多绳摩擦提升机故障分析方法探讨

1、多绳摩擦提升机故障分析方法探讨 林天钱 卢相中 (.河北能源职业技术学院 河北 唐山063004 )摘要：针对多绳摩擦提升机运行中典型的过卷和打滑故障，根据矿井提升实际运行情况，重点分析了多绳摩擦提升机制动器工作参数及其对提升机过卷与打滑故障的影响，提出了多绳摩擦提升机过卷和打滑故障的主要原因及其处置办法。关键词：摩擦提升机；过卷和打滑故障；分析与处置方法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根据矿井提升实际运行参数，对提升机系统速度图及其加速度图、力图、变位质量等进行详细计算（从略）的基础上，重点分析以下问题：1多绳摩擦提升机制动器工

4、作参数分析与计算提升机制动器是保证提升设备安全运转的关键部位，制动器能否正常可靠工作直接影响到矿井生产、人员及设备安全，对提升机制动器工作参数进行分析与计算尤为重要。下面以主井多绳摩擦提升机（等重尾绳提升系统）为例进行分析。1.1分析并确定在工作状态下所需的制动力1.1.1 防滑条件计算 分以下几种情况进行讨论：(1) 上提升重物减速过程防滑条件 上提重物减速过程如图1所示。由图可得下列方程： 整理得 （1）式中T1j提升侧钢丝绳对主导轮的静张力， N； T1提升侧钢丝绳对主导轮的动张力，N；T2j下放侧钢丝绳对主导轮的静张力， N；T2下放侧钢丝绳对主导轮的动张力，N；m1上升侧所有运动部分

5、变位质量，kg；m2下放侧所有运动部分变位质量，kg；提升钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦系数；围包角，弧度； Gss上升侧钢丝绳自重力对主导轮的静拉力, N；Gsx下放侧钢丝绳自重力对主导轮的静拉力, N；Q 一次有益提升重力，N；提升容器自重，N。图1提升重物减速过程示意图Diagram 1 the deceleration process sketch map when hoisting a heavy thing同理可得：(2) 下放重物时减速过程防滑条件为 （2）(3) 空容器运行时减速的防滑极限值 一是下放空容器时减速的防滑极限值 m/s2 （3）式中 空载时下放侧绳钢丝绳对主导轮的静张

6、力，N；空载时上升侧钢丝绳对主导轮的静张力，N；空载时下放侧所有运动部分变位质量，kg；空载时上升侧所有运动部分变位质量，kg。(4) 提升重物时加速过程的防滑条件 可见这种情况同(2)下放重物时减速过程完全一样。(5) 下放重载时加速过程的防滑条件 可见这种情况同(1)上提重物时减速过程完全一样。通过上述计算可确定以下参数：上提重物时其极限减速度a1x ，（m/s2 ）；下放重物时其极限减速度a2x ，（m/s2 ）；空载运行时其极限减速度a3x ，（m/s2 ）。1.1.2 制动力确定 制动力分工作制动和安全制动两种情况讨论如下：(1) 工作制动力Fg 根据煤矿安全过程规定，工作制动力应不

7、少于3倍静力矩，所以有 （4）式中 钢丝绳作用在主导轮上的最大静张力差RT主导轮半径 m；RB制动轮半径 m。同时煤矿安全规程还规定，下放重载时的减速度应不小于1.5 m/s2即故 N （5）综合Fg1和Fg2可得工作制动进的最低允许工作制动力Fg。(2) 安全制动力FA 提升机在安全制动时，有可控安全制动和不可控安全制动两种制动方式，下面对这两种制动方式的制动力分别进行讨论。第一种是可控安全制动。在安全制动时，始终保持减速度维持在1.5 m/s2，而制动力的大小是随负载大小、运行情况以及运行速度的大小而变化。一是下放重物时减速度应符合：aA11.5（ m/s2），因此，所需要的制动力为 N

8、（6）为满足防滑要求还应满足： ，此时，所需要的制动力为N （7）二是提升重载时的减速度制动力，为满足防滑极限要求：aA2a1x，安全制动力FA2为 N （8）三是空载运行时的减速度制动力：，安全制动力FA3为 N （9）式中 空载运行时提升系统变位质量 kg空载运行时钢丝绳作用在主导轮上的静张力差 N综合考虑上述各种情况式（4）式（9）可以确定合适的FA值。针对制动器因某些故障跳闸的情况，可以考虑采用可控安全制动即a1.5 m/s2的恒定减速度值。在这种制动方式下，各种不同情况下的制动力可以分别进行计算并列表表示。第二种是不可控安全制动，也就是二级安全制动。因某些故障安全回路跳开时，可预先施

9、加一定的制动力，提升系统减速运行，速度逐渐下降，当速度降低到一定值进再施加全部制动力。根据煤矿安全规程规定，预先施加的制动力必须满足下降重载时，减速值应不小于1.5 m/s2，所以这个制动力必须不小于FA1，根据这个制动力我们可以计算出各种运行情况下的减速度值。（3）停车制动力Ftc根据煤矿安全规程规定：停车时的制动力矩应大于三倍的静力矩。即 （10）1.2 制动器工作参数分析在提升机系统中，制动器是保证提升机的关键部件。盘闸贴闸皮油压、最高工作油压及二次剩余压力是制动器工作的重要参数，这些参数的确定是否合理直接影响到提升机的安全运行。提升机制动器工作原理如图2所示。图2 制动器工作原理图Di

10、agram 2 the brakes work principle diagram(1) 计算正压力N 根据前面的计算可知工作制动力为而 即 N （11）式中Fg工作制动力 N；n制动器副数；制动器衬垫与制动轮闸盘之间的摩擦系数；N正压力N（参见图2）。根据计算结果N可以判断制动器的弹簧能够产生的压力是否符合要求。(2) 贴闸皮油压的计算 贴闸皮油压是指衬闸刚接触闸盘时的油压，这时的正压力等于零，由图2知：即 式中 Fth制动器的弹簧力，kN；Fy 制动器的油压力，kN。因此正压力的产生最终是由弹簧力产生的，所以制动后的正压力即为弹簧力，而该系统在制动后仍保持有1 MPa 的油压。制动器弹簧力

11、要产生满足工作制动力Fg要求的正压力N，与此相对应的油压设为，还必须克服1 MPa 的油压力，所以贴闸皮油压Ptie为油压P1为 （12）式中N闸皮与制动盘之间的正压力 N制动器油缸工作效率取0.95A制动器油缸活塞面积m2故 （13）这就是贴闸皮油压。根据弹簧能够产生的最大正压力FM（N）来计算其油压为(贴闸皮油压值)计算结果P1与贴闸皮油压Ptie比较可以判断制动器弹簧力是符合要求的。(3) 最大工作油压计算 最大工作油压、弹簧刚度以及盘闸各运动部分的阻力等有关。最大工作推力为 N式中 N正压力 N制动盘与闸间之间间隙，mm；N1蝶形弹簧片数；K碟形弹簧刚度Nmm；C盘闸各运动部分的阻力C

12、=0.1 N。最大工作油压为 （14）(4) 二次剩余压力计算 从前面计算知，实行不可控安全时制动力为 Kn，而应满足下式 故 kN （15）式中 n制动器副数 n=10；其余符号意义同前。而对应贴闸皮油压Ptie（MPa）的弹簧力为 kN故此时的剩余油压推力为剩余油压为 （16）通过上述计算，对制动器在各种运行状态下的制动力、钢丝绳防止滑动的极限减速度值、制动器贴闸皮油压以及剩余压力都有了明确的数据。2 提升机过卷问题分析与处置 (1) 提升机过卷故障原因分析 对提升机制动器进行全面的检查。第一，计算弹簧使用寿命y a （17）式中 T1每年工作小时数；n1每小时提升次数；n2每提升一次松闸

13、次数。根据计算结果判断弹簧使用寿命是否超过使用年限。第二，测量盘闸制动器闸瓦与制动盘之间的间隙，是否符合要求；检查闸盘是否存在偏摆，若存在偏摆，在制动时可能造成闸盘与闸瓦之间接触不良，对制动效果一定程度的影响。第三，测量各个盘闸的贴闸皮油压，测试结果列表表示，如表1所示，实测贴闸皮平均油压为 MPa。因发生不可控制时，要保持二次剩余压力为PS（Mpa），所以作用于闸盘上的制动力为 N (18)式中 第i号制动器闸的油压值，Mpa；制动器二次剩余压力，Mpa；制动器轴油缸有效作用面积，m2；制动器轴油缸工作效率取0.95。表1贴闸皮油压测量值Form 1 the hydraulic-pneuma

14、tic measured value of the brake rubber制动的序号油压测量值12 把作用于闸盘上的制动力N换算到升钢丝绳上的制动力为 kN在该制动力作用下，下放重载时产生的减速度为 m/s2 （19）上述计算数据与前面已计算出的数据相比较可以判断:实际贴闸皮动压平均值MPa,是否复符合要求。若该值太小可能导致其制动力过小，因此其减速度值可能远远小于煤矿安全规程规定的有效制动减速度不小于1.5 m/s2的值，因此可以得出贴闸皮油压太低是造成过卷的主要原因。另外还要检查调整制动器调节弹簧预紧力的螺丝是否发生松动，该螺丝松动可能导致贴闸皮油压降低，应对螺丝进行调节使贴闸皮油压回升

15、到符合要求的数值。若调节后贴闸皮油仍然不能压回升到符合要求的数值。还要检查闸盘是否发生偏摆，若发生偏摆可导致闸盘上下左右的制动器无法协调工作，影响制动效果。(2) 提升机过卷故障的处置 根据对提升机过卷故障的原因分析可知：为消除过卷故障，盘闸制动器弹簧使用寿命接近或超过使用年限时，应考虑更换新弹簧；对闸盘的偏摆问题要进行处理，使盘闸制动器闸瓦与制动盘之间的间隙小于2 mm；调整弹簧预压缩量，使贴闸皮油压提高到Ptie值（参见前面计算）；平时注重日常维护工作：一是保证各个闸的监视开关正常工作，二是注意检查弹簧的工作情况，对已变形或老化比较严重的弹簧要进行更换。对这些问题进行妥善处理后，无疑可以在

16、一定程度上消除提升机过卷故障，但这并不意味着就是绝对可靠。因此，对提升机过卷问题应积极采取综合防治与安全保护措施。3 打滑故障的分析与处置由多绳摩提升传动原理摩擦传动欧拉公式可知，摩擦传动与摩擦系数围包角及静张力F1有关。这三种因素的变化，可能导至提升机打滑故障的产生，因此，要逐项检查，发现问题及时处理解决。若这些参数均没有改变过，并且符合设计要求，那么最可能的原因就是制动减速度超过了防滑极限值，导致打滑现象。为此，应组织现场工程技术人员对提升系统要做一些制动参数的检查实验，如：提升重载时，制动减速度a1x测量值；空载下放时，制动减速度a3x测量值；二级制动时的剩余油压的测量值等。然后再对实验

17、结果进行分析：分别比较剩余油压测量值与值、上提重物极限防滑减速度测量值a1x与允许值、空容器运行时防滑极限减速度较测量值a3x与允许值。若a1x值大大超过了极限防滑减速度值，a3x值大大超过了极限防滑减速度值，值远小于值，这样就可能造成了预施闸的制动力过大，制动力减速度随之增大，从而造成了打滑现象。因此应针对提升机实际情况，调整二次剩余油压值使其恢复到值，然后再做一次闸重载上提制动减速度实验，重新比较测量值a1x与允许值，若a1x小于，达到了正常范围之内，一般情况下，打滑现象可以消除。4 结语本文对多绳摩擦提升机过卷与打滑故障的分析过程及其所提出的对过卷与打滑故障的处置办法，为现场分析与处理提升机故障提供了理论依据，对多绳摩擦提升机安全运行与维护工