多繩摩擦提升機(jī)故障分析方法探討

1、多繩摩擦提升機(jī)故障分析方法探討 林天錢 盧相中 (.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北 唐山063004 )摘要：針對多繩摩擦提升機(jī)運(yùn)行中典型的過卷和打滑故障，根據(jù)礦井提升實(shí)際運(yùn)行情況，重點(diǎn)分析了多繩摩擦提升機(jī)制動器工作參數(shù)及其對提升機(jī)過卷與打滑故障的影響，提出了多繩摩擦提升機(jī)過卷和打滑故障的主要原因及其處置辦法。關(guān)鍵詞：摩擦提升機(jī)；過卷和打滑故障；分析與處置方法The Method of Malfunction Analysis of Friction Hoist with Many Steel Ropes Lin Tian-qian Lu Xiang-zhongAbstract: Accordin

2、g to the typical over-convoluted and skidding malfunctions in the operation of friction hoist with many steel ropes and the actual operational condition in the mines exaltation, this paper mainly analyzes brakes work parameter of friction hoist with many steel ropes and its influence on over-convolu

3、ted and skidding malfunctions, at the same time, points out the main reasons of over-convoluted and skidding malfunctions and solutions.Key words: friction hoist; over-convoluted and skidding malfunctions; analysis and solution根據(jù)礦井提升實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，對提升機(jī)系統(tǒng)速度圖及其加速度圖、力圖、變位質(zhì)量等進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算（從略）的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析以下問題：1多繩摩擦提升機(jī)制動器工

4、作參數(shù)分析與計(jì)算提升機(jī)制動器是保證提升設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部位，制動器能否正?？煽抗ぷ髦苯佑绊懙降V井生產(chǎn)、人員及設(shè)備安全，對提升機(jī)制動器工作參數(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算尤為重要。下面以主井多繩摩擦提升機(jī)（等重尾繩提升系統(tǒng)）為例進(jìn)行分析。1.1分析并確定在工作狀態(tài)下所需的制動力1.1.1 防滑條件計(jì)算 分以下幾種情況進(jìn)行討論：(1) 上提升重物減速過程防滑條件 上提重物減速過程如圖1所示。由圖可得下列方程： 整理得 （1）式中T1j提升側(cè)鋼絲繩對主導(dǎo)輪的靜張力， N； T1提升側(cè)鋼絲繩對主導(dǎo)輪的動張力，N；T2j下放側(cè)鋼絲繩對主導(dǎo)輪的靜張力， N；T2下放側(cè)鋼絲繩對主導(dǎo)輪的動張力，N；m1上升側(cè)所有運(yùn)動部分

5、變位質(zhì)量，kg；m2下放側(cè)所有運(yùn)動部分變位質(zhì)量，kg；提升鋼絲繩與摩擦襯墊之間的摩擦系數(shù)；圍包角，弧度； Gss上升側(cè)鋼絲繩自重力對主導(dǎo)輪的靜拉力, N；Gsx下放側(cè)鋼絲繩自重力對主導(dǎo)輪的靜拉力, N；Q 一次有益提升重力，N；提升容器自重，N。圖1提升重物減速過程示意圖Diagram 1 the deceleration process sketch map when hoisting a heavy thing同理可得：(2) 下放重物時(shí)減速過程防滑條件為 （2）(3) 空容器運(yùn)行時(shí)減速的防滑極限值 一是下放空容器時(shí)減速的防滑極限值 m/s2 （3）式中 空載時(shí)下放側(cè)繩鋼絲繩對主導(dǎo)輪的靜張

6、力，N；空載時(shí)上升側(cè)鋼絲繩對主導(dǎo)輪的靜張力，N；空載時(shí)下放側(cè)所有運(yùn)動部分變位質(zhì)量，kg；空載時(shí)上升側(cè)所有運(yùn)動部分變位質(zhì)量，kg。(4) 提升重物時(shí)加速過程的防滑條件 可見這種情況同(2)下放重物時(shí)減速過程完全一樣。(5) 下放重載時(shí)加速過程的防滑條件 可見這種情況同(1)上提重物時(shí)減速過程完全一樣。通過上述計(jì)算可確定以下參數(shù)：上提重物時(shí)其極限減速度a1x ，（m/s2 ）；下放重物時(shí)其極限減速度a2x ，（m/s2 ）；空載運(yùn)行時(shí)其極限減速度a3x ，（m/s2 ）。1.1.2 制動力確定 制動力分工作制動和安全制動兩種情況討論如下：(1) 工作制動力Fg 根據(jù)煤礦安全過程規(guī)定，工作制動力應(yīng)不

7、少于3倍靜力矩，所以有 （4）式中 鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪上的最大靜張力差RT主導(dǎo)輪半徑 m；RB制動輪半徑 m。同時(shí)煤礦安全規(guī)程還規(guī)定，下放重載時(shí)的減速度應(yīng)不小于1.5 m/s2即故 N （5）綜合Fg1和Fg2可得工作制動進(jìn)的最低允許工作制動力Fg。(2) 安全制動力FA 提升機(jī)在安全制動時(shí)，有可控安全制動和不可控安全制動兩種制動方式，下面對這兩種制動方式的制動力分別進(jìn)行討論。第一種是可控安全制動。在安全制動時(shí)，始終保持減速度維持在1.5 m/s2，而制動力的大小是隨負(fù)載大小、運(yùn)行情況以及運(yùn)行速度的大小而變化。一是下放重物時(shí)減速度應(yīng)符合：aA11.5（ m/s2），因此，所需要的制動力為 N

8、（6）為滿足防滑要求還應(yīng)滿足： ，此時(shí)，所需要的制動力為N （7）二是提升重載時(shí)的減速度制動力，為滿足防滑極限要求：aA2a1x，安全制動力FA2為 N （8）三是空載運(yùn)行時(shí)的減速度制動力：，安全制動力FA3為 N （9）式中 空載運(yùn)行時(shí)提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 kg空載運(yùn)行時(shí)鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪上的靜張力差 N綜合考慮上述各種情況式（4）式（9）可以確定合適的FA值。針對制動器因某些故障跳閘的情況，可以考慮采用可控安全制動即a1.5 m/s2的恒定減速度值。在這種制動方式下，各種不同情況下的制動力可以分別進(jìn)行計(jì)算并列表表示。第二種是不可控安全制動，也就是二級安全制動。因某些故障安全回路跳開時(shí)，可預(yù)先施

9、加一定的制動力，提升系統(tǒng)減速運(yùn)行，速度逐漸下降，當(dāng)速度降低到一定值進(jìn)再施加全部制動力。根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，預(yù)先施加的制動力必須滿足下降重載時(shí)，減速值應(yīng)不小于1.5 m/s2，所以這個(gè)制動力必須不小于FA1，根據(jù)這個(gè)制動力我們可以計(jì)算出各種運(yùn)行情況下的減速度值。（3）停車制動力Ftc根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：停車時(shí)的制動力矩應(yīng)大于三倍的靜力矩。即 （10）1.2 制動器工作參數(shù)分析在提升機(jī)系統(tǒng)中，制動器是保證提升機(jī)的關(guān)鍵部件。盤閘貼閘皮油壓、最高工作油壓及二次剩余壓力是制動器工作的重要參數(shù)，這些參數(shù)的確定是否合理直接影響到提升機(jī)的安全運(yùn)行。提升機(jī)制動器工作原理如圖2所示。圖2 制動器工作原理圖Di

10、agram 2 the brakes work principle diagram(1) 計(jì)算正壓力N 根據(jù)前面的計(jì)算可知工作制動力為而 即 N （11）式中Fg工作制動力 N；n制動器副數(shù)；制動器襯墊與制動輪閘盤之間的摩擦系數(shù)；N正壓力N（參見圖2）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果N可以判斷制動器的彈簧能夠產(chǎn)生的壓力是否符合要求。(2) 貼閘皮油壓的計(jì)算 貼閘皮油壓是指襯閘剛接觸閘盤時(shí)的油壓，這時(shí)的正壓力等于零，由圖2知：即 式中 Fth制動器的彈簧力，kN；Fy 制動器的油壓力，kN。因此正壓力的產(chǎn)生最終是由彈簧力產(chǎn)生的，所以制動后的正壓力即為彈簧力，而該系統(tǒng)在制動后仍保持有1 MPa 的油壓。制動器彈簧力

11、要產(chǎn)生滿足工作制動力Fg要求的正壓力N，與此相對應(yīng)的油壓設(shè)為，還必須克服1 MPa 的油壓力，所以貼閘皮油壓Ptie為油壓P1為 （12）式中N閘皮與制動盤之間的正壓力 N制動器油缸工作效率取0.95A制動器油缸活塞面積m2故 （13）這就是貼閘皮油壓。根據(jù)彈簧能夠產(chǎn)生的最大正壓力FM（N）來計(jì)算其油壓為(貼閘皮油壓值)計(jì)算結(jié)果P1與貼閘皮油壓Ptie比較可以判斷制動器彈簧力是符合要求的。(3) 最大工作油壓計(jì)算 最大工作油壓、彈簧剛度以及盤閘各運(yùn)動部分的阻力等有關(guān)。最大工作推力為 N式中 N正壓力 N制動盤與閘間之間間隙，mm；N1蝶形彈簧片數(shù)；K碟形彈簧剛度Nmm；C盤閘各運(yùn)動部分的阻力C

12、=0.1 N。最大工作油壓為 （14）(4) 二次剩余壓力計(jì)算 從前面計(jì)算知，實(shí)行不可控安全時(shí)制動力為 Kn，而應(yīng)滿足下式 故 kN （15）式中 n制動器副數(shù) n=10；其余符號意義同前。而對應(yīng)貼閘皮油壓Ptie（MPa）的彈簧力為 kN故此時(shí)的剩余油壓推力為剩余油壓為 （16）通過上述計(jì)算，對制動器在各種運(yùn)行狀態(tài)下的制動力、鋼絲繩防止滑動的極限減速度值、制動器貼閘皮油壓以及剩余壓力都有了明確的數(shù)據(jù)。2 提升機(jī)過卷問題分析與處置 (1) 提升機(jī)過卷故障原因分析 對提升機(jī)制動器進(jìn)行全面的檢查。第一，計(jì)算彈簧使用壽命y a （17）式中 T1每年工作小時(shí)數(shù)；n1每小時(shí)提升次數(shù)；n2每提升一次松閘

13、次數(shù)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷彈簧使用壽命是否超過使用年限。第二，測量盤閘制動器閘瓦與制動盤之間的間隙，是否符合要求；檢查閘盤是否存在偏擺，若存在偏擺，在制動時(shí)可能造成閘盤與閘瓦之間接觸不良，對制動效果一定程度的影響。第三，測量各個(gè)盤閘的貼閘皮油壓，測試結(jié)果列表表示，如表1所示，實(shí)測貼閘皮平均油壓為 MPa。因發(fā)生不可控制時(shí)，要保持二次剩余壓力為PS（Mpa），所以作用于閘盤上的制動力為 N (18)式中 第i號制動器閘的油壓值，Mpa；制動器二次剩余壓力，Mpa；制動器軸油缸有效作用面積，m2；制動器軸油缸工作效率取0.95。表1貼閘皮油壓測量值Form 1 the hydraulic-pneuma

14、tic measured value of the brake rubber制動的序號油壓測量值12 把作用于閘盤上的制動力N換算到升鋼絲繩上的制動力為 kN在該制動力作用下，下放重載時(shí)產(chǎn)生的減速度為 m/s2 （19）上述計(jì)算數(shù)據(jù)與前面已計(jì)算出的數(shù)據(jù)相比較可以判斷:實(shí)際貼閘皮動壓平均值MPa,是否復(fù)符合要求。若該值太小可能導(dǎo)致其制動力過小，因此其減速度值可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤礦安全規(guī)程規(guī)定的有效制動減速度不小于1.5 m/s2的值，因此可以得出貼閘皮油壓太低是造成過卷的主要原因。另外還要檢查調(diào)整制動器調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力的螺絲是否發(fā)生松動，該螺絲松動可能導(dǎo)致貼閘皮油壓降低，應(yīng)對螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)使貼閘皮油壓回升

15、到符合要求的數(shù)值。若調(diào)節(jié)后貼閘皮油仍然不能壓回升到符合要求的數(shù)值。還要檢查閘盤是否發(fā)生偏擺，若發(fā)生偏擺可導(dǎo)致閘盤上下左右的制動器無法協(xié)調(diào)工作，影響制動效果。(2) 提升機(jī)過卷故障的處置 根據(jù)對提升機(jī)過卷故障的原因分析可知：為消除過卷故障，盤閘制動器彈簧使用壽命接近或超過使用年限時(shí)，應(yīng)考慮更換新彈簧；對閘盤的偏擺問題要進(jìn)行處理，使盤閘制動器閘瓦與制動盤之間的間隙小于2 mm；調(diào)整彈簧預(yù)壓縮量，使貼閘皮油壓提高到Ptie值（參見前面計(jì)算）；平時(shí)注重日常維護(hù)工作：一是保證各個(gè)閘的監(jiān)視開關(guān)正常工作，二是注意檢查彈簧的工作情況，對已變形或老化比較嚴(yán)重的彈簧要進(jìn)行更換。對這些問題進(jìn)行妥善處理后，無疑可以在

16、一定程度上消除提升機(jī)過卷故障，但這并不意味著就是絕對可靠。因此，對提升機(jī)過卷問題應(yīng)積極采取綜合防治與安全保護(hù)措施。3 打滑故障的分析與處置由多繩摩提升傳動原理摩擦傳動歐拉公式可知，摩擦傳動與摩擦系數(shù)圍包角及靜張力F1有關(guān)。這三種因素的變化，可能導(dǎo)至提升機(jī)打滑故障的產(chǎn)生，因此，要逐項(xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理解決。若這些參數(shù)均沒有改變過，并且符合設(shè)計(jì)要求，那么最可能的原因就是制動減速度超過了防滑極限值，導(dǎo)致打滑現(xiàn)象。為此，應(yīng)組織現(xiàn)場工程技術(shù)人員對提升系統(tǒng)要做一些制動參數(shù)的檢查實(shí)驗(yàn)，如：提升重載時(shí)，制動減速度a1x測量值；空載下放時(shí)，制動減速度a3x測量值；二級制動時(shí)的剩余油壓的測量值等。然后再對實(shí)驗(yàn)

17、結(jié)果進(jìn)行分析：分別比較剩余油壓測量值與值、上提重物極限防滑減速度測量值a1x與允許值、空容器運(yùn)行時(shí)防滑極限減速度較測量值a3x與允許值。若a1x值大大超過了極限防滑減速度值，a3x值大大超過了極限防滑減速度值，值遠(yuǎn)小于值，這樣就可能造成了預(yù)施閘的制動力過大，制動力減速度隨之增大，從而造成了打滑現(xiàn)象。因此應(yīng)針對提升機(jī)實(shí)際情況，調(diào)整二次剩余油壓值使其恢復(fù)到值，然后再做一次閘重載上提制動減速度實(shí)驗(yàn)，重新比較測量值a1x與允許值，若a1x小于，達(dá)到了正常范圍之內(nèi)，一般情況下，打滑現(xiàn)象可以消除。4 結(jié)語本文對多繩摩擦提升機(jī)過卷與打滑故障的分析過程及其所提出的對過卷與打滑故障的處置辦法，為現(xiàn)場分析與處理提升機(jī)故障提供了理論依據(jù)，對多繩摩擦提升機(jī)安全運(yùn)行與維護(hù)工作也具有指導(dǎo)意義。林天錢.