绞车制动力矩计算与出绳方向分析.docx

绞车制动力矩计算与出绳方向分析摘要：提升绞车广泛应用于中小型煤矿或其他矿山的斜巷和竖井的运输、提升调度或其他辅助作业。其制动系统是矿用提升绞车的重要组成部分，它由传动机构和制动器组成，主要有正常停车、工作制动和安全制动等作用。本文笔者着重对JT800/630型绞车的工作制动状况(带式制动器)的制动力矩作一些分析，具有一定借鉴意义。关键词：绞车；绞车制动系统；分析和改进1、引言 根据煤矿安全规程的要求，在电动机和减速器的联轴器上增设一套安全制动装置（电力液压推杆制动器或交流电磁制动器），并且其制动力矩不得小于提升或下放重载时最大静力矩的三倍。由于设在减速器高速级紧急制动用按钮控制时，必然会出现很大冲击，就可能损坏齿轮，造成设备事故。因此根据实际情况进行改进，将紧急制动器设计在主轴装置上，取得了良好的效果。对此在这里不再赘述。 2、带式制动器制动力矩的计算 带式制动器是用挠性钢带（带内用铆钉固定闸瓦）包围制动轮，钢带的一端固定在与底架连接的支座上（也就是下图中的A边），另一端则通过调节螺栓及杠杆系统与制动杠杆相连（也就是下图中的B边）。制动时，手柄向后拉，使重锤下落或者手制动，用棘轮定位。JT800/630型绞车通过传动杠杆作用在钢带边上的力有两种，一是手操作力F1，一是重锤产生的力F2。制动轮两侧的T1与T2之比应满足挠性体摩擦传动方程（欧拉公式）T1/T2=e （按上出绳） （1） 式中T1A边钢带的紧边张力 T2B边钢带的松边张力 自然对数底 闸瓦与制动轮的摩擦系数，=0.35 闸瓦对制动轮的围包角，=270（以单位rad计算） 则钢带作用在制动轮上的摩擦力矩（即制动力矩）为 Mz=P*Dz/2 （2） 式中 Dz制动轮直径 P摩擦力，P=T1-T2 在静力矩平衡计算中，可忽略杠杆各铰接点摩擦阻力与杠杆自重，具体计算结果如下：(计算中，手操作力取150N是根据JB4287-86对矿用提升绞车的操作力规定：“其最大操作力不大于150N”。有关摩擦系数是根据煤矿安全规程中“闸轮与闸瓦的摩擦系数一般采用0.30.35”确定的。另外该绞车的最大静张力 Q=12000N，卷筒直径 D=0.8m) 杠杆比手操作i1=35.05重锤i2=7.46 在B边产生拉力(N)手操作F1=S*i1=5257.5重锤F2=G*i2=2827.34 B边总拉力（N）T2=F1+F2=8084.84 A边拉力（N）T1=T2* e=42069.46 制动力（N）P=T1T2=33984.62 制动力矩（N.m）Mz=P*Dz/2=13593.85 额定工作静力矩（N.m）M=Q*D/2=120000.8/2=4800 制动安全倍数Mz/M=2.83 表1 从表1中可以得到如下公式： Mz=(S*i1+G*i2)(e1)Dz/2（3） 从式（3）中可以看出：通过对现有的结构改进来提高绞车的制动力矩。采用摩擦系数大的刹车带，如=0.42的石棉；改变杠杆机构传动比，适当增大杠杆比；增大带式闸的围包角，从现有的270增至280；适当增大制动轮直径；增加重锤的重量。 3、绞车出绳方向分析 由于绞车的制动力矩方向与出绳方向有关，制动力矩的大小与紧边拉力和松边拉力的差成正比关系，而紧边和松边是由作用在制动轮上的合力趋势方向来确定的，在提升和下放重载时，作用在卷筒及制动轮上的力矩有3个：Md为提放重载时的惯性力矩，由变位到卷筒圆周上的全部的运动部件的质量m与制动减速度a形成；Mj是提升系统最大的静阻力矩，为静力矩及阻力矩之和，是由有效载荷、容器自重和钢绳重量以及矿井阻力等形成；Mz是绞车的制动力矩，由带式制动器的摩擦力形成。根据力矩平衡方程式： Md=MzMj（提升重载制动） （4） Md=MzMj（下放重载制动） （5） Md=m*a*D/2（6） 在绞车制动过程中静阻力矩Mj是一定的，从式（4）、式（5）和式（6）中可以得知：制动减速度a和惯性力矩Md与制动力矩Mz的大小有关，随着Mz的变化而变化，因此，作用在制动轮上的合力趋势方向主要由静阻力矩的方向来决定，继而确定了制动轮上的紧边和松边。 4、结束语 JT800/630（A）型单筒提升绞车是在JT800/630型基础上改进的，不仅把传动装置中的减速器改用差动调速装置，使之无极调速，平稳启动。而且重新设计了可靠的安全制动系统，重新核对并改进现有的结构，提高绞车的制动力矩，并在说明书中特别要求规范操作，必须采用上出绳形式进行提升或下放重物，保证最大的制动力矩。改进后的该型绞车在使用过程中受到用户普遍好评，取得良好效果。 参考文献 【1】机械设计手册联合编写组。机械设计手册上册。化学工业出版社。1987。 【2】濮良贵主编。机械零件。高等教育出版社。1982。