多繩纏繞式超深井提升系統(tǒng)制動(dòng)特性仿真.pdf

1、礦井提升機(jī)是聯(lián)系井下與井上的重要設(shè)施，擔(dān)負(fù)著礦物、設(shè)備和工人的輸送，其重要性不言而喻。煤炭資源具有不可再生性，由于人類(lèi)的不間斷需求與開(kāi)采，淺層煤礦日漸減少，因此不得不朝著更深的地下開(kāi)采。而礦井深度的增加帶來(lái)了一系列難題：對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)，井深的增加引起鋼絲繩的增長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致鋼絲繩與摩擦襯墊間比壓的增大，嚴(yán)重制約了摩擦襯墊的使用壽命；當(dāng)采用單繩纏繞式提升機(jī)時(shí)，為滿(mǎn)足一定提升能力必然要增大提升鋼絲繩直徑，根據(jù)D/d≥80的要求（D：卷筒

2、直徑，d：提升鋼絲繩直徑），就會(huì)使提升機(jī)卷筒直徑大幅增加，這對(duì)提升機(jī)的生產(chǎn)制造與安裝帶來(lái)不便。本文中所要研究的多繩纏繞式提升機(jī)正能彌補(bǔ)上述兩種提升機(jī)在超深井提升中的不足：首先多繩纏繞式提升機(jī)不需要摩擦襯墊；再者多繩纏繞式提升機(jī)可以通過(guò)增加提升鋼絲繩根數(shù)來(lái)減小鋼絲繩直徑，進(jìn)而減小提升機(jī)卷筒直徑。
　　超深井提升機(jī)的設(shè)計(jì)提升高度為1500 m，多繩纏繞式提升機(jī)和1500 m提升深度在國(guó)內(nèi)均是首次出現(xiàn)，這對(duì)提升機(jī)的設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。而

3、礦井提升機(jī)的制動(dòng)器是提升系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，與提升機(jī)的安全性有直接的關(guān)系，因此必須對(duì)提升機(jī)制動(dòng)器予以高度重視。
　　為研究提升機(jī)緊急制動(dòng)過(guò)程中的制動(dòng)特性，首先運(yùn)用建模軟件 CATIA建立提升機(jī)的三維模型，然后導(dǎo)入到多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件 RecurDyn中建立其虛擬樣機(jī)模型，對(duì)提升機(jī)在兩種特殊工況下（1.滿(mǎn)載提升容器在井口而空載提升容器在井底，2.滿(mǎn)載提升容器在井底而空載提升容器在井口）的緊急制動(dòng)進(jìn)行仿真分析，得到了提升機(jī)的緊急制動(dòng)響應(yīng)

4、（包括速度、位移等變化曲線(xiàn)）；并采用控制變量的方法，分析了同一工況下不同的制動(dòng)比壓和閘瓦摩擦特性對(duì)提升機(jī)緊急制動(dòng)的影響。研究結(jié)果表明：在保證安全制動(dòng)減速度的情況下，當(dāng)滿(mǎn)載提升容器在井口而空載提升容器在井底的緊急制動(dòng)需要施加較大的制動(dòng)比壓（制動(dòng)比壓0.5 MPa，制動(dòng)時(shí)間6.28 s，制動(dòng)距離58.30 m），而空載提升容器在井口同時(shí)滿(mǎn)載提升容器在井底的緊急制動(dòng)需要采用二級(jí)制動(dòng)（一級(jí)制動(dòng)比壓0.1 MPa，二級(jí)制動(dòng)比壓0.8 MPa，制動(dòng)

5、時(shí)間5.13 s，制動(dòng)距離47.18 m）；同一種工況下的緊急制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)距離會(huì)隨著制動(dòng)比壓和制動(dòng)副間摩擦系數(shù)的增大而減小。
　　為研究提升機(jī)緊急制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)器的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的大小與分布規(guī)律，利用有限元分析軟件WORKBENCH構(gòu)建了提升機(jī)盤(pán)形制動(dòng)器的三維瞬態(tài)有限元模型，并把動(dòng)力學(xué)仿真中得到的速度變化曲線(xiàn)作為邊界條件施加給制動(dòng)盤(pán)，采用熱-結(jié)構(gòu)直接耦合法分析得到了兩種極端工況下緊急制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)器的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。結(jié)果表

6、明：制動(dòng)器的最高溫度分布于閘瓦摩擦面中心區(qū)域，摩擦面邊緣溫度次之，最大應(yīng)力出現(xiàn)在制動(dòng)盤(pán)的摩擦面上（滿(mǎn)載提升容器在井口而空載提升容器在井底的緊急制動(dòng)最高溫度為75.625℃，最大應(yīng)力23.069 MPa；滿(mǎn)載提升容器在井底而空載提升容器在井口的緊急制動(dòng)最高溫度為36.078℃，最大應(yīng)力6.356 MPa），且應(yīng)力沿周向分布不均勻。提升容器在井中的位置不同緊急制動(dòng)后得到的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)有差異；而提升容器在井中同一位置處的緊急制動(dòng)，比壓和摩擦