液压提升机设计

1 绪论

1.1液压提升机概述

1.1.1引言

液压提升机是利用液压马达直接或通过减速箱来拖动滚筒的一种提升机，液压提升机的用途很广泛，常用于船舶、港口、建筑、矿山、冶金和林业等许多行业。习惯把卷筒直径错误！未找到引用源。< 2000mm 时的称为提升机, 而把错误！未找到引用源。≥2000mm时的称为提升机,以下统称为提升机。自60年代中期提升机出现以来,40多年发展迅速,在工业发达国家的煤矿井下已广泛使用,从大到小,从单绳到多绳，从有极绳到无极绳,从缠绕式到摩擦式,各种品种规格比较齐全。液压提升机主要由液压驱动系统、液压制动系统、液压控制系统、卷筒-负载系统、操作系统及其它如深度指示、提升超速、过卷安全保护等辅助系统组成。

1.1.2液压提升机的用途、工作原理、类型

（1）用途

液压提升机主要用于煤矿井下,作为提升和下放人员、煤、矸石及运输材料、设备之用。在煤矿主要是用于采区上、下山运输,同时也可用于井下暗立井、暗斜井和掘进时的提升运输及井下辅助运输.

（2）工作原理

液压提升机由机械、液压传动、电气部分等组成。采用鼠笼型防爆主电机驱动双向变量主油泵；主油泵和二台内曲线低速大扭矩液压马达组成闭合回路、衡扭矩液压调速系统；二台液压马达分别布置在主组装置两侧与主组联接,拖动提升机运转。提升机有二台辅助油泵，一台工作、一台备用。辅助油泵中，其大泵作补油泵用，给主液压传动补油；小泵作控制用，给制动系统、操作系统、调绳系统供油。

提升机采用远距离液控操纵方式。司机通过操作液压式比例先导伐给主油泵的比例油缸输入由低到高的压力油，使主油泵的行程调节器动作，改变主油泵摆动的缸体的倾角来改变主油泵的流量，以改变液压马达的转速，使提升机起动，加速运转。司机通过操作液压式比例先导伐的手柄扳到不同角度，就可使主油泵输出不同的流量，使提升机得到不同的提升速度。当液压式比例先导伐的手柄扳到最大位置时，提升速度最大。当液压式比例先导伐的手柄扳到中立位置时，提升机停车。当手柄反方向扳动时，提升机反方向运行。

提升机采用盘型闸制动，以实现提升机的正常和紧急制动。正常制动的制动力靠液压传动装置本身产生的。提升时负荷成为制动力。下放重物时液压马达变为泵。液压泵变为液压马达。使电动机产生发电反馈制动。盘型制动器不参与工作制动。只是在提升机卷筒停止运转后作为保险装置来使用。提升机在运行中出现故障，保险装置自动工作，也可由司机用脚踏开关进行紧急制动停车。

提升制动系统有压力油时，盘型闸制动打开，没有压力油盘型闸制动。司机操作的液压式比例先导阀共有4个减压阀，其中两个减压阀操纵主油泵正反向供油，另两个减压阀控制盘型闸的开起，当司机操作液压式比例先导伐时，同时压下两个阀，一个阀输出的压力油进主泵的比例油缸，使主泵向液压马达供油并使其运转。另一个阀输出的压力油供制动系统的液控换向阀，使制动系统向盘型制动器供油，盘型闸制动打开、使提升机运转。当司机扳回液压式比例先导伐的手柄扳到中立位置时，（比例油缸向中位返回）主泵流量逐渐减小到零，液

压马达停止运转。同时液控换向阀由于没有压力油而复位，提升机制动。这样就实现了开始提升运转时，盘型制动闸同时打开，提升机停止运转时，盘型制动闸同时立刻制动，保征了提升机的安全运行。

（3）类型

液压提升机按传动系统有全液压传动和液压－机械传动两大类。全液压传动液压提升

图1.1 全液压传动提升机工作原理

1.电机

2.主液压泵

3.液压马达

4.滚筒

机工作原理如图1.1所示,它是利用鼠笼式防爆电动机1,双向变量液压曲泵2,内线低速大扭矩液压马达3组成闭式回路,液压马达直接与滚筒4联接拖动提升机运转；液压-机械传动液压提升机工作原理如图1.2所示, 它是利用鼠笼式防爆电动机1带动双向变量液压泵2和高速液压马达3组成闭式回路, 液压马达经行星齿轮减速箱4再带动提升滚筒5直接拖动提升机运转,滚筒的正、反向运转依靠改变液压泵输出液流的方向来完成,提升机的转速大小由改变液压泵输入液压马达油量大小来调节。

图1.2 液压－机械传动提升机工作原理

1.电机

2.主液压泵

3.液压马达

4.减速箱

5.滚筒

1.2液压提升机发展历程

1.2.1国外发展历程

国外在50年代中期，随着新型轴向柱塞式和径向柱塞式液压马达的问世，研制出了在轮船和建筑机械上使用的液压提升机。大约在60年代中期，研制出煤矿井下使用的液压提升机。近20年液压提升机发展迅速，在工业发达国家的

煤矿已广泛使用，从大到小，从单绳到多绳，从有极绳到无极绳，从缠绕式到摩擦式，各种各样规格比较齐全。

1.2.2国内发展历程

我国煤矿井下液压提升机的研制工作和应用比欧洲、日本等大约晚了10年。从1977年开始,由湖南省煤炭工业局液压提升机研制组、湖南省煤炭科学研究所和湖南省煤矿机械厂共同研制BYT－1.2型防爆液压提升机,于1981年3月经鉴定定型,转入批量生产。随后,该厂又研制了直径1.6m、2m、2.5m等系列提升机,并在煤矿井下得到广泛推广应用。此外国内其它单位如洛阳矿山机械工程设计研究院研制了JTY系列直径1.6m、2m、2.5m液压防爆提升机,淮南煤矿机械厂研制了JT－1200Y型防爆液压提升机,重庆矿山机械厂也研制了直径1.2m防爆液压提升机,山西机器厂也研制了直径1.6m防爆液压提升机,重庆煤炭研究所、鸡西煤矿机械厂、徐州煤矿机械厂等也研制了多种型号、规格的液压防爆提升机,并在不同程度的煤矿得到采用。近年来,湖南株州煤矿机械厂、洛阳矿山机械工程设计研究院等单位,在提高液压防爆提升机产品性能和稳定性、降低能耗、降低噪声、控制漏油、提高运行工作效率和工作可靠性等方面进行了一系列的研究和探索, 在反馈控制系统和控制器的开发上进行探索性

的工作,并取得较好的成果。

1.3技术特点

液压提升机由于采用液压传动,减小了产生电火花的元件,空载直接启动,完全由液压系统实现调速,电气控制设备简单,便于实现防爆,安全可靠性好, 液压系统传递动力均匀平稳,而且通过液压变量泵能实现无级变速,起动换向平稳，低速运转性能好,电控提升机在启动和低速提升时电阻器消耗能量,在低速重载下放时靠制动闸与制动盘间摩擦来实现调速。而液压提升机调节器无电阻器消耗电能, 且在下放重载时向电网反馈电能。液压提升机不像电控制提升机那样频繁启动电动机,与同功率的电控防爆提升机相比：结构简单、体积小、占用碉室小；运输、安装费用低；安全保护设施齐全。

（1）防爆功能

提升机的主要使用环境是含煤尘和易燃、易爆气体的煤矿井下或井口,防爆是其最基本的安全功能,液压提升机电控系统与电控式提升机电控系统相比更为简单,防爆问题更易解决。因为,液压提升机由液压系统来实现矿井负载的提升与下放及其速度的控制与调节,因此驱动其主、辅助油泵的电动机只需朝一个方向旋转,不像电控式提升机那样电机有正、反转要求;液压提升机的主、辅助油泵为空载起动,起动设备更为简单;两液压泵的起动顺序是先起动辅助油泵,再起动主液压泵,其相应电机的磁力起动可利用控制回路中继电器的辅助触点联锁。

液压提升机电气控制系统主要采用隔爆型或安全火花型电气设备,常用的防爆元器件有防爆自动馈开关、鼠笼型防爆电机、防爆磁力起动器、防爆电磁阀、防爆干式变压器、防爆检漏器、防爆行程开关及防爆电铃等。

（2）超速、过卷保护功能

液压提升机在工作过程中尤其是在下放负载过程中,容易发生跑车超速。当速度超过额定最大速度运转时,不仅机械或液压元件如液压马达容易损坏,也是诱发重大事故的安全隐患。因此,液压提升机设计中规定,当跑车速度超过额定速度15%时,系统必须能自动断电。液压提升机的超速保护装置有机械和电气两种型式,电气超速保护装置由测速发电机和过速断电器组成,机械超速保护装置一般都采用离心式。