小型防附器的緩沖器螺栓預(yù)緊力的分析及理論推導(dǎo)

編號：AQ-JS-02620小型防附器的緩沖器螺栓預(yù)緊

力的分析及理論推導(dǎo)Analysisandtheoreticalderivationofpretighteningforceofbufferboltforsmallantiattachmentdevice（安全技術(shù)）單位： 審批： 日期： WORD文檔/A4打印/可編輯第第#頁礦山安全技術(shù)|MineSafetyTechnology安全技術(shù)小型防附器的緩沖器螺栓預(yù)緊力的

分析及理論推導(dǎo)使用備注：技術(shù)安全主要是通過對技術(shù)和安全本質(zhì)性的再認識以提高對技術(shù)和安全的理解，進而形成更加科學(xué)的技術(shù)安全觀，并在新技術(shù)安全觀指引下改進安全技術(shù)和安全措施，最終達到提高安全性的目的。1問題的提出我國小煤礦的立井提升系統(tǒng)中，大多采用小型防墜器作為斷繩防護安全裝置。小型防墜器的抓捕機構(gòu)動作后，作用在緩沖繩上的沖擊力把鋼絲繩從緩沖器中拉出（如圖1），緩沖器的螺栓預(yù)緊力與繩上的沖擊力要符合一定數(shù)學(xué)關(guān)系才能使緩沖器起到緩沖作用。所以，在設(shè)計和安裝每臺防墜器時緩沖器的螺栓預(yù)緊力是必需弄清楚的重要參數(shù)?，F(xiàn)在一般在每臺緩沖器設(shè)計后和安裝前選用足夠強度的螺栓通過試驗法得到。這就是求生產(chǎn)廠家具備一定的試驗?zāi)芰?，同時試驗法不利于批量生產(chǎn)，并會提高生產(chǎn)成本。因此，從理論上研究緩沖器螺栓預(yù)緊力的計算方法是完全有必要的，可為設(shè)計時螺栓的選擇和安裝時預(yù)緊力的設(shè)定提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。礦山安全技術(shù)|MineSafetyTechnology安全技術(shù)2分析及理論推導(dǎo)緩沖器工作的過程也是緩沖鋼絲繩受到的平均沖擊力（用Fn表示）克服緩沖器阻力做功的過程，將能量釋放在緩沖器上。Fn比較容易確定，它僅與提升容重和緩沖距離的參數(shù)有關(guān)。如何建立螺栓預(yù)緊力與Fn之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。首先從緩沖器結(jié)構(gòu)上（如圖1所示），在預(yù)緊螺栓的作用下固定輪組與活動輪組相互擠壓緩沖鋼絲繩，使其發(fā)生彎曲變形對輪組產(chǎn)生一定包角a。同時擠壓力主要集中在輪與繩的擠壓切點上（如圖2所示A點、B點）。如果把活動輪組成N個輪，每個輪兩側(cè)裝有兩個預(yù)緊螺栓，那么共有2N個擠壓切點和2個預(yù)緊螺栓，這樣每個切點擠壓力可以看成是每個螺栓預(yù)緊力（Qi來表示）。為了便于研究，取活動輪組任一輪和局部緩沖鋼絲繩弧段AB如圖2，對其受力分析。由于Fn礦山安全技術(shù)|MineSafetyTechnology安全技術(shù)在達到緩沖器最大靜阻力時，AB處于平衡受力臨界狀態(tài)。分析此刻繩在A點之前受拉力為F1，人點之后受拉力為F0，B點之前受拉力F1，B點之后受拉力為F2(設(shè)繩與輪的靜摩擦系數(shù)為f)可得截取一微弧段dl，對應(yīng)的包角為da。設(shè)微弧段兩端的拉力分別為F和F+dF，輪給微弧段的正壓力為dFN，繩與輪面間的極限摩擦力為fdFN。由法向和切和向各力的平衡得由上式可知緩沖器活動輪組從上往下數(shù)n個擠壓切點之后緩沖繩受拉力為當(dāng)n=1時，F(xiàn)0代表第一個擠壓點之后緩沖繩受力，所以F0，又由(4)式遞推和(1)式聯(lián)解并整理得上式即為緩沖器螺栓緊力計算公式。還應(yīng)值得注意的是公式中礦山安全技術(shù)|MineSafetyTechnology安全技術(shù)摩擦系數(shù)，在緩沖的過程中繩與輪相對滑動，緩沖鋼絲繩受到的滑動摩擦阻力要比最大摩擦陰力小。所以使用最大靜摩擦系數(shù)主要是考慮保證緩沖作用在設(shè)計的距離內(nèi)完成。3結(jié)束語鑒于煤礦對安全系數(shù)要求較高的特殊性，還需要繼續(xù)將使用公式計算的結(jié)果與試驗結(jié)果進行比對，然后對理論推導(dǎo)出的緩沖器