(dá)到緊急制動(dòng)。2.1.3液壓系統(tǒng)重要參數(shù)（1）最大松閘油壓

15、值的計(jì)算根據(jù)實(shí)際的靜張力差計(jì)算相對(duì)應(yīng)的最大油壓值。1.豎井提升的最大油壓值的計(jì)算：pmaxpx+pfpx=2.57kfc/anpf=1.65mpapmax=2.75kfc/an+pf式中：fc實(shí)際最大靜張力差，n；a制動(dòng)器活塞有效面積，mm2；n制動(dòng)器總個(gè)數(shù)；k制動(dòng)器力矩計(jì)算系數(shù)k=3.25cc=(fcm)10-1=(fcgg )10-1式中：g整個(gè)提升系統(tǒng)的變位重量，kg當(dāng)0c1時(shí)，k=3.25c；當(dāng)1c時(shí)，k =3.252.斜井提升時(shí)最大油壓值得計(jì)算：pmax 2.57k1kfcan +1.56式中：k1斜井傾角影響系數(shù)斜井傾角影響系數(shù)tab.2-1 inclined angle of i

16、nfluence coefficient斜井傾角 30 25 20 20k1 1 0.89 0.8 0.65（2）二級(jí)制動(dòng)油壓值p2的確定1.豎井重物下放時(shí)：精品.p2=2px-(7.8g +5.1fc)an2.斜井重物提升時(shí)：雙鉤提升時(shí)：p2=2px-51.4(m1a+0.1fd)an式中：m1不包括提升側(cè)的系統(tǒng)終端負(fù)荷變位質(zhì)量，kgs2m。fd為下放側(cè)的靜張力，n；a在傾角a上的自然減速度 a=3m/s2 a17g(sina+fcosa) a17,f=0.015單鉤重物提升p2=2px-51.4m2aan式中：m2所有轉(zhuǎn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量，kgs2m。(3)二級(jí)制動(dòng)延時(shí)時(shí)間的計(jì)算t=vmax

17、/a式中：a制動(dòng)減速度豎井重物下放時(shí)：a=1.5 m/ s2斜井重物提升時(shí)：=3m /s2 17a=g(sin+fcos)17vmax提升機(jī)最大運(yùn)行速度2.2提升機(jī)盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理2.2.1盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)制動(dòng)器是礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，它工作的正常與否，不但關(guān)系著提升機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且也關(guān)系著提升機(jī)的安全性與可靠性?，F(xiàn)在的提升機(jī)均采用液壓盤式制動(dòng)器，它與老產(chǎn)品的提升機(jī)采用的油壓或氣壓傳動(dòng)的塊式制動(dòng)裝置比較具有下列優(yōu)點(diǎn)：由于提升機(jī)正常工作的時(shí)候都是多付盤式制動(dòng)器一同產(chǎn)生正壓力制動(dòng)，若其中有一付盤式制動(dòng)器出現(xiàn)故障失靈，也只會(huì)失去部分正壓力，所以盤式制動(dòng)器的可靠性比較高高；慣量

18、小，動(dòng)作較靈敏；通用性能好；結(jié)構(gòu)緊湊，可調(diào)性好。精品.盤式制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩是依靠?jī)蓚?cè)的制動(dòng)閘瓦從制動(dòng)盤的兩側(cè)擠壓制動(dòng)盤而作用的。為了使制動(dòng)盤不產(chǎn)生額外的變形，主軸不產(chǎn)生附加軸向力，在提升機(jī)中盤式制動(dòng)器采用成對(duì)的使用方法就是為了不讓制動(dòng)盤產(chǎn)生附加的變形，同時(shí)主軸也不會(huì)受到額外的軸向力。根據(jù)提升機(jī)設(shè)計(jì)要求所需要的制動(dòng)力矩的大小，在每一臺(tái)礦井提升機(jī)的制動(dòng)盤上可以對(duì)稱地布置多付制動(dòng)器。2jtp-1.2型提升機(jī)采用的是四付盤式制動(dòng)器2.2.2盤式制動(dòng)器工作原理盤式制動(dòng)器是靠油缸內(nèi)的碟形彈簧6 產(chǎn)生制動(dòng)正壓力的，而依靠液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力油使制動(dòng)器松閘的。當(dāng)液壓油進(jìn)入油缸7，推動(dòng)活塞5 去壓縮碟形彈簧，

19、同時(shí)帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓4、螺釘3、推桿12 向左運(yùn)動(dòng)，滑套9、鋼板10 和閘瓦11 在回位彈簧以及拉緊螺栓的共同作用下也都一起向左運(yùn)動(dòng)，使閘瓦脫離制動(dòng)盤，使盤式制動(dòng)器呈現(xiàn)出松閘的狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器中油缸內(nèi)油壓值減小時(shí)，油壓產(chǎn)生的力小于碟形彈簧產(chǎn)生的彈簧力，碟形彈簧就會(huì)推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，并且使調(diào)節(jié)螺栓4，螺釘3、推桿12、滑套9 一起向右運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)閘瓦向制動(dòng)盤移動(dòng)并擠壓制動(dòng)盤產(chǎn)生制動(dòng)力矩，達(dá)到制動(dòng)的目的。盤式制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，閘瓦向制動(dòng)盤施加的正壓力大小，是由油缸內(nèi)油壓值大小決定的，若油缸中的油壓值處于最小值的時(shí)候（由于有殘壓的存在，最小值一般不會(huì)為零），碟形彈簧的產(chǎn)生的彈簧力幾乎全部施加于活塞之

20、上，這個(gè)時(shí)候制動(dòng)盤上所受到的正壓力為最大值，處于全制動(dòng)狀態(tài)。相反，若油缸內(nèi)的工作油壓值是液壓系統(tǒng)所提供的最大油壓值時(shí)，處于松閘狀態(tài)。2.3制動(dòng)性能及其影響因素2.3.1制動(dòng)性能制動(dòng)系統(tǒng)作為提升機(jī)的重要組成部分，是礦井提升機(jī)安全保護(hù)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其制動(dòng)性能好壞是實(shí)現(xiàn)提升機(jī)緊急制動(dòng)的基本保證，直接影響到提升機(jī)工作可靠性以及安全生產(chǎn)。機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、煤礦安全規(guī)程以及th118c液壓站各項(xiàng)性能指標(biāo)都對(duì)提升機(jī)制動(dòng)性能有相應(yīng)的要求。1.響應(yīng)時(shí)間煤礦安全規(guī)程中第431條規(guī)定：閘瓦在第一級(jí)經(jīng)過保護(hù)回路斷電時(shí)起至制動(dòng)閘瓦接觸到制動(dòng)盤上的空動(dòng)時(shí)間（即安全制動(dòng)空行程時(shí)間），盤式制動(dòng)器不得超過0.3s。對(duì)于斜井提升時(shí)

21、，為保障在上提時(shí)緊急制動(dòng)過程中不發(fā)生松繩而必須采用延時(shí)制動(dòng)的方式時(shí)，上提時(shí)空動(dòng)時(shí)間沒有此限。對(duì)在工作運(yùn)行中要求制動(dòng)盤和盤式制動(dòng)器之間的間隙不大于2mm。閘瓦在進(jìn)行制動(dòng)的時(shí)候，推桿和閘瓦之間不能出現(xiàn)明顯的彈性擺動(dòng)。精品.2.制動(dòng)力平衡煤礦安全規(guī)程中第432 條規(guī)定：提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)行制動(dòng)的時(shí)候，盤式制動(dòng)器所施加的制動(dòng)力矩與在現(xiàn)場(chǎng)工況中最大提升靜荷重產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩之比值k要大于等于3。但是針對(duì)質(zhì)量模數(shù)較小的礦井提升機(jī)，當(dāng)在上提重載貨物的時(shí)候，盤式制動(dòng)器作用產(chǎn)生的制動(dòng)減速度如果大于所規(guī)定的限值時(shí)，可以把盤式制動(dòng)器要求的這個(gè)比值k下降到合理的值，但是必須大于等于2。在調(diào)節(jié)雙滾筒提升機(jī)的滾筒旋轉(zhuǎn)相對(duì)

22、位置的時(shí)候，盤式制動(dòng)器在每個(gè)滾筒制動(dòng)盤上所施加的制動(dòng)力矩，要求必須大于或等于該滾筒受靜張力差所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2倍。盤式制動(dòng)器的液壓油路出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，就會(huì)造成其制動(dòng)時(shí)的回油受到附加阻力，進(jìn)而使該制動(dòng)器中油缸內(nèi)油壓減小速度小于對(duì)面的油缸內(nèi)的油壓減小速度，這種情況下這一付盤式制動(dòng)器就會(huì)在軸向?qū)χ苿?dòng)盤產(chǎn)生一個(gè)額外的作用力。3.同步性提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)的同步性表現(xiàn)為兩種情況，一種是提升機(jī)中一付盤式制動(dòng)器中每個(gè)閘瓦與制動(dòng)盤之間的間距是不同。在安裝或者在運(yùn)行中制動(dòng)盤的偏擺時(shí)，以及在長(zhǎng)時(shí)間的而且頻繁的制動(dòng)工作中閘瓦就會(huì)產(chǎn)生磨損的現(xiàn)象，同時(shí)因?yàn)橐桓吨苿?dòng)閘瓦的磨損量不同，導(dǎo)致一付盤式制動(dòng)器中兩個(gè)閘瓦間隙不一致

23、的情況出現(xiàn)，最終造成閘瓦的空動(dòng)時(shí)間不同，出現(xiàn)制動(dòng)時(shí)間的不同，這就是提升機(jī)盤式制動(dòng)器同步性的表現(xiàn)。還有一種情況就是提升機(jī)中的每付盤式制動(dòng)器之間的同步性。4.跟隨性在緊急制動(dòng)過程中，通過調(diào)節(jié)二級(jí)制動(dòng)油路中溢流閥壓力值來控制緊急油壓，將溢流閥設(shè)到一定的壓力值，但是在制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的中盤式制動(dòng)器中的油壓值低于溢流閥調(diào)定的壓力值，這種情況下，被認(rèn)為制動(dòng)系統(tǒng)的跟隨性差不滿足要求。制動(dòng)系統(tǒng)施加的制動(dòng)正壓力是由液壓系統(tǒng)中電磁比例溢流閥控制的，通過調(diào)節(jié)電磁比例溢流閥的輸入電流來改變盤式制動(dòng)器施加的制動(dòng)力矩，電磁比例溢流閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓過程中，它的油壓精品.電流特性在p = 0.5p之間應(yīng)該近似為直線關(guān)系，而且油壓

24、滯后于電流改變的時(shí)間應(yīng)該小于等于0.1s，p是閘瓦剛剛離開制動(dòng)盤時(shí)的油壓值。電流變化的范圍450m a，油壓值變化范圍6.5mpa。2.3.2影響制動(dòng)性能的因素礦井提升機(jī)在制動(dòng)過程中，在碟形彈簧和液壓系統(tǒng)的共同作用下通過推動(dòng)閘瓦擠壓提升機(jī)的制動(dòng)盤產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使提升機(jī)進(jìn)入減速并停車的過程，在制動(dòng)過程中有多種不同的因素影響著制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能，尤其是液壓系統(tǒng)中的相關(guān)因素。1.彈簧蓄能器的彈簧剛度在th118c中低壓電延時(shí)二級(jí)制動(dòng)液壓系統(tǒng)中，在緊急二級(jí)制動(dòng)回油路上設(shè)計(jì)安裝了彈簧式蓄能器，在制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)制動(dòng)的時(shí)候，游動(dòng)卷筒制動(dòng)盤上的四個(gè)盤式制動(dòng)器中的液壓油進(jìn)入電磁換向閥10、彈簧式蓄能器13及溢

25、流閥15建立起保壓油壓并進(jìn)行保壓過程，彈簧式蓄能器中的彈簧剛度的選擇對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力沖擊、系統(tǒng)的快速穩(wěn)定性和系統(tǒng)的跟隨性有影響，對(duì)于系統(tǒng)所需的保壓壓力也同樣有影響。2.空氣含量對(duì)于液壓系統(tǒng)中所使用的l-hm32抗磨礦物系液壓油，一般情況下，液壓油的彈性模量ey值變化很小，但是若液壓油中混入氣體，液壓油的壓縮性就會(huì)明顯增加，彈性模量將會(huì)顯著減小。通常，若液壓油中沒有混入空氣，彈性模型可取ey= (1.42.0) 109pa。若液壓油中混入的空氣含量為 1%時(shí)，彈性模量ey值將減小到50%左右。3.液壓管路在礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中，液壓站與盤式制動(dòng)器是依靠一段液壓管路連接起來的，每個(gè)制動(dòng)器所連接的液

26、壓管路的長(zhǎng)度有所不同，這就影響了每個(gè)盤式制動(dòng)器中液壓油油壓值變化的不同，從而影響了制動(dòng)器的動(dòng)作響應(yīng)的不同。精品.4.電磁換向閥閥口通流截面積提升機(jī)采取緊急制動(dòng)方式，在二級(jí)制動(dòng)降壓過程中，盤式制動(dòng)器中油缸內(nèi)的液壓油以及彈簧蓄能器內(nèi)的液壓油要經(jīng)過電磁換向閥8流回到油箱，所以二級(jí)制動(dòng)油路上的電磁換向閥閥口通流截面積對(duì)二級(jí)制動(dòng)卸壓過程有一定的影響，從而影響了制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。5.電磁換向閥固有頻率礦井提升機(jī)進(jìn)行二級(jí)制動(dòng)時(shí)，電磁換向閥將油路切換至二級(jí)制動(dòng)油路，電磁換向閥的固有頻率影響了自身閥件的響應(yīng)速度，在切換快慢影響了緊急制動(dòng)中保壓油壓的建立，礦井提升機(jī)在進(jìn)行一級(jí)制動(dòng)時(shí)，在固定卷筒上的盤式制動(dòng)器進(jìn)行

27、抱閘狀態(tài)，同時(shí)在游動(dòng)卷筒上的盤式制動(dòng)器也要抱閘，電磁換向閥固有頻率直接6.緊急制動(dòng)油壓值液壓系統(tǒng)提供的壓力油控制著制動(dòng)力的變化，可對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行有效合理的控制，在遇到突發(fā)事件，進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，液壓系統(tǒng)為游動(dòng)卷筒上制動(dòng)器所提供的油壓值迅速減小至設(shè)定的緊急制動(dòng)油壓值，經(jīng)過二級(jí)制動(dòng)保壓時(shí)間，油缸內(nèi)油壓迅速減小至零，制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施全制動(dòng)，保證提升機(jī)正常運(yùn)行，所以緊急制動(dòng)油壓值會(huì)對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響。7.其它影響因素（1）制動(dòng)盤偏擺礦井提升機(jī)的制動(dòng)盤在運(yùn)行前或者運(yùn)行中都會(huì)存在有偏擺的現(xiàn)象，主軸裝置是許多個(gè)零部件裝配起來的，所以造成制動(dòng)盤偏擺超限的因素是多方面的，如加工時(shí)產(chǎn)生的誤差、安裝時(shí)的誤差，以

28、及在運(yùn)行中受力不均。（2）制動(dòng)盤端面跳動(dòng)因?yàn)榧庸すに嚨囊蛩?，?huì)使制動(dòng)盤的加工表面上產(chǎn)生劃痕、溝壑等表面形狀。同時(shí)制動(dòng)盤在存放過程中，其摩擦表面會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成制動(dòng)盤的表面出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。（3）摩擦熱提升機(jī)在制動(dòng)過程中將系統(tǒng)的動(dòng)能通過摩擦做功而轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉。在制動(dòng)過程中，盤式制動(dòng)器產(chǎn)生的正壓力使閘瓦擠壓制動(dòng)盤，從而產(chǎn)生的持續(xù)的摩擦熱流使得它們接觸表面溫度迅速增大，而且制動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)及頻繁地制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生熱衰退的現(xiàn)象，從而造成制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能會(huì)降低。精品.2.4系統(tǒng)硬件部分為了保障提升機(jī)緊急制動(dòng)時(shí)快速、有效，滿足制動(dòng)性能要求，選擇合適的傳感器至關(guān)重要。2.4.1閘間隙位移傳感器盤式制動(dòng)器的閘瓦

29、與制動(dòng)盤之間的間隙應(yīng)不大于2mm。選用b300型差動(dòng)變壓器式位移傳感器測(cè)量閘間隙，測(cè)量范圍為05mm，具有抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，將4ma20m a電流信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳌?.4.2壓力傳感器采用wp800b型壓力傳感器，測(cè)量范圍為010mpa，輸出范圍為4ma 20ma，傳感器采用dc24v供電電源。壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳輸?shù)街骺豴lc，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示與控制保護(hù)。2.4.3液位傳感器采用kyb19液位傳感器檢測(cè)油箱液位信號(hào)，測(cè)量范圍為30mm1500mm，輸出范圍為4m a20m a，傳感器采用dc24v供電電源。利用硅敏感元件的壓阻效應(yīng)將液體靜壓轉(zhuǎn)換為電阻信號(hào)，經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修

30、正，將液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳輸?shù)街骺豴lc。2.4.4控制模塊配置作為該制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，控制系統(tǒng)模塊選擇西門子s7系列模塊。電源模塊選擇ps3072a；處理器模塊選擇s7314；數(shù)字量輸入模塊選擇sm321，16點(diǎn)輸入；數(shù)字量輸出模塊選擇sm322，16點(diǎn)輸出； 模擬量輸入模塊選擇sm331，完成a/d信號(hào)轉(zhuǎn)換。2.4.5聲光報(bào)警裝置聲光報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)液壓站油溫高、油位過低等故障時(shí)的報(bào)警。由報(bào)警蜂鳴器、指示燈、控制繼電器及相關(guān)控制元件等組成，方便操作人員掌握工作狀況。2.5系統(tǒng)軟件部分2.5.1主控程序設(shè)計(jì)s7314控制器主要完成液壓泵站壓力、液位、盤形閘間隙信號(hào)的采集，濾波及標(biāo)度轉(zhuǎn)換

31、。同時(shí)將盤形閘動(dòng)作、液壓泵站啟停、聲光報(bào)警等信號(hào)接入plc控制器。精品.sm331能將4 20m a模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為0 32000的數(shù)字信號(hào)。2.5.2抗干擾設(shè)計(jì)硬件措施對(duì)供電系統(tǒng)選用西門子專用電源模塊，同時(shí)采用濾波網(wǎng)絡(luò)，抑制高頻干擾信號(hào)。在plc控制器模塊與外部i /o回路之間采用光電隔離、繼電器隔離等措施，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，防止外部設(shè)備故障損壞模塊接口。軟件措施在主程序中設(shè)置故障檢測(cè)程序，定期檢測(cè)掉電、欠壓、干擾等外部環(huán)境，以便及時(shí)處理。采用智能i /o接口診斷，將輸出控制信號(hào)進(jìn)行比較確認(rèn)，結(jié)果一致時(shí)才輸出給負(fù)載。使用循環(huán)采樣的方式，將采集到的信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波，防止瞬時(shí)干擾影響。2.

32、5.3上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)顯示提升機(jī)制動(dòng)控制系統(tǒng)的各種靜、動(dòng)態(tài)參數(shù)，將s7 314采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中并顯示。為了方便數(shù)據(jù)傳輸，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，采用西門子wincc v6 0組態(tài)軟件完成控制面板設(shè)計(jì)。監(jiān)控界面包括閘間隙、油壓和液位的實(shí)時(shí)數(shù)值，運(yùn)行記錄查詢、歸檔、報(bào)表打印等功能。為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)了故障監(jiān)控顯示界面，發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控界面指示燈顏色由綠變紅，在上位機(jī)界面進(jìn)行報(bào)警提示的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警裝置的動(dòng)作。3.結(jié)語本文以礦山提升機(jī)為例，設(shè)計(jì)了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)。礦山行業(yè)是我國(guó)的傳統(tǒng)行業(yè)，目前有很多的提升機(jī)控制系統(tǒng)仍采用發(fā)電機(jī)-直流電機(jī)調(diào)速、接觸器-繼電器邏輯控制、

33、由傳統(tǒng)老舊的模擬深度指示器提升容器位置等落后技術(shù)的提升系統(tǒng)，這種落后的控制系統(tǒng)已經(jīng)不再適合當(dāng)前礦山企業(yè)的發(fā)展要求，因此，本文在分析和比較當(dāng)前礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外提升控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)提升機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。精品.當(dāng)前，我國(guó)在有色、煤炭、非金屬等礦井中有成百上千臺(tái)提升機(jī)在運(yùn)行，而這些提升機(jī)大多都是繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串金屬電阻調(diào)速系統(tǒng)，這些系統(tǒng)性能差、能耗大、運(yùn)行效率低，尤其是用于安全保護(hù)的設(shè)施也不完善，過卷和超速等事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造和設(shè)備的更新?lián)Q代勢(shì)在必行。本文采用理論聯(lián)系實(shí)際出發(fā)，對(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中液壓站和盤式制動(dòng)器做了簡(jiǎn)單介紹，根據(jù)提升機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

34、相關(guān)計(jì)算，總結(jié)了對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能的要求有響應(yīng)時(shí)間、同步性、制動(dòng)平穩(wěn)、跟隨性和制動(dòng)力平衡，以及影響制動(dòng)性能的因素有彈簧蓄能器彈簧剛度、空氣含量、液壓管路、電磁換向閥閥口通流截面積和固有頻率、緊急制動(dòng)油壓值。本文研究成果的應(yīng)用將對(duì)我國(guó)礦山提升控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步有一定的借鑒作用。精品.參考文獻(xiàn)1余洪偉,楊錦濤,周建,王晨. 礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)安全可靠性分析j. 煤礦機(jī)械,2015,07:140-142.2王春亮. 礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)j. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2015,09:164+180.3梁修權(quán),郭廣生,李云鵬. 基于plc的提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)j. 可編程控制器與工廠自動(dòng)化,2014,07:

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