【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 升機(jī)基礎(chǔ)想接觸，會(huì)增大鋼絲繩的磨損。為此出繩角不應(yīng)小于提升機(jī)規(guī)格表中規(guī)定值。對(duì)于 JK型提升機(jī)下出繩角不應(yīng)小于 15176。即下出繩角 β 值 為： xttsjLDDRLCH2s i nt a n101 ????? ???167。 6— 5 提升設(shè)備的運(yùn)行理論 提升設(shè)備的運(yùn)行理論是研究提升設(shè)備在一次提升過(guò)程中提升容器的速度變化規(guī)律和電動(dòng)機(jī)作用在提升機(jī)滾筒圓周上力的變化規(guī)律的 ，以確定合理的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 。 一、提升系統(tǒng)基本動(dòng)力方程式 在提升系統(tǒng)工作時(shí)，作用于主軸上的拖動(dòng)力矩 M與提升系統(tǒng)的靜阻力矩 Mj，及慣性力矩 Mg處于平衡狀態(tài)，得 MMjMg=0 在等直徑提升系統(tǒng)中，可以寫成為： FFjFg=0 式中 F—— 電動(dòng)機(jī)作用在滾筒圓周上的拖動(dòng)力， N； Fj—— 提升系統(tǒng)的靜阻力， N； Fg—— 提升系統(tǒng)的慣性力， N。 上式即根據(jù)達(dá)朗伯爾原理，解決提升系統(tǒng)的受力分析和受力計(jì)算，以下將逐項(xiàng)分析： 提升系統(tǒng)的靜阻力 提升系統(tǒng)的靜阻力是由貨載 、 容器 、 鋼絲繩的重力以及運(yùn)行時(shí)形成的阻力組成 。 （ 1） 貨載 、 容器 、 鋼絲繩作用在滾筒纏繞圓周上的靜阻力 Fj1 圖 619為具有尾繩的提升系統(tǒng) ， 兩容器下面用一根鋼絲繩聯(lián)接起來(lái) ， 此鋼絲繩稱為尾繩 ， 此種提升系統(tǒng)的貨載 、 容器 、 鋼絲繩作用在滾筒纏繞圓周上的靜張力 ， 系滾筒的上升與下降兩鋼絲繩的靜拉力差 。 下面討論提升機(jī)工作在某瞬時(shí)，即空、重容器都已運(yùn)行了 x米時(shí)的靜阻力。 上升鋼絲繩的靜拉力 Fsj為 Fsj=Q+Qz+p（ Hx） +qx 下降鋼絲繩的靜拉力 Fxj為 Fsj =Qz+px+q（ Hx） 式中 p、 q—— 提升主繩、尾繩每米重量（ N/M）。 所以 Fj1= Fsj Fsj =Q+（ pq）（ H2x） 在上面計(jì)算中，將相當(dāng)于井架高的那段鋼絲繩與鋼絲繩弦長(zhǎng)部分，因?qū)τ跐L筒纏繞圓周作用的力相互抵消因而不計(jì)。 （ 2） 提升系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的阻力 Fj2 提升系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的阻力包括容器在井筒中運(yùn)行時(shí)空氣的阻力 ， 罐耳與罐道的摩擦阻力 ， 鋼絲繩的彎曲阻力及天輪滾筒等軸承的阻力；由于這些阻力在設(shè)備運(yùn)行時(shí)都是變化的 ， 精確計(jì)算較困難 ， 因此 ， 一般在計(jì)算中近似認(rèn)為阻力是不變的， 并且用提升量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示 ， 其阻力為： Fj2=ζ Q 式中 ζ —— 一般對(duì)箕斗提升系統(tǒng)取 ；對(duì)罐籠提升系統(tǒng)取 。 提升系統(tǒng)的靜阻力為： Fj= Fj1+ Fj2= Q+ζ Q +（ pq） （ H2x） =KQ+（ p+q） （ H2x） 式中 K=1+ζ —— 提升系統(tǒng)阻力系數(shù) 。 箕斗提升系統(tǒng) K= 罐籠提升系統(tǒng) K= 提升系統(tǒng)的慣性力 Fg 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化時(shí) ， 反抗其變化的力為慣性力即： Fg=∑ma 式中 ∑ m—— 提升系統(tǒng)所有運(yùn)動(dòng)部分換算到滾筒圓周上的變?yōu)橘|(zhì)量的總和； a—— 提升容器運(yùn)動(dòng)時(shí)的線加速度 。 提升系統(tǒng)動(dòng)力方程式 F=KQ+（ pq） （ H2x） +∑ma （ 1） 無(wú)尾繩提升系統(tǒng) q=0， 動(dòng)力方程式為： F=KQ+p（ H2x） +∑ma 由上式可見(jiàn)在提升過(guò)程中，靜阻力不斷減小，是由于主鋼絲繩的重量得不到平衡所致，故稱此種系統(tǒng)為不平衡提升系統(tǒng)，一般適用于井深小于 400m。 當(dāng)?shù)V井很深，提升鋼絲繩很重，在一次提升終了之前甚至出現(xiàn)負(fù)靜阻力，為此有時(shí)需要額外地加大電動(dòng)機(jī)功率，這樣還要用足夠大的制動(dòng)力施閘，吸收系統(tǒng)的動(dòng)能，和克服下降繩的重力，以保證一定的減速度，達(dá)到按時(shí)停車，避免過(guò)卷事故。這種提升系統(tǒng)既不安全，又不經(jīng)濟(jì)。 （ 2） 等重尾繩提升系統(tǒng) 懸掛等重尾繩 ， q=p， 動(dòng)力方程式為： F=KQ+∑ma 主繩重被尾繩完全平衡 ， 這種系統(tǒng)稱為靜力平衡提升系統(tǒng) 。 一般在井深大于 400m時(shí)采用 。 重尾繩提升系統(tǒng) 懸掛重尾繩 ， qp， 可以改善提升系統(tǒng)的動(dòng)力狀態(tài) 。 在提升開(kāi)始時(shí) ， 提升系統(tǒng)靜阻力小 ， 有助于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)；在提升終了時(shí) ， 提升系統(tǒng)靜阻力大 ， 有助于停車 。 這種提升系統(tǒng)多用于具有重負(fù)載的深井提升和多繩摩擦提升 。 注意：是否采用尾繩進(jìn)行平衡，要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 二 、 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 為了計(jì)算總的慣性力 ， 提升系統(tǒng)中把各運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量都變位 （ 折算 ） 到滾筒纏繞圓周上 ， 使其與滾筒纏繞圓周的速度和加速度相等 ， 條件是變位前后的動(dòng)能相等 ， 這種變位后的質(zhì)量 ， 叫作變位質(zhì)量 ， 全系統(tǒng)各個(gè)變位質(zhì)量的總和為提升系統(tǒng)的總變位質(zhì)量∑m， 此值可以實(shí)測(cè) ， 也可以計(jì)算 。 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分可分成直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩部分 ， 作直線運(yùn)動(dòng)的部件為提升容器及貨載 、 提升鋼絲繩 、 尾繩 。 它們的速度和加速度與提升機(jī)滾筒表面速度 、 加速度相同 ， 所以其變位質(zhì)量與實(shí)際質(zhì)量相等；作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件為：提升機(jī) （ 包括減速器 ） 、天輪和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 。 提升機(jī)和天輪的變位質(zhì)量在其技術(shù)規(guī)格表中可分別查出 。 只有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量md需要計(jì)算 。 其計(jì)算方法為 224DiJmdd ?gGDJ dd 4)( 2?式中 在查電動(dòng)機(jī)規(guī)格表時(shí)，需預(yù)先通過(guò)電動(dòng)機(jī)功率初選 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 電動(dòng)機(jī)的估算功率為 ??jmk Q vP1 00 0??smHv m /,?式中 vm—— 提升機(jī)最大速度， m/s； 《 規(guī)程 》 規(guī)定，立井升降物料時(shí)，提升容器的最大速度，不得超過(guò)下列公式所求得的數(shù)值： 式中 H—— 提升高度， m； H=Hx+Hs+Hz Hx—— 井口水平至容器卸載底之高度； Hs—— 井深； Hz—— 由井底車場(chǎng)水平到容器裝載位置的距離。 《 規(guī)程 》 還規(guī)定，立井中用罐籠升降人員，其最大速度不得超過(guò)下列公式所求得的數(shù)值，且最大不能超過(guò) 16m/s。 一些設(shè)計(jì)單位，常用的經(jīng)濟(jì)速度為： 一般用 在提升機(jī)技術(shù)規(guī)格表中，最大速度欄內(nèi)查得與計(jì)算接近的數(shù)值，為最大提升速度。 smHv m /,?smHv m /,)( ??smHv m /,?Ηj—— 減速器傳動(dòng)效率 ， 一級(jí)減速器 Ηj =～ ，二級(jí)減速器 Ηj =～ ； ?—— 提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)力系數(shù) ， 箕斗提升 ?=～， 罐籠提升 ?=～ 。 提升系統(tǒng)的總變位質(zhì)量為； dtjqqppz mmmlmlmmmm ???????? 222式中 lp—— 一根提升鋼絲繩全長(zhǎng)， m；lp=Hc+lx+3?D+30+n??D Hc—— 鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度， m； lx—— 鋼絲繩的弦長(zhǎng)， m； 3?D—— 滾筒上纏繞三圈摩擦圈繩長(zhǎng)， m； 30—— 試驗(yàn)用鋼絲繩長(zhǎng)度， m； n??D—— 多層纏繞時(shí)錯(cuò)繩圈繩長(zhǎng)， n?=2～ 4圈； lq—— 尾繩長(zhǎng)， m； lq=H+2Hh H—— 提升高度， m； Hh—— 尾繩高度，一般取 15m。 三 、 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué) 提升容器在井筒中上下運(yùn)動(dòng) ， 其運(yùn)動(dòng)速度除有大小變化外 ， 同時(shí)有是間歇 、 往返 、 周期性的運(yùn)動(dòng) 。 為了掌握其運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 須確定合理的運(yùn)動(dòng)參數(shù) ， 以指導(dǎo)提升設(shè)備工作和作為電動(dòng)機(jī)功率 、 電耗量計(jì)算以及調(diào)整電控等的原始數(shù)據(jù) 。 （ 一 ） 箕斗提升的運(yùn)動(dòng)分析 對(duì)于箕斗提升 ， 其開(kāi)車與停車 ， 無(wú)論手動(dòng) 、 自動(dòng) ， 都要按規(guī)律準(zhǔn)確進(jìn)行 。 在提升過(guò)程中 ， 電動(dòng)機(jī)以初加速度啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn) ， 使井上箕斗脫離卸載曲軌時(shí)的速度 ， 不超過(guò) v0=，箕斗脫離卸載曲軌后 ， 電動(dòng)機(jī)實(shí)行主加速度運(yùn)行 ， 即加速度為 a1m/s2， 經(jīng)過(guò) t1s， 行程 h1m后 ， 提升機(jī)達(dá)到最大運(yùn)行速度vmm/s， 然后電動(dòng)機(jī)開(kāi)始在自然特性曲線上作等速運(yùn)動(dòng) ， 經(jīng)過(guò)t2s后 ， 行程 h2m。 此時(shí)可以根據(jù)作用在滾筒上的兩根鋼絲繩的拉力差的大小 ， 采取恰當(dāng)?shù)臏p速方式以減速度 a3 m/s2進(jìn)行 ， 減速運(yùn)行 t3s， 行程 h3m。 箕斗在停車之前 ， 為了補(bǔ)償減速運(yùn)行之誤差 ， 提高停車準(zhǔn)確度 ， 設(shè)計(jì)有一等速爬行階段 ， 最后提升機(jī)加閘制動(dòng)停車 。 因此 ， 箕斗提升采用了六階段速度圖 ， 如下圖所示 。 0200 2 hva ?000 avt ?箕斗卸載曲軌行程 h0= 。 初加速度 a0為 初加速階段時(shí)間 t0為 式中 v0=，箕斗脫離卸載曲軌時(shí)的速度。 主加速度階段 主加速度 a1要受到 《 規(guī)程 》 的限制 ， 其具體數(shù)值受電動(dòng)機(jī)能力及減速器限制 ， 摩擦式提升機(jī)還要加上防滑條件的限制 。 （ 1） 《 規(guī)程 》 對(duì)于提升物料的加速度 ， 沒(méi)有限制， 一般使 a1≤ 。 （ 2） 減速器能力對(duì)加速度的限制為 ddmmpHkQDMaMDammpHkQ??????????)(][2][2])([m a x1m a x1式中 [Mmax]—— 減速器輸出軸最大允許輸出扭矩（由提升機(jī)規(guī)格表中查出）， Nm； D—— 滾筒直徑， m。 （ 3） 電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力限制為 ????????mpHkQFaampHkQFee??11mjee vPF?1 00 0?式中 λ —— 電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷系數(shù)，可在電動(dòng)機(jī)規(guī)格表中查出； —— 在加速度時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)依次切除轉(zhuǎn)子電阻，拖動(dòng)力起伏變化，故可取電動(dòng)機(jī)此時(shí)出力不大于最大拖動(dòng)力的 。 Fe—— 電動(dòng)機(jī)作用到滾筒纏繞圓周上的額定拖動(dòng)力， N； 主加速階段時(shí)間 t1為 主加速階段行程 h1為 101 avvt m ??101 2 tvvh m ??η j—— 傳動(dòng)效率。 綜合考慮以上三個(gè)因素，按其中最小者確定主加速度 a1的大小。 減速階段 提升機(jī)減速度可以采取多種方式 ， 常用的有自由滑行減速 、制動(dòng)減速和電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)減速 。 （ 1） 自由滑行減速 即當(dāng)容器接近卸載位置時(shí) ， 將電動(dòng)機(jī)斷電 ， 利用容器的慣性慢慢停車 ， 在能夠正常運(yùn)行的條件下 ， 采用自由滑行運(yùn)行 ， 可簡(jiǎn)化操作過(guò)程 ， 并節(jié)省電能 ， 此時(shí)的減速度可由動(dòng)力方程式求出 。 0)2( 3 ???? ? hamxHpkQ減速階段開(kāi)始時(shí) x=Hh3 ????mhHpkQah)2( 33所以減速度 式中 h3—— 減速階段的行程，一般為 30m～ 40m 。 （ 2） 制動(dòng)方式減速 當(dāng)?shù)V井很深自由滑行的減速度太小 ， 減速階段拖延時(shí)間太長(zhǎng)時(shí) ， 可在減速階段將電動(dòng)機(jī)斷電 ， 利用制動(dòng)器操縱提升機(jī)快速停車 。 為了使機(jī)械閘閘瓦不過(guò)度發(fā)熱和磨損 ， 一般在采用制動(dòng)器減速時(shí) ， 制動(dòng)力不應(yīng)大于 。 其減速度可用動(dòng)力方程式求出： ???????????mQhHpkQaQamxHpkQzz)2()2(333（ 3）電動(dòng)機(jī)減速方式 若自由滑行的減速度太大，可將附加電阻逐級(jí)接入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路，這時(shí)電動(dòng)機(jī)在較軟的人工特性曲線上工作。為了較好地控制電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的拖動(dòng)力不應(yīng)小于額定力的 35%，在減速即將結(jié)束時(shí)，可用制動(dòng)器配合，達(dá)到準(zhǔn)確停車。即 ??????????mFhHpkQaFamxHpkQeded)2()2(333 總之 ， 減速度階段應(yīng)首先考慮自由滑行方式運(yùn)轉(zhuǎn) 。若用自由滑行算得的減速度值太小 ， 可選用制動(dòng)器減速 ， 同時(shí)要控制制動(dòng)力在 ， 所需制動(dòng)力超過(guò) ， 考慮用電氣制動(dòng)方式 。 減速度一般取在 ～ 1m/s2之間 。 343 avvt m ??343 2 tvvh m ??減速度時(shí)間： 減速階段行程： 式中 v4—— 爬行速度， m/s 。 爬行階段 箕斗提升的爬行距離和爬行速度可參考下表。 提升方式 距離 h4（ m） 速度 v4（ m/s） 自動(dòng)控制 手動(dòng)控制 舊式裝載設(shè)備 定量裝載設(shè)備 箕斗提升 ～ 3 5 爬行時(shí)間 t4為： 444 vht ? 剎車階段 剎車制動(dòng)減速度一般取 a5=1m/s2；此階段時(shí)間很短可以不計(jì) ， 若計(jì)算則： 545 avt ?545 21 tvh ?制動(dòng)時(shí)間： 制動(dòng)距離： s ， m 等速階段 等速階段