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单绳缠绕式提升机电控系统及盘式制动器结构设计

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提升机电控系统图 2.dwg

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关键词：: 缠绕提升晋升机电电机系统制动器结构设计

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提升机电控系统图 2.dwg

提升机简图.dwg

电控系统11.dwg

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单绳缠绕式提升机电控系统及盘式制动器结构设计

摘要

矿井交流提升机是现在煤炭生产中不可缺少的重要机械，在煤矿生产中，其起着非常重要的作用。矿井提升是矿井生产过程中的一个重要环节，矿井提升机担负着物料、人员等的提升运输的任务等。本文在制动工作原理进行说明的基础上，对制动器进行了选型。结合特定的矿井的采煤及地质情况，对多绳摩擦式矿井提升机进行设备选型，形成一整套完备的矿井提升系统，整个系统的电控系统非常重要，所以最后对所设计的系统进行了电控系统设计。

目前，我国绝大部分矿井提升机（超过70%）采用传统的交流提升机电控系统（TKD-A）,TKD控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，TKD-A系列提升机电控系统已经形成了自己的特点。

关键词：矿井提升机；电控系统；制动器

前言 i

摘要 iv

Abstract v

第一章提升机制动装置的结构设计 1

第一节概述 1

一、提升机的制动装置的功用、类型 1

二、制动装置的功用 1

三、制动装置的类型 1

四、制动器的设计类型 2

五、制动装置的有关规定和要求 2

第二节提升机制动器主要类型 4

一、块式制动器 4

二、盘式制动器 5

第三节盘式制动器的结构及工作原理 6

一、盘式制动器的布置方式 7

二、盘式制动器的结构 7

第四节制动器的设计计算 8

一、盘式制动器的计算条件 9

二、盘式制动器制动力矩的确定 9

第五节制动油缸的设计 19

一、液压缸主要尺寸的确定 20

二、液压缸的其它结构设计 25

第二章提升机的电控系统 27

第一节提升机电控系统概况 27

一、国内外提升及研究状况 27

二、矿井提升机电控系统的基本情况介绍 29

第二节矿井提升机交流TKD电控系统的工作原理 31

一、主回路 31

二、限速回路 32

三、安全回路的工作原理 33

四、控制回路的组成和工作原理 34

第三节　工作过程介绍 52

一、开车前的准备 53

二、提升机启动、加速控制 53

三、等速阶段 54

四、减速阶段 54

结论 58

参考文献 59

英文原文 60

中文译文 71

致谢 81

Abstract

Mine AC lift machine coal production is the indispensable important machinery, in coal mine production, the plays a very important role. Mine mine production in the process of ascension is a important link, mine hoist material personnel for the ascension of the tasks such as transportation, etc.In this paper,With a specific mine coal mining and geological conditions, the mine hoist a selection of equipment, a set of comprehensive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design.

At present, most of the mine hoist (more than 70%) adopts the traditional mechanical and electrical control system of the ac lift (TKD-A), TKD control system is A relay logic circuit large air contactor tachogenerator of contacts and other components of A control system. After many years development, TKD-A series of mechanical and electrical control system already ascension has formed its own character.

Key words：mine hoist ；electrical control system ；Brake

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盘式制动器的布置方式.jpg

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内容简介：: 前言矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的几点设备，它不仅承担无聊的提升与下放任务，同时还上下人员。矿井运输是煤炭生产过程的一部分，煤炭的井工生产中，运输线路长，巷道条件多种多样，运输若不畅通，采掘工作就无法继续进行，井工生产的煤矿运输作业，包括从工作面到矿井地面的煤炭运输和辅助运输，辅助运输包括矸石、材料、设备和人员运输。矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠、有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。随着矿井提升系统自动化，改善提统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。i目录前言 .I摘要 .IVABSTRACT.V第一章提升机制动装置的结构设计 .1第一节概述 .1一、提升机的制动装置的功用、类型 .1二、制动装置的功用 .1三、制动装置的类型 .1四、制动器的设计类型 .2五、制动装置的有关规定和要求 .2第二节提升机制动器主要类型 .4一、块式制动器 .4二、盘式制动器 .5第三节盘式制动器的结构及工作原理 .6一、盘式制动器的布置方式 .7二、盘式制动器的结构 .7第四节制动器的设计计算 .8一、盘式制动器的计算条件 .9二、盘式制动器制动力矩的确定 .9第五节制动油缸的设计 .19一、液压缸主要尺寸的确定 .20二、液压缸的其它结构设计 .25第二章提升机的电控系统 .27第一节提升机电控系统概况 .27一、国内外提升及研究状况 .27二、矿井提升机电控系统的基本情况介绍 .29第二节矿井提升机交流 TKD 电控系统的工作原理 .31一、主回路 .31二、限速回路 .32三、安全回路的工作原理 .33四、控制回路的组成和工作原理 .34第三节工作过程介绍 .52一、开车前的准备 .53二、提升机启动、加速控制 .53三、等速阶段 .54四、减速阶段 .54结论 .58参考文献 .59ii英文原文 .60中文译文 .71致谢 .81iii摘要矿井交流提升机是现在煤炭生产中不可缺少的重要机械，在煤矿生产中，其起着非常重要的作用。矿井提升是矿井生产过程中的一个重要环节，矿井提升机担负着物料、人员等的提升运输的任务等。本文在制动工作原理进行说明的基础上，对制动器进行了选型。结合特定的矿井的采煤及地质情况，对多绳摩擦式矿井提升机进行设备选型，形成一整套完备的矿井提升系统，整个系统的电控系统非常重要，所以最后对所设计的系统进行了电控系统设计。目前，我国绝大部分矿井提升机（超过 70%）采用传统的交流提升机电控系统（TKD-A）,TKD 控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，TKD-A 系列提升机电控系统已经形成了自己的特点。关键词：矿井提升机；电控系统；制动器ivAbstractMine AC lift machine coal production is the indispensable important machinery, in coal mine production, the plays a very important role. Mine mine production in the process of ascension is a important link, mine hoist material personnel for the ascension of the tasks such as transportation, etc.In this paper,With a specific mine coal mining and geological conditions, the mine hoist a selection of equipment, a set of comprehensive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design.At present, most of the mine hoist (more than 70%) adopts the traditional mechanical and electrical control system of the ac lift (TKD-A), TKD control system is A relay logic circuit large air contactor tachogenerator of contacts and other components of A control system. After many years development, TKD-A series of mechanical and electrical control system already ascension has formed its own character.Key words：mine hoist ；electrical control system ；Brake0第一章提升机制动装置的结构设计第一节概述一、提升机的制动装置的功用、类型提升机的安全运行,很大程度上取决于制动器的工作可靠性。从狭义可靠性理解,盘式制动器包含不可维修因素，如制动弹簧失效之后,影响制动力矩，需要更换新弹簧才能使制动器可靠性达到原有水平；闸瓦与闸盘之间摩擦系衰减，也只能靠更换新闸瓦方能维持原有可靠性水平。从广义可靠性理解,盘式制动器含有可维修因素，如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性液压站零件发生故障，修理后也能使制动器可靠性达到设计水平。由此可知，制动器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合反映。固有可靠性是由制动器设计制造及材料等因素决定的，在制动器产品出厂时便已明确，使用可靠性则是装、维护及操作等因素决定的，它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的发挥程度。因此，固有可靠性的体现,受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性却较低，制动器的实际工作可靠性依然不会高。制动装置提升机（提升绞车）的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。它由两部分组成：制动器（通常称做闸）和传动装置。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，传动装置是控制并调节制动力矩的机构。二、制动装置的功用制动系统是提升机不可缺少的重要组成部分。是提升机最关键也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。制动力矩不足是导致提升设备过卷、放大滑等事故的直接因素。（一) 在提升机停止工作时能可靠地闸住提升机，即正常停车；（二) 在减速阶段及下放重物时,参与提升机的控制，即工作制动；（三) 当发生紧急事故或其他意外情况时，能迅速而合乎要求地闸住提升机，即安全制动；（四）双滚筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度时，能够闸住提升机的游动滚筒而松开固定滚筒。1三、制动装置的类型制动装置中的制动器按结构分为块闸(角移式或评移式)和盘闸；传动装置按传动能源分为油压(液压)、压气(气动)及弹簧等。KJ 型( 23m) 和 BM 型提升机使用油压角移式制动装置。KJ 型( 46m) 和 HKM3 型提升机使用压气平移式制动装置。JKA 型提升机使用液压综合式制动装置。XKT 型、JK 型、GKT 型( 2m)、JKD 型、JKM 型、JKMD 型提升机使用液压盘式制动装置。矿用提升绞车使用手动角移式制动器作为工作制动.重锤电磁铁丝杠螺母操纵的角移式制动器或重锤电力液压推杆操纵的平移式制动器作为安全制动，但新系列 JT 型( 1.21.6m) JKM（JKMD）型提升绞车则使用液压盘式制动装置。四、制动器的设计类型盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器，它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可。我们见过的带碟刹的摩托车，就是盘式制动器最简单的应用。它的制动原理与鼓闸式、抱闸式制动器的原理相同，仍为摩擦式制动，但它却有别于老式的鼓闸式和抱闸式制动器，特别是在结合了液压系统和PLC 控制之后，液压系统和PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。（一) 盘式制动器与其它类型制动器相比较，其优点是：因多副制动器同时使用，即使一副制动器失灵，也不是影响一部分制动力矩，故可靠性高，操作方便，制动力矩可调性好，惯性小，动作快，灵敏度高；重量轻，结构紧凑，外形尺寸小，安装维护方便；通用性大等。由于制动器具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。（二) 盘式制动器的缺点：对于制动盘和制动器的制造精度要求较高；对闸瓦的性能要求较高等。（三)液压盘式制动器作为最新开发出来的一种制动器，其发展前景远大，尤其是将液压电气控制结合在盘式制动器上，相信随着液压和电气技术的进一步发展，会更有利于盘式制动器的发展。五、制动装置的有关规定和要求按照煤炭安全规程及有关技术规范的规定，提升机(绞车)的制动装置必须达到下列要求。（一）提升机(绞车)必须装设司机不离开位置即能操纵的常用闸(即工作闸)保险闸(即安全闸)。保险闸必须能在紧急时自动发生作用。2常用闸和保险闸共同使用一套闸瓦制动时，操纵部分必须分开。双滚筒提升机（绞车）的两套闸瓦的传动装置必须分开。（二）常用闸和保险闸必须经常处于良好的状态，保证灵活可靠。在工作中，司机不准离开工作岗位，也不准擅自调节制动闸。对具有两套闸瓦只有一套传动装置的旧双滚筒提升机（绞车），应加强闸瓦间隙和传动系统的检查和维护。（三）保险闸必须采用配重式或弹簧式的制动装置，除由司机操纵外，还必须具有能自动抱闸的作用，并且在抱闸同时使提升装置自动断电。常用闸必须采用可调节的机械制动装置。（四）提升机（绞车）除有（常用闸和保险闸）外，应加设定车装置，以便调整滚筒的位置（钢丝绳的长度）或修理制动装置时使用。（五）保险闸（或保险闸第一级）的空动时间（由保护回路断电时起至闸瓦刚刚接触到闸轮上的一段时间）：压缩空气驱动闸瓦式制动器不得超过 0.5 秒，储能压缩驱动闸瓦式制动器不得超过 0.6 秒，盘式制动器不得超过 0.3 秒。保险闸施闸时，在杠杆和闸瓦上不得发生显著的弹性摆动。（六）提升机（绞车）的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩和实际提升最大静载荷重旋转力之比（K），都不得小于 3。（七）双滚筒提升机（绞车）在调整滚筒旋转的相对位置时（此时游动滚筒与主轴脱离连接），制动装置在各滚筒闸轮上所发生的力矩，不得小于该滚筒所悬重量（钢丝绳重量与提升容器重量之比）形成的旋转力矩的 1.2 倍。计算制动力矩时，闸轮和闸瓦摩擦系数根据实测确定，一般采用 0.3 到0.35；常用闸和保险闸的力矩应分别计算。（八）在立井和倾角以上的倾斜井巷，提升装置的保险闸发生作用时，全部03机械的减速度：下放重载（设计额定的全部重量）时，不得小于 1.5 米每二次方秒；提升重载时，不得超过 5 米每二次方秒。倾角在以下是倾斜井巷，下放重载时的制动减速度不得小于 0.75 米每二次03方秒，提升重载时的制动减速度不得大于自然减速度。cA= mcA(sinos),gf2s式中： 3-重力加速度， m ；g2s-井巷倾角，（）；0-绳端载荷的运动阻力系数，一般采用 0.10 到 0.105。f摩擦轮式提升装置，常用闸或保险闸发生作用时，全部机械的减速度，不得超过钢丝绳的滑动极限（上提重物加速度阶段及下放重物减速度阶段的动防滑安全系数不得小于 1.25，静防滑安全系数不得小于 1.75）。下放重载时，必须检查减速度的最底极限。在提升重载时，必须检查减速度的最高极限。（九）制动器的工作行程不得超过全程的四分之三，必须留有四分之一作为调整时备用。司机操纵台制动手把的移动应当灵活，在抱闸位置时，应有定位器来固定手把，防止手把从抱闸位置自动向前移动。（十) 制动轮的椭圆度在使用前（新安装或大修后）不得超过 0.5 至 1mm；使用中如超过 1.5mm 时，应重新车削或换新的。第二节提升机制动器主要类型提升机的制动器包括工作装置(即制动闸)和传动装置,工作装置直接作用于制动轮，产生摩擦力矩；传动装置是工作装置产生或解除制动摩擦力的机构。因此，按工作装置装置结构区分，制动器可分为盘式制动器和块式制动器；按传动装置的动力源区分，制动器可分为液压式、气压式和弹簧式。目前，进口提升机和国产新型提升机大都采用液压盘式制动器，而旧提升机(70 年代以前产品)多采用液压或气压块式制动装置，但近年也对这些制动器进行了较大规模的改造。一、块式制动器块式制动器一般都是闸块压在提升机滚筒的制动轮上而产生制动力矩，出于闸块与制动轮的作用方式差别，块式制动器有角移式、平移式和综合式之分。图（a）是角移式块闸的原理图,两个闸瓦块始终绕基座上的固定铰接点转动，故名为角移式。当制动动力向上拉三角块杠杆时，杠杆的联动会产生连杆拉力，从而迫使块闸压向制动轮，产生制动力；当外动力使三角块向下压时，连杆的压

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