礦用提升絞車制動系統(tǒng)的改進

1變形液壓系統(tǒng)在jt級提高絞車系列中，jt1200（a）/1028提高絞車是根據(jù)jt1200和1028的基礎改進的。JT1200/1028型單筒提升絞車是普遍使用的一種礦用提升絞車，廣泛應用于中小型煤礦或其他礦山的斜巷和豎井的運輸、提升調度或其他輔助作業(yè)。制動系統(tǒng)是礦用提升絞車的重要組成部分，它由傳動機構和制動器組成，主要有正常停車、工作制動和安全制動等作用。原先設計的這種絞車在實際使用中，用戶有時反映制動力矩不夠，提放重載時有時出現(xiàn)“上竄下滑”的現(xiàn)象，并且只有一副制動器（帶式制動器），制動系統(tǒng)的構成不合理。本文著重對該型絞車的工作制動狀況(帶式制動器)的制動力矩作一些分析。2推桿思動器制動根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，在電動機和減速器的聯(lián)軸器上增設一套安全制動裝置（電力液壓推桿制動器或交流電磁制動器），并且其制動力矩不得小于提升或下放重載時最大靜力矩的三倍。由于在減速器高速級緊急制動用按鈕控制時，必然會出現(xiàn)很大沖擊，就可能損壞齒輪，造成設備事故。因此我廠就根據(jù)實際情況進行改進，將緊急制動器設計在主軸裝置上，取得了良好的效果。3制動輪直徑的確定帶式制動器是用撓性鋼帶（帶內用鉚釘固定閘瓦）包圍制動輪，鋼帶的一端固定在與底架連接的支座上（也就是圖1中的A邊），另一端則通過調節(jié)螺栓及杠桿系統(tǒng)與制動杠桿相連（也就是圖1中的B邊）。制動時，手柄向后拉，使重錘下落或者手制動，用棘輪定位。JT1200/1028型絞車通過傳動杠桿作用在鋼帶邊上的力有兩種：手操作力F1和重錘產(chǎn)生的力F2。制動輪兩側的T1與T2之比應滿足撓性體摩擦傳動方程（歐拉公式）式中T1———A邊鋼帶的緊邊張力；T2———B邊鋼帶的松邊張力；μ———閘瓦與制動輪的摩擦系數(shù)，μ=0.35;α———閘瓦對制動輪的圍包角，α=270°（以單位rad計算）。則鋼帶作用在制動輪上的摩擦力矩（即制動力矩）為式中Dz———制動輪直徑P———摩擦力，P=T1-T2在靜力矩平衡計算中，可忽略杠桿各鉸接點摩擦阻力與杠桿自重，具體計算結果如表1所示。計算中，手操作力取150N是根據(jù)JB4287-86對礦用提升絞車的操作力規(guī)定，即“其最大操作力不大于150N”。摩擦系數(shù)是根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》中“閘輪與閘瓦的摩擦系數(shù)一般采用0.3～0.35”確定的。另外該絞車的最大靜張力Q=12000N，卷筒直徑D=0.8m。從表1中可以得到如下公式：從式（3）中可以看出，通過對現(xiàn)有的結構改進來提高絞車的制動力矩：(1)采用摩擦系數(shù)大的剎車帶，如μ=0.42的石棉；(2)改變杠桿機構傳動比，適當增大杠桿比；(3)增大帶式閘的圍包角，從現(xiàn)有的270°增至280°；(4)適當增大制動輪直徑；(5)增加重錘的重量。4制動動力學的發(fā)育由于絞車的制動力矩方向與出繩方向有關，制動力矩的大小與緊邊拉力和松邊拉力的差成正比關系，而緊邊和松邊是由作用在制動輪上的合力趨勢方向來確定的，在提升和下放重載時，作用在卷筒及制動輪上的力矩有3個：Md為提放重載時的慣性力矩，由變位到卷筒圓周上的全部的運動部件的質量m與制動減速度a形成；Mj是提升系統(tǒng)最大的靜阻力矩，為靜力矩及阻力矩之和，是由有效載荷、容器自重、鋼繩重量以及礦井阻力等形成；Mz是絞車的制動力矩，由帶式制動器的摩擦力形成。根據(jù)力矩平衡方程式：在絞車制動過程中靜阻力矩Mj是一定的，從式（4）、式（5）和式（6）中可以得知：制動減速度a和慣性力矩Md與制動力矩Mz的大小有關，隨著Mz的變化而變化，因此，作用在制動輪上的合力趨勢方向主要由靜阻力矩的方向來決定，繼而確定了制動輪上的緊邊和松邊。現(xiàn)按上出繩、下出繩提升和下放重載共四種工況分析。(1）當懸掛鉤子時，懸掛鉤子的剎車狀態(tài)圖1(1)兩組制動力的對比在提升重載制動時，作用在卷筒及制動輪上的三個力矩中，由于制動力矩Mz與靜阻力矩Nj的方向一致，均為逆時針方向，使帶式制動器的A邊拉緊，T1成為緊邊拉力，則B邊成為帶式制動器的松邊，T2是松邊拉力。(2)矩與靜阻力mj的轉動方向在下放重載制動時，卷筒及制動輪是逆時針方向轉動，慣性力矩Md與靜阻力矩Mj的轉動方向一致，并且也是逆時針方向。在其共同作用下，將帶式制動器的A邊拉緊，T1仍然成為緊邊拉力，則B邊還為帶式制動器的松邊，T2是松邊拉力。(2）當懸掛鉤子時，懸掛鉤子的剎車狀態(tài)圖2(1)抗拉緊作用下的緊邊拉緊靜阻力矩Mj與制動力矩Mz方向一致，均為順時針，在其共同作用下，必然使帶式制動器上的B邊拉緊，T2成為緊邊拉力；則A邊成為帶式制動器的松邊，T1是松邊拉力。這對于帶式制動是極其不利的，因為手操作力和重錘產(chǎn)生的力遠遠達不到緊邊拉力。(2)拉緊持續(xù)分析在下放重載制動時，卷筒及制動輪是順時針方向轉動，出現(xiàn)慣性力矩Md與靜阻力矩Mj的轉動方向一致，并且也是順時針方向。在其共同作用下，也是同樣將帶式制動器的B邊拉緊，T2仍然成為緊邊拉力，則A邊還為帶式制動器的松邊，T1是松邊拉力。雖然其制動力矩是逆時針方向，但總體對于帶式制動也是有負面影響的。通過以上分析可見，JT1200/1028絞車的帶式制動器是單方向性的，只有在上出繩的情況下，即B邊成為松邊，T2為松邊拉力時，才能保證上面計算的制動力矩。反之，下出繩時，B邊成為緊邊，則制動力矩大幅度下降。曾經(jīng)對該型絞車作過下出繩下放重載制動試驗，制動力矩與下放重載最大靜力矩之比僅為1.69倍，而原先使用說明書上對出繩方向沒有作過規(guī)定。5差動傳動驅動改進JT1200(A)/1028型單筒提升絞車是在JT1200/1028型基礎上改進的，不僅把傳動裝置中的減速器改用差動調速裝置，使之無極調速，平穩(wěn)啟動，而