#第三节 提升设备的运动学计算

第三节 提升设备的运动学计算

提升设备运动学的研究对象是研究和确定提升过程中提升容器运动速度的变化规律 ,以求得合理的运转方式。

提升设备运动学的基本任务是确定合理的加速度与减速度、各运动阶段的延续时间以及与之相对应的容器行程 , 并绘制速度图和加速度图。

由基本动力方程式 (8-5) 可知 , 拖动力是容器行程 Z 和加速度 a 的函数 , 而 Z 又是时间 t 的函数 , 因此拖动力 F 是 t 和α的函数。由此可见 , 研究和确定滚筒圆周上拖动力的变化 规律 , 必须以提升运动学为基础。

本节以我国煤矿目前广泛采用的无尾绳静力不平衡提升系统为例 , 介绍提升设备的运动学计算的基本内容和方法。

一、提升设备的运行规律

提升设备的运行状态 , 主要取决于提升容器在井筒中的运行规律。而容器的运行规律与容器的类型及控制方法等有密切关系。

提升设备在一个提升循环内的运行规律是用速度图来表示的 , 表示提升速度随提升时间变化的关系图形 , 叫做提升速度图。

对于底卸式宾斗 , 为保证宾斗离开卸载曲轨时速度不能过高 , 需要有初加速阶段 ; 为使 重集斗上升到井口而进入卸载曲轨内运行时 , 减少对井架、曲轨的冲击 , 提高停车的准确性 , 应有一个低速爬 行阶段 ( 爬行速度一般限制在不大于 0.5m/s), 故应采用如图 8-5(b) 所示 的六阶段速度图。现分析如

下 :

图８－５ 五阶段和六阶段速度图

t 。一一初加速阶段运行时间 , 由于这时井上空宾斗在卸载曲轨内运行 , 故加速度不可过 高 , 以免对

设备产生过大冲击。《煤炭工业设计规范》规定 , 集斗滑轮离开曲轨时 的速度m v 5.10≤/s 。 tl 一一主加速阶段运行时间 , 此时加速度1a 较大 , 速度一直从 0v 加速到最大提升速度m v 。 t2 一一等速阶段运行时间 , 即容器以最大提升速度m v 飞等速运行的时间。

t3 一一主减速阶段运行时间 , 即容器以最大速度m v 减速到爬行速度叫的时间。

t4 一一爬行阶段运行时间 , 此时重集斗上升到井口以上进入卸载曲轨运行 , 为减少对井架及曲轨的冲

击 , 爬行速度一般控制在叫s m v /5.04≤。

t5 一一抱闸停车阶段时间 , 即宾斗到达停车位置 , 提升机抱闸停车用的时间。

θ一一休止时间 , 即装卸载时间。

对于罐笼提升 , 因元卸载曲轨的限制 , 故无需初加速阶段 , 开始就以较大的主加速度加速 , 但是为了准确停车 ( 使罐笼内的轨道与车场轨道对齐 ), 也需要有一爬行阶段 , 因此 , 普通罐笼提升采

用如图8-5(a) 所示的五阶段速度图。

二、提升加速度的确定

( 一 ) 萁斗提升初加速度0a 内的确定

如上所述 , 为了保证提升开始时 , 空萁斗对卸载曲轨及井架的冲击不致过大 ,离开萁斗卸载曲轨时的速度被限制在m v 5.10≤/s, 如果萁斗在卸载曲轨内的行程为0h , 则萁斗的初 始加速度

02002h v a =

目前大量通用的集斗卸载曲轨行程为 ho=2.13m, 新标准系列宾斗的卸载曲轨行 程

为

2.35m, 所以初加速度α。为 22

0/48.035

.225.1s m a =⨯≤ s m a 528.013

.225.12

0=⨯≤

故萁斗提升初加速度α。一般采用 0.5m/2s 。

( 二 ) 主加速度向的确定

主加速度 al 是按安全经济的原则来确定的 , 主加速度的大小受《煤矿安全规程》、减速器强度、电动机过负荷能力三个方面的限制。

(1) 《煤矿安全规程》对提升加、减速度的限制 : 立井中用罐笼升降人员时的加减速度 不得超过 0.75m/s 勺斜井中升降人员的加、减速度不得超过 0.5m/s2 。对升降物料的加、减速度 , 规程没有规定 , 一般在竖井 , 加、减速度最大不超过 1.2m/2s , 斜井不超过 0.7 m/2s 。

(2) 按电动机的过负荷能力来确定。电动机的最大平均出力应大于或等于加速阶段实 际所需的最大

力 , 即

∑++≤175.0ma PH kQ F e λ

∑+-≤

m PH kQ F a e λ75.01 （8---10） 式中 Fe-- 一电动机的额定出力 ,N ； m j e e v N F η1000=

e N -- 电动机额定功率 ,KW ；

j η--传动效率 ;

(8-9)

λ--电动机荷系数 ;

m ∑一一提升系统变位质量 , kg 。

(3) 按减速器允许的输出传动转矩来确定。电动机通过减速器作用到滚筒主轴的拖 动力矩 , 必须小于减速器所允许的最大输出转矩 , 即 [][]max 12)(M D a m m PH kQ d ≤-++∑

[]∑-+-≤d m m PH kQ D M a )(2max 1 （8-11）

[Mmx] ---减速器输出轴最大允许输出转矩 , 单位为 N · m, 可由提升机规格表 5-14

查得

D 一一滚筒直径 ,m 。

综合考虑上述三个条件 , 按其中最小者确定主加速度1a 的大小。

三、提升减速度码的确定

提升减速度除了要满足上述《煤矿安全规程》的规定外 , 还与提升设备所采用

的减速方式有关 ,目前常见的减速方式有三种。

( 一 ) 自由滑行减速方式

在减速开始时 , 将电动机从电网切除 , 容器靠系统的惯性向卸载位置运行 , 速度逐渐降低 , 既不用电力拖动 , 又不用制动器制动 , 故称为自由滑行减速方式。

采用自由滑行减速方式时 , 电动机已从电网断开 , 此时拖动力为 0, 根据基本动力方程式

)2(33=--+=∑h ma x H P kQ F 3h H x -=

∑--=m h H P kQ a )

2(33 ( 8-12)

式中 h a 3一一采用自由滑行减速方式时的减速度 ,m/2s ;

h3 一一减速阶段的行程 , 一般为 30-40 m 。

( 二 ) 电动机减速方式

这是用电动机缓慢减速。即将电动机的转子附加电阻再逐级接入转子回路 , 使电动机

在较软的人工特性上运行。为了能较好地控制电动机 , 这时出力应不小于 35% 的额定值 ，即

e d F ma x H P kQ F 35.0)2(33

≥--+=∑

所以 , 当采用电动机减速方式时 , 其减速度为 式中

因减速阶段开始所以减速度