矿井摩擦式提升机主绳轮上、下出绳段钢丝绳质量对主绳轮出绳张力的影响

矿井摩擦式提升机主绳轮上、下出绳段钢丝绳质量对主绳轮出绳张力的影响

0滑动极限减速度计算公式根据行业标准《煤矿安全规范》和行业标准《煤矿安全规范》以及《煤矿地面上的绳子摩擦提高系统设计规范》的明确规定，应满足以下要求。当发生什么样的事故时，主摩擦轮两侧张力的比例不应超过钢丝绳的滑动极限。取决于主绳轮的旋转方向,摩擦式提升机防滑安全校验应分别满足式(1)、(2)的要求:式中FS、FX———落地式摩擦式提升机主摩擦轮上出绳侧、下出绳侧的张力,或井塔式摩擦式提升机主摩擦轮不带导向轮出绳侧、带导向轮出绳侧的张力,N;e———自然对数的底;μ———提升钢丝绳与主绳轮衬垫之间的摩擦系数;以式(1)、式(2)为基础,并在忽略井筒提升阻力及天轮、导向轮轴承阻力的条件下,可以导出在各种载荷、各种提升状态下施加紧急制动时均不得超过的所谓滑动极限减速度。在《煤矿安全规程》1992年版执行说明、《煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范》中先后给出了相同的滑动极限减速度计算公式和应用方法。十余年来,我国许多煤矿设计单位广为采用了这些计算公式和方法。当采用井塔式摩擦式提升机时,应用上述滑动极限减速度计算公式和方法得出的计算结果基本上是准确的。当采用落地式摩擦式提升机时,利用上述公式的计算结果会有偏差,其原因在于:推导上述公式时未考虑落地式摩擦式提升机主绳轮上、下出绳段钢丝绳部分质量对主绳轮出绳静张力的减弱作用,亦未计及上、下出绳段钢丝绳全部质量在制动过程产生的动张力对主摩擦轮出绳动张力的减少和增强作用,两者均会影响滑动极限减速度计算的结果。本文试图以式(1)、(2)为基础,在计入落地式摩擦式提升机上、下出绳段钢丝绳质量影响时,探求得到一个理论上比较准确,同时也比较简单和通用的滑动极限减速度计算公式。1出绳悬挂段预应力之差表达落地式摩擦式提升机上、下出绳悬挂段钢丝绳是指其主绳轮与上、下天轮间的外切和内切点之间的两段钢丝绳。当提升钢丝绳静止或等速运转时,这两段钢丝绳分别可视为是以上或下天轮和主绳轮为支承物,悬挂在有一定高差的两个悬挂点(切点)上的一根柔软的且荷载沿线长均匀分布的绳索,其所形成的形状为悬链线。由于表达悬链线的方程包含双曲线函数,使用较繁复,工程上可将其近似用绳索荷载沿悬挂点的水平线上均匀分布的所谓平抛物线公式来表达。参照《电力工程高压送电线路设计手册》,此时每一根出绳悬挂段钢丝绳的上、下悬挂点(切点)的应力可分别用式(3)、(4)表达:式中σshang———上悬挂点沿切线方向的应力综合值,N/mm2;β———出绳角,rad;由式(3)、(4)可得出出绳悬挂段钢丝绳上和下悬挂点应力之差:A———全部提升钢丝绳截面积总和,mm2;将式(5)等号两边乘以全部提升钢丝绳截面积总和A,即可求得相应每侧(上或下出绳侧)悬挂段钢丝绳上和下两个悬点之间的张力差:式中FΔ———出绳悬挂段钢丝绳上和下两个悬点的张力差,N;Lω———出绳悬挂段钢丝绳上和下两个悬点之间提升钢丝绳的质量,kg。当提升容器静止或作等速运动,且忽略天轮轴承阻力时,钢丝绳围抱天轮两侧(井筒侧和主绳轮侧)分离点(切点)处提升钢丝绳沿切线方向的张力大小可视为相同的。因而主绳轮每侧出绳处的静张力应为:天轮井筒侧由提升容器(或平衡锺)、载荷重量与一侧全部钢丝绳悬垂重量之和所产生的静张力减去式(6)所表达的出绳侧悬挂段钢丝绳两个悬挂点之间的张力差FΔ。2确立为“中低面”的一模式落地式摩擦式提升机上或下出绳段钢丝绳质量包括上或下出绳悬挂段钢丝绳变位质量和围抱上、下天轮部分的包绕段钢丝绳变位质量,它们可分别由下列公式确定:式中LI-J———由下标I-J标定的一段钢丝绳的长度,m;βS、βX———主绳轮上、下出绳角,rad;RS、RX——上天轮、下天轮(井塔式摩擦式提升机时的导向轮)的半径,m;I、J———由图1标明的钢丝绳与主绳轮、天轮(井塔式摩擦式提升机时的导向轮)的切点(1～6,其中3-1、4-2为上、下出绳悬挂段钢丝绳范围,5-3、6-4为上、下出绳包绕段钢丝绳范围)。3载荷和滑动极限减速度利用本文第1、2部分的分析计算结果和式(1)、(2),可求得滑动极限减速度的表达式。为简化所得计算结果,分别对主绳轮上出绳侧、下出绳侧(当采用井塔式摩擦式提升机时分别为不带导向轮侧、带导向轮侧,以下同)的有关变位质量进行合并和归类。式中DS、DX———上天轮、下天轮(井塔式摩擦式提升机时的导向轮,以下同)的变位质量,kg;US、UX———主绳轮上出绳侧、下出绳侧空载提升容器(或平衡锤,以下同)质量,kg;VS、VX———主绳轮上出绳侧、下出绳侧提升容器内的载荷(人员、空载车辆、车辆的载物等及其组合)的变位质量,kg;I、J———由图1标明的钢丝绳与主绳轮、天轮(井塔式摩擦式提升机时的导向轮)的切点及与提升容器的连接点(0～10);QS、QX———主摩擦轮上出绳侧、下出绳侧全部变位质量,kg;PS、PX———主摩擦轮上出绳侧、下出绳侧产生静张力的局部变位质量,kg。当主绳轮上出绳侧的提升容器向下运行(主绳轮下出绳侧的提升容器向上运行)时:将式(15)、(16)代入式(1),可解得滑动极限减速度:式中aS———当主绳轮上出绳侧的提升容器向下运行(主绳轮下出绳侧的提升容器向上运行)时的滑动极限减速度,m/s2。同理,将式(18)、(19)代入式(2),可求得:式中aX———当主绳轮下出绳侧的提升容器向下运行(主绳轮上出绳侧的提升容器向上运行)时的滑动极限减速度,m/s2。式(17)、(20)适用于空载至满载各种载荷条件和上提重物、下放重物运行状态。例如对于式(17),PS>PX时,是下放重物运行状态,反之是上提重物运行状态。对于恒力矩紧急制动系统,防滑校验的最终结果是确定最大允许紧急制动力或最大允许紧急制动力矩;对于恒减速紧急制动系统,防滑校验的最终结果是确定最大允许紧急制动减速度。要得到最终正确结果,不仅取决于计算公式的正确性,同时取决于正确选择计算的运行状态和各种载荷条件的组合。在紧急制动过程中,还应采用带有冲击限制措施的液压制动装置,尽量减少由于钢丝绳弹性振动引起摩擦提升机防滑条件恶化,以使未计及钢丝绳弹性振动时滑动极限减速度理论计算结果可以更加接近实际。但这都超出本文讨论的范围,其有关内容可参见文、、和其他有关文献。4井塔式提升机根据m1)利用式(5)～式(20),可从理论上较准确地求得落地式摩擦式提升机滑动极限减速度。2)经简化:m5-3=m3-1=DS=0、βS=-π/2、βX=α-3π/2,式(5)～式(20)同样适用井塔式摩擦式提升机,此时简化公式与文、中给出的计算公式几无差别。对于不带导向轮的井塔式摩擦式提升机,图1(b)中6和4点均重合在2点处,此时还可进一步简化:m6-4=m4-2=DX=0、βX=-π/2。因而本文讨论所获结果可适用于各种安装方式的摩擦式提升机。α———提升钢丝绳在主绳轮上的围抱角,rad。σxia———下悬挂点沿切线方向的应力综合值,N/mm2;σ0———出绳悬挂段钢丝绳各点的水平应力,N/mm2;l———出绳悬挂段钢丝绳上和下两个悬挂点的水平距,m;γ———提升