3532 提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)(液壓盤式制動(dòng)器)設(shè)計(jì),提升,晉升,機(jī)制,系統(tǒng),液壓,制動(dòng)器,設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I前 言制動(dòng)系統(tǒng)是礦井提升機(jī)的重要組成部分，制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性直接影響礦井提升設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。它由制動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，是依靠直接作用于制動(dòng)輪或制動(dòng)盤上的制動(dòng)力矩來(lái)進(jìn)行控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文針對(duì) JKMD 型( 4.5 米 4 多繩摩擦輪)提升機(jī)，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過(guò)程中，因盤式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)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(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來(lái)壓縮盤式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）i目 錄摘 要..............................................................1第 1 章 礦井提升機(jī)概述..............................................11.1 提升機(jī)的定義 ..................................................11.2 提升機(jī)的分類 ..................................................11.2.1 按用途分 ..................................................11.2.2 按拖動(dòng)方式分 ..............................................11.2.3 按提升容器類型分 ..........................................11.2.4 按井筒的傾角分 ............................................21.2.5 按提升機(jī)類型分 ............................................21.3 提升機(jī)型號(hào)的選用 ..............................................9第 2 章 提升機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算( 4.5 米 4 多繩摩擦輪) ....................10??2.1 工作參數(shù) .....................................................112.2 速度圖 .......................................................122.3 變位重量 .....................................................142.4 力圖 .........................................................142.5 等效力： .....................................................172.6 啟動(dòng)力矩與等效力的比例： .....................................172.7 有效功率： ...................................................172.8 電機(jī)最大軸功率及選型： .......................................172.9 液壓站工作原理 ...............................................182.9.1 提升機(jī)液壓站系統(tǒng) .........................................182.9.2 液壓站系統(tǒng)原理圖如圖 2-6 所示： ...........................192.9.3 控制電路圖如圖 2-7 所示： .................................20第 3 章 提升機(jī)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...................................223.1 提升機(jī)的制動(dòng)裝置的功用、類型 .................................223.1.1 制動(dòng)裝置的功用 ...........................................223.1.2 制動(dòng)裝置的類型 ...........................................233.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)類型 .............................................233.3 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求 .....................................243.4 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型 .........................................263.4.1 塊式制動(dòng)器 ...............................................263.4.2 盤式制動(dòng)器................................................28河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ii3.5 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 ...................................293.5.1 盤式制動(dòng)器的布置方式......................................293.5.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)..........................................303.6 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................313.6.1 確定在工作狀態(tài)下所需要的制動(dòng)力 ...........................313.6.2 確定制動(dòng)器數(shù)量 ...........................................393.6.3 碟型彈簧的選型計(jì)算 .......................................443.6.4 制動(dòng)器液壓缸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................503.7 制動(dòng)器的強(qiáng)度校核 .............................................603.7.1 制動(dòng)力整定計(jì)算............................................603.7.2 液壓站油壓整定計(jì)算 .......................................63第 4 章 制動(dòng)器的工作可靠性評(píng)定.....................................654.1 盤式制動(dòng)器的安裝要求及調(diào)整 ...................................654.1.1 盤式制動(dòng)器的要求（包括零部件） ...........................654.1.2 盤式制動(dòng)器閘瓦間隙的調(diào)整 .................................664.2 制動(dòng)器的故障模式及可靠性圖框 .................................674.3 制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工作可靠性評(píng)定 .............................694.3.1 設(shè)計(jì)變量 .................................................704.3.2 優(yōu)化策略 .................................................704.4 制動(dòng)器的維護(hù)可靠性評(píng)定 .......................................72第 5 章 結(jié)論.......................................................74致 謝.............................................................75參考文獻(xiàn)...........................................................76河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1摘 要目前我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開(kāi)采，礦井提升設(shè)備作為煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井機(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動(dòng)器是提升機(jī)(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文針對(duì) JKMD 型( 4.5 米 4 多繩摩擦輪)提升機(jī)，對(duì)??其制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過(guò)程中，因盤式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)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(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來(lái)壓縮盤式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。關(guān)鍵詞：提升機(jī)；多繩摩擦；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；液壓傳動(dòng)。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2AbstractCurrently 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 It's 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(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 礦井提升機(jī)概述1.1 提升機(jī)的定義礦井提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，它的主要任務(wù)就是沿井筒提升煤炭、礦石和矸石；升降人員和設(shè)備；下放材料和工具等。礦井提升設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的紐帶，是主要的提升運(yùn)輸工具，因此它在個(gè)礦井生產(chǎn)中占有重要的地位。1.2 提升機(jī)的分類1.2.1 按用途分(1) 主井提升設(shè)備主井提升設(shè)備的任務(wù)是專門提升井下生產(chǎn)的煤炭。年產(chǎn)30萬(wàn)噸以上的礦井，主井提升容器多采用箕斗；年產(chǎn)30萬(wàn)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(shè)備副井提升設(shè)備的任務(wù)是提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設(shè)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(dòng)方式分按提升機(jī)電力拖動(dòng)方式分為交流拖動(dòng)提升設(shè)備和直流拖動(dòng)提升設(shè)備。1.2.3 按提升容器類型分分為箕斗、罐籠、串車等提升設(shè)備。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21.2.4 按井筒的傾角分提升設(shè)備按井筒傾角可分為立井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)備。立井提升時(shí)，提升容器采用箕斗或罐籠等.斜井提升時(shí)，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(lái)大型斜井提升多采用膠帶輸送機(jī)。0351.2.5 按提升機(jī)類型分(1) 單繩纏繞式提升設(shè)備單繩纏繞式提升設(shè)備目前大部分為直徑圓柱型滾筒，在個(gè)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(shè)備。1) KJ型( 2~3m)和BM 及JKA型單繩纏繞式提升機(jī)?KJ( 2~3m)型單繩纏繞式提升機(jī)是我國(guó)在 1958~1966年生產(chǎn)的仿蘇BM-2A型提升機(jī)，按滾筒個(gè)數(shù)來(lái)分，有單滾筒和雙滾筒的提升機(jī)；按布置方式來(lái)分，有帶地下室和不帶地下室的提升機(jī)，可根據(jù)設(shè)計(jì)而選用，但二者技術(shù)性能完全相同。(A) KJ型( 2~3m)提升機(jī)代號(hào)意義以KJ2 2.5 1.2D-20型為例說(shuō)明如下：??(B) KJ型( 2~3m)和BM 型提升機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)主要有：(a) 制動(dòng)裝置采用角移式塊型制動(dòng)器,重錘制動(dòng)傳動(dòng)，油壓操縱裝置；(b) 雙滾筒提升機(jī)采用手動(dòng)渦輪渦桿式調(diào)繩離合器；(c) 減速器采用漸開(kāi)線人字形齒輪傳動(dòng)；(d) 使用機(jī)械牌坊式深度指示器；(e) 設(shè)有機(jī)械限速器。(C) JKA型單繩纏繞式提升機(jī)是在KJ型提升機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)后制造的。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3JKA型雙滾筒提升機(jī)在結(jié)構(gòu)上具有下列特點(diǎn)：(a) 調(diào)繩裝置即離合器為電動(dòng)渦輪渦桿式離合器，因而調(diào)繩工作簡(jiǎn)便省力；(b) 采用綜合式制動(dòng)器 ,改善了閘瓦的磨損情況；(c) 液壓站采用手動(dòng)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(duì)工作制動(dòng)和安全制動(dòng)進(jìn)行控制；(d) 減速器采用圓弧形人字齒輪傳動(dòng)，提高了減速器的承載能力，并減輕了重量。2) KJ型( 4~6m)和HKM3 型單繩纏繞式提升機(jī)?蘇聯(lián)新克拉馬托爾機(jī)械制造廠生產(chǎn)的HKM3型提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(a) 滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)；(b) 采用氣動(dòng)齒輪式調(diào)繩離合器；(c) 制動(dòng)器為新平移式塊閘；(d) 采用壓氣制動(dòng)傳動(dòng)裝置；(e) 使用機(jī)械牌坊式深度指示器；(f) 減速器采用漸開(kāi)線人字齒輪，有一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng)兩種；(g) 有電氣限速器 ,還有機(jī)械限速器。我國(guó)現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，為了快出煤、多出煤，當(dāng)時(shí)主要是建設(shè)中、小型礦井，并且首先開(kāi)采淺部煤層。五十年代，我國(guó)的礦井提升設(shè)備主要是從蘇聯(lián)進(jìn)口的BM型產(chǎn)品和國(guó)產(chǎn)仿蘇KJ型產(chǎn)品，設(shè)備的可選性小，主要是滿足開(kāi)采淺部煤層的需要。進(jìn)入80年代以后，我國(guó)許多煤礦礦井已逐漸轉(zhuǎn)向中深部開(kāi)采，國(guó)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(dá)600米、1000米。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，落地式摩擦提升設(shè)備，是在礦井延伸后使現(xiàn)有提升設(shè)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(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4應(yīng)優(yōu)先選用三角股鋼絲繩及線接觸圓股鋼絲繩，當(dāng)由于供應(yīng)原因，亦可以選用普通圓股點(diǎn)接觸平行捻鋼絲繩。鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)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(yīng)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(zhǎng)度，m。Hc(c) 鋼絲繩數(shù)目選擇落地摩擦式提升機(jī)的鋼絲繩樹(shù)木以2~4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(jī)的礦井，都由原來(lái)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(shè)計(jì)中也已全部選用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。這主要是因?yàn)楸怃摻z繩生產(chǎn)效率低、供應(yīng)困難。(a) 主導(dǎo)輪直徑D的確定根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主導(dǎo)輪直徑D應(yīng)符合式：無(wú)導(dǎo)向輪 80d?有導(dǎo)向輪 1式中 —主提升鋼絲繩直徑， mm；d主導(dǎo)輪直徑D除應(yīng)符合上述規(guī)定外，還應(yīng)按摩擦襯墊的許用比壓 〔q〕來(lái)校核，即： sxpqndD???????式中 —主導(dǎo)輪上升（重載）側(cè)鋼絲繩靜張力，N ；s—主導(dǎo)輪下降（重載）側(cè)鋼絲繩靜張力，N ；x河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yàn)，現(xiàn)有3米以下提升機(jī)改造后的主導(dǎo)輪直徑D 可取為：滾筒直徑（m） 主導(dǎo)輪直徑（m ）2.0 2.0~2.252.5 2.5~2.83.0 3.0~3.25(C) 鋼絲繩間距 nA20~5nAm?(D) 天輪直徑 w?1wd?(E) 鋼絲繩在摩擦襯墊上的圍包角 ?當(dāng)井深大于300米時(shí)，取：0~218?如圖1-1 （a）、（b）。當(dāng)井深小于300米時(shí)，?。? 02736a?????如圖 1-1 （c） 、 （d） 。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jī)摩擦襯片上的包圍角選擇(2) 多繩摩擦式提升設(shè)備多繩摩擦式提升設(shè)備可分為塔式和落地式（KJM和 JKMD型多繩摩擦輪提升機(jī)）。多繩摩擦提升機(jī)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(chǔ)隨著井筒凍結(jié)層解凍變化?；A(chǔ)會(huì)產(chǎn)生少量下降。井架在受主繩張力作用下基礎(chǔ)下沉不均衡．也會(huì)使井架傾斜。由于井架傾斜、天輪軸心線相對(duì)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(guó)內(nèi)產(chǎn)品尼龍1010、進(jìn)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(diǎn)向絞車房方向漸變位移，一般位置變化范圍0—30mm。多繩提升機(jī)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?，寬度稍有加寬。設(shè)采用n根鋼絲繩，則多繩與單繩提升機(jī)鋼絲繩直徑間有如下關(guān)系：1ndm?河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7同理，摩擦筒（主導(dǎo)輪）直徑：1nDm?多繩摩擦提升機(jī)如圖1-2所示： -主 導(dǎo) 輪2天 輪3-提 升 機(jī) 鋼 絲 繩4提 升 容 器5-尾 繩1—主導(dǎo)輪 2—天輪 3—提升機(jī)鋼絲繩 4—提升容器 5—尾繩圖 1-2 多繩摩擦提升機(jī)主軸裝置的特點(diǎn)：它與纏繞式提升來(lái)代替木襯，由于摩擦提升是靠摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)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(shí)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(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）81122uauaFee?或式中 —自然對(duì)數(shù)的底，等于2.71828；e—鋼絲繩對(duì)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(dāng)鋼絲繩拉力比 大于上式右端所給出的數(shù)值時(shí)，鋼絲繩對(duì)摩擦輪產(chǎn)生12F相對(duì)滑動(dòng)。為了避免這種滑動(dòng)，兩側(cè)拉力不能達(dá)到其極限比值，而應(yīng)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 12uaFe??式中 —防滑安全系數(shù)，如果式中 和 僅計(jì)及靜力，則得防滑安全系數(shù)；如?果計(jì)算 和 時(shí)考慮了慣性力的影響，則得動(dòng)防滑安全系數(shù) 。我國(guó)煤礦設(shè)1F2 d?計(jì)規(guī)范規(guī)定1.257di??????有些國(guó)家不按拉力差來(lái)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(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，可能產(chǎn)生超前滑動(dòng)，即鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)速度大于摩擦輪槽處的線速度，此時(shí)的防滑安全系數(shù)為河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9'12()uadFe???《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，緊急制動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生滑動(dòng)，即 ≮1。'd?當(dāng)下放重物進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，更容易繼發(fā)性滑動(dòng)。1.3 提升機(jī)型號(hào)的選用JKMD型（ 4.5米 4多繩摩擦輪）提升機(jī)是基于撓性體摩擦傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)??的。它利用提升鋼絲繩與驅(qū)動(dòng)共同滾筒之間的摩擦力拖動(dòng)提升容器在井筒中往復(fù)運(yùn)行，加之采用多根鋼絲繩共同承擔(dān)載荷的方式，因而多繩摩擦提升機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 提升機(jī)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(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10第2章 提升機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算( 4.5米 4多繩摩擦輪) ??多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文針對(duì)JKMD型( 4.5米 4多繩摩擦輪)提升機(jī)，對(duì)其??制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。下表2-1 為JKMD型提升機(jī)(圖2-1)的型號(hào)及相關(guān)數(shù)據(jù)：表 2-1 提升機(jī)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KNKNmmm/sm型號(hào)JKMD-4.5×44.54270930350144.5河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11圖 2-1 JKM（JKMD）型多繩摩擦輪提升機(jī)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(dǎo)輪直徑 TD主導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速爬行距離 s32500kg602.4m600m15m/s21/ms.4.5m601563.7/4.FTVnD????rin0河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12爬行速度 xv停止時(shí)間 pt提升繩長(zhǎng)度尾繩長(zhǎng)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(wú)拋物線段028s820m640m4×9.08kg/m4×9.08kg/m4000kg /EPFV??12.2 速度圖加速時(shí)間： 1215EPFbbvtGa????s拋物線段加速時(shí)間： ()0pt?減速時(shí)間： 12152.FVvtta???As爬行時(shí)間： 0st加速度行程： 1.512.52FbGbvt????m具體加速度如圖 2-2 所示：河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13圖 2-2 提升機(jī)加速度變加速度行程： 1(2)03Fbpbpsvt????減速度行程： .51.9375vvt?m等速度行程： EAFdbpss??602.3975等速段時(shí)間： .6.1dFstv?s總的運(yùn)行時(shí)間： 15021.503.75FsEAbGpdVtttt?????As0sEsA?其 中河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）142.3 變位重量有效載重 32500kgmN兩個(gè)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 kg22154esJTrD???A天輪： 12827 kg70Sesm?：不包括電機(jī)和減速器的變位重量： 20175 kgSJ?電機(jī)： 5792 kg22414605MesirDT???A不帶減速器直接傳動(dòng)時(shí) i減速器： 2GesiJmr?電機(jī)轉(zhuǎn)矩（包括電機(jī)聯(lián)軸節(jié)）GJ總變位重量： 207368 千克?2.4 力圖提升機(jī)載物時(shí)載重力如圖 2-3 所示：河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15圖 2-3 提升機(jī)載物力圖負(fù)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(dòng)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(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16制動(dòng)力： 375.09248.16.5vBLF???千 牛 頓提升機(jī)實(shí)際速度如圖 2-4 所示：米 米 米圖 2-4 提升機(jī)實(shí)際力圖提升機(jī)實(shí)際力圖如圖 2-5 所示：圖 2-5 提升機(jī)實(shí)際速度圖河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）172.5 等效力：注：（1）礦井效率取 0.85，一般在 80~96%之間（2）傳動(dòng)效率直接傳動(dòng)取 1，間接傳動(dòng)取 96~98%之間。2.6 啟動(dòng)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(jī)最大軸功率及選型：時(shí)， ?=1max1582.4673.9FAP?千 瓦時(shí)， 0.2 m/s 時(shí)，取 =0.7，所以?max?min= 21.9 0.7，得 =87KN。F推 4??285aM?F推河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）60由于 0.5m/s，查表 〈〈液壓與氣壓傳動(dòng)〉〉 得 0.3，取 =0.3，????得 = ，所以 = =2.61KN 即移動(dòng)負(fù)載為 m=261Kg。F推 ?F推 ?在一般工況下 =0.2~0.3，取 d=0.2D，得 d=1.7cm ，壁厚與內(nèi)徑之比往往為dD，所以取 =8cm/??1/0?(8) 盤式制動(dòng)器所需的最大工作油壓的確定；盤式閘制動(dòng)系統(tǒng)液壓站的工作油壓為 5．2MPa，一級(jí)制動(dòng)油壓為1．7MPa ，殘壓為 0．3MPa，10 副制動(dòng)器；盤式制動(dòng)器實(shí)際需要的最大工作油壓，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際最大靜張力差按下式計(jì)算和調(diào)整 ；0()xFPC???c式中 —實(shí)際需要的最大工作油壓；x—提升機(jī)設(shè)計(jì)最大靜張力差時(shí)的油壓值（查表得《提升機(jī)司機(jī)》）；0—提升機(jī)實(shí)際最大靜張力差，N；Fx—提升機(jī)設(shè)計(jì)最大靜張力差，N；c—克服盤式制動(dòng)器各阻力之和所需要油壓，C 值為：；123P??—提升機(jī)全松閘時(shí)，為了保證閘瓦的必要的間隙而壓縮盤式彈簧之力，折算成油壓值 ；2190/cm??—油缸、密封圈、拉緊彈簧等阻力，折算成油壓值 ；2P2270/Pcm??—液壓站在提升機(jī)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的殘壓，按最大殘值計(jì)算，3河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）61；2350/Pcm??查表得： ； ； =41F930NC=89X求得 28(2)75041/x Ncm????3.7 制動(dòng)器的強(qiáng)度校核3.7.1 制動(dòng)力整定計(jì)算圖（a）是制動(dòng)器力學(xué)原理示意圖，活塞承受三個(gè)軸向力，一是碟型彈簧推力 ，二是壓力油作用產(chǎn)生的推力 ，三是活塞運(yùn)動(dòng)阻力 。當(dāng)制動(dòng)閘向制2F1F3F動(dòng)盤施壓時(shí)，阻力 與油壓推力 同方向；而閘瓦離開(kāi)閘盤時(shí)，阻力 與彈3F 3簧力 同向。2施閘時(shí)，制動(dòng)器的正壓力可表達(dá)為(1)213NF??松閘時(shí)，真壓力可表達(dá)為 (2)' '213???由此可見(jiàn)，同樣正壓力的情況下（ = ），松閘油壓比施閘油壓要高，N'其原因是兩種情況的運(yùn)動(dòng)阻力作用方向不同；制動(dòng)器的正壓力與油壓的關(guān)系如圖(b) 所示，從圖中可以看出：① 制動(dòng)器的正壓力與油壓變化成反比；② 松閘過(guò)程與制動(dòng)過(guò)程的曲線不重合；③兩條曲線重合性好，說(shuō)明盤式制動(dòng)器的控制靈敏性高。盤式制動(dòng)器力學(xué)原理如下圖(a)；盤式制動(dòng)器正壓力與油壓關(guān)系如下圖(b)所示：河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）62圖 (a)盤 式 制 動(dòng) 器 力 學(xué) 原 理1-制 動(dòng) 盤 ； 2閘 瓦 ；3活 塞 ； 4碟 型 彈 簧 圖 (b) 盤 式 制 動(dòng) 器 正 壓 力 與 油 壓 的 關(guān) 系松 閘 過(guò) 程制 動(dòng) 過(guò) 程(a)、1—制動(dòng)盤；2—閘瓦；3 —活塞；4—碟型彈簧 (b)、盤式正壓力與油壓關(guān)系圖 3-13 液壓盤式制動(dòng)器壓力所有盤閘在提升機(jī)卷筒上產(chǎn)生的制動(dòng)力矩為(3)ZZMNRn??2870.425174Nm???A示中 N—閘瓦的正壓力；—閘瓦與閘盤的摩擦系數(shù)；?—制動(dòng)器的摩擦半徑；ZR—制動(dòng)閘副數(shù)。n另一方面，制動(dòng)力矩應(yīng)滿足大于三倍最大靜力矩的要求。提升機(jī)的最大靜力矩是最大靜張力差與鋼絲繩纏繞半徑之積，即(4)12()CMQnpqHR?????????325049.8.0354.2??或7.NmA7A示中 Q—有效提升載荷；—提升鋼絲繩數(shù)量；1n河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）63—尾繩數(shù)量；2n—提升鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量；p—尾繩單位長(zhǎng)度重量；q—鋼絲繩懸掛長(zhǎng)度；H—卷筒半徑。R因?yàn)橐?，故制動(dòng)閘的最大正壓力應(yīng)達(dá)到3ZCM?(5)123()ZRQnpqHN????????94.375.2N??或12.3.?3.7.2 液壓站油壓整定計(jì)算盤式制動(dòng)器松閘時(shí)，油缸上的推力必須克服三部分反作用力，即：①碟型彈簧的預(yù)定力壓縮力，其值等于正壓力；②為保持閘瓦間隙，而使碟型彈簧再壓縮的反力；③油缸活塞松閘時(shí)的運(yùn)動(dòng)阻力。當(dāng)閘瓦與閘盤分離之后，式中的，而其中彈簧力則是(6)21FNKn???示中 K—碟型彈簧的剛度；—閘瓦與閘盤之間的間隙；?—盤閘內(nèi)碟型彈簧的片數(shù)。1n于是，盤閘活塞上的液壓推力為 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）64(7)'131FNKn???在實(shí)際計(jì)算中， 可近似取為 =0.1N；同時(shí)，采用適當(dāng)方法也可以實(shí)測(cè)出阻'3'3力。將示(4)代入上式，便有 (8)12'1 31()ZRQnpqHFKFNn??????????94.30.59.N???或 12..13.2?液壓站的最大油壓為 (9)124()mgsFPDd??4229.3.5100.857N????或41..(.)??式中 —制動(dòng)器油缸直徑；gD—活塞柱銷直徑。sd由以上公式計(jì)算得出所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器滿足強(qiáng)度要求，可以安全工作。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）65第 4 章 制動(dòng)器的工作可靠性評(píng)定4.1 盤式制動(dòng)器的安裝要求及調(diào)整4.1.1 盤式制動(dòng)器的要求（包括零部件）（1）盤式制動(dòng)器應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，并按照經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件制造；（2）盤式制動(dòng)器應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定；（3）配套件應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件的規(guī)定；（4）凡本標(biāo)準(zhǔn)未予規(guī)定的鑄、鍛、焊、加工和裝配等通用技術(shù)要求，均應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)；（5）閘瓦的技術(shù)性能應(yīng)符合JB3721--84中第2章的規(guī)定；（6）碟形彈簧的工作極限負(fù)荷、工作極限負(fù)荷下的變形量、在I點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)力及強(qiáng)壓處理負(fù)荷等主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合JB3812--84 中1.3的規(guī)定，技術(shù)要求應(yīng)符合」B3812-84中第2章的規(guī)定；（7）產(chǎn)品應(yīng)裝設(shè)放氣裝置；（8）產(chǎn)品裝配后，活塞和閘瓦在設(shè)計(jì)油壓下應(yīng)同時(shí)動(dòng)作，不應(yīng)有爬行、卡住現(xiàn)象；（9）在無(wú)負(fù)荷條件下，盤形制動(dòng)器活塞最低動(dòng)作壓力不得超 ；0.3aMP（10）在設(shè)計(jì)油壓下，盤形制動(dòng)器閘瓦的行程與設(shè)計(jì)行程的差值不得大于設(shè)計(jì)行程的10%；（11）產(chǎn)品裝配后在1.25倍設(shè)計(jì)油壓下保持10min，各密封處不顯油跡；（12）盤式形制動(dòng)器油缸密封件壽命不低于3個(gè)月或提升4X10 次；（13）產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)整和試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)符合TJ 231(六)的有關(guān)規(guī)定。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）664.1.2 盤式制動(dòng)器閘瓦間隙的調(diào)整裝配盤式制動(dòng)器閘瓦時(shí)的有關(guān)要求和調(diào)整方法如下：（1）閘瓦與制動(dòng)盤的間隙：新的為 1mm；使用中的不大與 2mm。安全規(guī)定閘盤偏擺最大 1．5mm(規(guī)程要求 0．5 mm)。由于偏擺大造成閘開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，無(wú)法正常生產(chǎn)。經(jīng)多次調(diào)試效果不理想，有的不得不降低動(dòng)作范圍。（2）安裝閘瓦時(shí)，應(yīng)首先檢查和實(shí)驗(yàn)閘瓦襯板中部的孔和筒體上的銷子直徑，它們的配合必須是滑動(dòng)配合。如裝配時(shí)太緊，必須將襯板孔修刮，否則以后去下來(lái)是很困難的。同時(shí)，將它們清洗后其滑動(dòng)面要涂上防銹漆，以免銹死不易取出。（3）為了使閘瓦獲得良好的摩擦接觸面，應(yīng)將試裝后的閘瓦取下，以襯板為基準(zhǔn)刨削閘瓦，直到刨平為止。（4）調(diào)整閘瓦間隙時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況首先將兩個(gè)提升容器提至適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄍǔＪ菍⒐潭L筒所帶的重載容器放置于井底罐座上，或者將兩個(gè)空載的容器提升至井筒中相遇的位置），用定車裝置將滾筒鎖住，然后向制動(dòng)油缸充入壓力油，使盤型制動(dòng)器處于全松閘狀態(tài)，用塞規(guī)測(cè)量閘瓦與制動(dòng)盤之間的間隙。測(cè)量閘瓦間隙，一般將閘瓦間隙調(diào)整在 1~1.5mm 范圍內(nèi)。調(diào)整閘瓦間隙時(shí)，一副制動(dòng)器的兩個(gè)閘瓦應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。調(diào)整好后，應(yīng)進(jìn)行閘的試運(yùn)行，并重新測(cè)量閘瓦間隙，如有變化時(shí)應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整。（5）為了避免損壞活塞上的密封圈而產(chǎn)生的漏油現(xiàn)象，盤式制動(dòng)器在安裝或大修后第一次調(diào)整閘瓦間隙時(shí)，必須首先將調(diào)整螺栓向前擰入，使閘瓦與制動(dòng)盤貼合，然后分三級(jí)進(jìn)行調(diào)整：第一次充入等于最大工作油壓值的 1/3 的油壓，制動(dòng)器盤式彈簧受油壓作用被壓縮一個(gè)距離，隨之將調(diào)整螺栓向前擰入一些，推動(dòng)閘瓦向前移，直到與制動(dòng)盤相貼合；第二充入最大工作油壓值的2/3 的油壓，調(diào)整方法與第一次相同；最后充入最大工作油壓值油液，調(diào)整到使閘瓦與制動(dòng)盤保持 1mm 間隙為止。（6）更換閘瓦時(shí)要注意不要全部換掉，那樣會(huì)造成由于新閘瓦接觸面積河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）67小而影響制動(dòng)力距，應(yīng)逐步地交替更換，即先更換一副制動(dòng)器的兩個(gè)閘瓦，讓它們工作一段時(shí)間，使其接觸面積達(dá)到要求之后，再更換另一副制動(dòng)器的閘瓦。這樣既保證提升機(jī)運(yùn)行的安全，又不影響礦井生產(chǎn)。提升機(jī)的安全運(yùn)行，很大程度上取決于制動(dòng)器的工作可靠性。從狹義可靠性理解，盤式制動(dòng)器包含不可維修因素,如制動(dòng)彈簧失效之后，影響制動(dòng)力矩，需要更新彈簧才能使制動(dòng)器可靠性達(dá)到原有的水平。從廣義可靠性理解，盤式制動(dòng)器又含有可維修因素，如閘瓦磨損后產(chǎn)生的間隙增大，經(jīng)調(diào)整便可達(dá)到原有可靠性；液壓站零件發(fā)生故障，修理后也能使制動(dòng)器可靠性達(dá)到設(shè)計(jì)水平。由此可知，制動(dòng)器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的綜合反映。固有可靠性是有制動(dòng)器設(shè)計(jì)制造及材料等因素所決定的，在制動(dòng)器產(chǎn)品出廠時(shí)便已明確；使用可靠性則是安裝、維護(hù)及操作等因素決定的，它反映了制動(dòng)器固有可靠性在實(shí)際運(yùn)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(dòng)器的實(shí)際可靠性依然不會(huì)高。制動(dòng)器的固有可靠性和使用可靠性的串聯(lián)乘積，體現(xiàn)了制動(dòng)器的工作可靠性，即： WIAR?式中 —制動(dòng)器的工作可靠性；WR—制動(dòng)器的固有可靠性；I—制動(dòng)器的使用可靠性。A4.2 制動(dòng)器的故障模式及可靠性圖框提升機(jī)制動(dòng)器的故障，是指制動(dòng)器未能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的要求(如制動(dòng)力矩不足或制動(dòng)減速超限)，因而完不成規(guī)定的制動(dòng)任務(wù)或完成的不好。盤式制動(dòng)器有許多故障，但并不是所有故障都會(huì)造成嚴(yán)重后果，僅是其中一些故障會(huì)影河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）68響制動(dòng)器功能或造成事故損失。因此，在分析制動(dòng)器故障的同時(shí)，還需要對(duì)故障的影響或后果進(jìn)行評(píng)價(jià)，這稱為故障模式和影響分析(FMEW)。制動(dòng)系統(tǒng)中包括功能件、組件和零件。所謂功能件是指由幾個(gè)到幾百個(gè)零件組成的，具有獨(dú)立功能的子系統(tǒng)，例如液壓站、盤閘、控制臺(tái)；組件是由兩個(gè)以上的零部件構(gòu)成的并在子系統(tǒng)中保持特定功能的部件，如電磁閥、電液調(diào)壓裝置；零件是指無(wú)法繼續(xù)分解的具有設(shè)計(jì)規(guī)定的單個(gè)部件。一般情況下，零件故障都可能導(dǎo)致制動(dòng)器的故障。制動(dòng)系統(tǒng)的故障模式通常可從四個(gè)方面考慮；運(yùn)行過(guò)程中的故障，規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法啟動(dòng)，預(yù)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法停車，制動(dòng)能力降級(jí)或受阻。制動(dòng)系統(tǒng)的各類故障大致表現(xiàn)為如下：(1)閘瓦間隙超限； (2)制動(dòng)器漏油；(3)活塞卡死； (4)彈簧疲勞或斷裂；(5)閘瓦貼閘比良； (6)閘瓦不松閘；(7)殘壓過(guò)高； (8)最大油壓過(guò)低；(9)油壓不穩(wěn)； (10)閘盤污染；(11)控制閘不靈； (12)電器故障；(13)制動(dòng)力矩不足； (14)閘瓦不合閘；(15)閘瓦摩擦系數(shù)過(guò)低； (16)油溫超限。顯然上述故障中的“ 閘瓦不合閘 ”和“制動(dòng)力矩不足”等故障將直接引發(fā)制動(dòng)器致命性故障，應(yīng)倍加注意。近年在實(shí)際使用中，已多次發(fā)生盤式制動(dòng)器剎不住車引發(fā)的“ 放大滑” 事故，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為保障盤式制動(dòng)器的工作可靠性，現(xiàn)在已經(jīng)研制出盤式制動(dòng)器自適應(yīng)控制補(bǔ)償增壓裝置，能夠在制動(dòng)器制動(dòng)力矩意外降低而剎不住車時(shí)，補(bǔ)償制動(dòng)力矩，增大制動(dòng)力，確保提升機(jī)安全停車，這種補(bǔ)償裝置已在一些提升機(jī)上使用。對(duì)于像制動(dòng)裝置這樣復(fù)雜系統(tǒng)，為了說(shuō)明子系統(tǒng)間的功能傳輸情況，可用可靠性圖框表示系統(tǒng)狀況。從圖框中可以清楚地看出系統(tǒng)、子系統(tǒng)與元件之間河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）69的層次關(guān)系，系統(tǒng)及子系統(tǒng)之間的功能輸入、輸出、串聯(lián)和并聯(lián)關(guān)系。盤式制動(dòng)裝置的可靠性圖框如圖 4-1 所示RiFWRDbr&k/n副 閘圖 4-1 制動(dòng)器的可靠性圖框—彈簧可靠性； —摩擦可靠性； —維護(hù)可靠性； —電磁閥可靠性；tRFWRD—閘盤抗污染可靠性； —液壓站整定可靠性； —閘同步可靠性br?4.3 制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工作可靠性評(píng)定從圖 4-1 可見(jiàn)，制動(dòng)裝置各單元之間常常表現(xiàn)為串聯(lián)關(guān)系，只有液壓站的動(dòng)力部分是冷儲(chǔ)備關(guān)系，而多副盤閘的制動(dòng)力矩則是表決狀態(tài)關(guān)系(或簡(jiǎn)化為并聯(lián)關(guān)系) ，這些復(fù)雜的功能關(guān)系使制動(dòng)裝置的可靠性評(píng)定比較復(fù)雜。在實(shí)際工作中，制動(dòng)裝置可靠性評(píng)定分為現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定和理論可靠性評(píng)定?，F(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定是通過(guò)收集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行提升機(jī)的壽命數(shù)據(jù)，對(duì)制動(dòng)器的 MTBF、 和壽?命分布做分析計(jì)算。顯然，現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定是具有全面性，方法簡(jiǎn)單；而理論可靠評(píng)定則過(guò)于抽象，但卻有指導(dǎo)意義。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）704.3.1 設(shè)計(jì)變量圖 4-2 與制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤和摩擦片相關(guān)的設(shè)計(jì)變量液壓盤式制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量主要選擇影響上述優(yōu)化目標(biāo)的主要零部件的主要尺寸參數(shù)，涉及手柄、制動(dòng)泵、制動(dòng)鉗、摩擦片和制動(dòng)盤等，① 制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)參數(shù) 、 ，見(jiàn)圖4-2；② 制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)參數(shù) 、 ，見(jiàn)圖4；③ 摩qLDzpoDzh擦片結(jié)構(gòu)參數(shù) 、 、 。mpbiRmpo4.3.2 優(yōu)化策略方案優(yōu)化在制動(dòng)器開(kāi)發(fā)中所處的位置及進(jìn)行方案優(yōu)化的主要流程見(jiàn)圖4-3(圖中虛框?yàn)榉桨竷?yōu)化階段 )，優(yōu)化計(jì)算平臺(tái)采用浙江大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)研究所開(kāi)發(fā)的廣義優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)，采用改進(jìn)的差分進(jìn)化(differential evolution，DE) 算法進(jìn)行優(yōu)化。DE算法是一種類似于遺傳算法的進(jìn)化算法，但它不需要對(duì)變量進(jìn)行二進(jìn)制編碼，只有交叉和遺傳算子，沒(méi)有變異算子，具有算法簡(jiǎn)單、收斂性好和全局搜索能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。DE算法[4]的基本過(guò)程如下：(1) 初始種群 種群規(guī)模N，最優(yōu)個(gè)體記為B。優(yōu)化計(jì)算流程及在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的位置如圖4-3所示：河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）71圖 4-3 優(yōu)化計(jì)算流程圖(2)種群進(jìn)化 對(duì)每個(gè)個(gè)體 ：①隨機(jī)從種群中選4個(gè)個(gè)體a、b、c 、d，計(jì)iX算它們之間的差異量 ；②根據(jù)交叉率()()abcddbcdDX????CR決定進(jìn)行交叉或遺傳，其中交叉算子為新個(gè)體 ， ，這里F為TabcdBD?變異倍數(shù)，主要用來(lái)控制進(jìn)化速度；③種群更新，計(jì)算新個(gè)體 的適合度，如果優(yōu)于 ，則用 替換 ，否則保留 。iXTiXi(3)收斂條件 經(jīng)過(guò)N次進(jìn)化后結(jié)束，取最優(yōu)個(gè)體 B為最優(yōu)方案。影響DE 優(yōu)化效果的控制參數(shù)主要是種群規(guī)模N、交叉率CR 和變異倍數(shù)F ，此外計(jì)算差異量的個(gè)體數(shù)、種群更新策略和收斂條件對(duì)優(yōu)化效果也有較大的影河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）72響。4.4 制動(dòng)器的維護(hù)可靠性評(píng)定我們從實(shí)踐中可以體會(huì)到，維護(hù)良好的制動(dòng)器一般情況下都能夠發(fā)揮應(yīng)有的功能作用，而維護(hù)不善的制動(dòng)器則往往潛伏事故隱患。從制動(dòng)器的故障模式分析不難看出，保證制動(dòng)器的固有可靠性的主要維護(hù)工作包括：(1) 制動(dòng)閘瓦與閘盤間隙的調(diào)整；(2) 閘盤污染控制；(3) 液壓站油壓整定及殘壓限制。在以上三項(xiàng)維護(hù)工作中，若有一項(xiàng)維護(hù)工作未做好，都會(huì)影響制動(dòng)器的可靠性發(fā)揮，因此，維護(hù)可靠性是這三項(xiàng)單元的串聯(lián)組合，即：MbdhR?式中 —閘瓦同步貼閘可靠性；bR—閘盤污染可靠性；d—液壓站殘壓可靠性。h貼閘可靠性是指制動(dòng)器所有制動(dòng)閘同步貼閘的能力；若貼閘同步能力差，則制動(dòng)力矩達(dá)不到設(shè)計(jì)值，固有可靠性保障能力差。閘盤污染可靠性指的是污染閘盤與閘瓦摩擦制動(dòng)力矩不減值的能力；殘壓可靠性則是指液壓站殘壓不超過(guò)規(guī)定值的能力。由于當(dāng)前維護(hù)工作和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)盤閘污染都給予高度重視，所以發(fā)生非人為污染的概率非常小。殘壓可靠性與液壓系統(tǒng)故障和電液閥調(diào)整、閥彈簧的抗疲勞能力有關(guān)。因此，維護(hù)可靠性的重點(diǎn)在于閘瓦間隙調(diào)整而影響的貼閘可靠性。一般情況下，制動(dòng)閘不同步的原因在于閘瓦間隙差別和油缸阻力差別。貼閘油壓的離散程度能夠反映制動(dòng)閘的貼閘可靠性，貼閘油壓越集中，同步貼閘數(shù)目越大，貼閘可靠性也越高；反之，貼閘油壓愈分散，貼閘同步性愈差，貼閘河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）73可靠性也愈低。若在合閘過(guò)程中，瞬時(shí)貼閘的閘瓦數(shù)為 ，則貼閘可靠性為ibRn?衡量貼閘可靠性高低的指標(biāo)可用每個(gè)瞬間貼閘可靠度的平均值來(lái)表達(dá)，即： 1nbiitR??示中 —貼閘序列樣數(shù)。tn表 4-1 和表 4-2 是某礦主井和副井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)，從中考核得主井制動(dòng)器的 ，副井制動(dòng)器的 ，這表明主井制動(dòng)器的閘瓦0.63bR?0.469bR?貼閘同步性比副井要高。主井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)如表 4-1 所示表 4-1 主井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)序列號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8貼閘油壓，MPa 4.4 4.3 4.2 4.1 4.0 3.8 3.6 3.4貼閘數(shù) 5 6 8 9 11 12 14 16Rb 0.313 0.375 0.500 0.563 0.688 0.875 0.100 1.00副井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)如表 3-11 所示表 4-2 副井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)序列號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8貼閘油壓，MPa 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1貼閘數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）74Rb 0.063 0.125 0.188 0.313 0.375 0.563 0.938 1.00河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）75第 5 章 結(jié)論制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)不可缺少的重要組成部分，是提升機(jī)最關(guān)鍵也是最后一道安全保障裝置，制動(dòng)力矩的不足是導(dǎo)致提升設(shè)備過(guò)卷、放大滑等事故的直接因素。制動(dòng)裝置的可靠性直接關(guān)系到提升機(jī)的安全運(yùn)行。我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開(kāi)采，多繩摩擦提升機(jī)適用于較深的礦井提升，它具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)JKMD 型（ 4.5 米 4 多繩摩擦輪）提升機(jī)的制動(dòng)裝置，通過(guò)了解制動(dòng)器的結(jié)??構(gòu)和工作原理，對(duì)其零部件如：液壓缸、液壓站、盤式彈簧等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。盤式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可。盤式制動(dòng)器與其它類型制動(dòng)器相比較，其優(yōu)點(diǎn)是：因多副制動(dòng)器同時(shí)使用，即使一副制動(dòng)器失靈，也不是影響一部分制動(dòng)力矩，故可靠性高，操作方便，制動(dòng)力矩可調(diào)性好、慣性小、動(dòng)作快、靈敏度高、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、安裝維護(hù)方便、通用性大等；但其缺點(diǎn)也比較明顯：對(duì)于制動(dòng)盤和制動(dòng)器的制造精度要求較高，對(duì)閘瓦的性能要求較高等。盤式制動(dòng)器所具有的優(yōu)點(diǎn)在相當(dāng)大的程度上可以滿足生產(chǎn)和安全的需要，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用，隨著盤式制動(dòng)器發(fā)展的成熟，它的優(yōu)越性會(huì)越來(lái)越明顯，市場(chǎng)前景廣闊。河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院 2012 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）76致 謝首先，我要感謝河南