多繩纏繞式超深井提升系統(tǒng)制動特性仿真.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，由于人類的不間斷需求與開采，淺層煤礦日漸減少，因此不得不朝著更深的地下開采。而礦井深度的增加帶來了一系列難題：對于多繩摩擦式提升機(jī)，井深的增加引起鋼絲繩的增長，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，為滿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），就會使提升機(jī)卷筒直徑大幅增加，這對提升機(jī)的生產(chǎn)制造與安裝帶來不便。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)可以通過增加提升鋼絲繩根數(shù)來減小鋼絲繩直徑，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提升深度在國內(nèi)均是首次出現(xiàn)，這對提升機(jī)的設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。而

3、礦井提升機(jī)的制動器是提升系統(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，因此必須對提升機(jī)制動器予以高度重視。
　　為研究提升機(jī)緊急制動過程中的制動特性，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)動力學(xué)軟件 RecurDyn中建立其虛擬樣機(jī)模型，對提升機(jī)在兩種特殊工況下（1.滿載提升容器在井口而空載提升容器在井底，2.滿載提升容器在井底而空載提升容器在井口）的緊急制動進(jìn)行仿真分析，得到了提升機(jī)的緊急制動響應(yīng)

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

5、時間5.13 s，制動距離47.18 m）；同一種工況下的緊急制動，制動時間和制動距離會隨著制動比壓和制動副間摩擦系數(shù)的增大而減小。
　　為研究提升機(jī)緊急制動過程中制動器的溫度場和應(yīng)力場的大小與分布規(guī)律，利用有限元分析軟件WORKBENCH構(gòu)建了提升機(jī)盤形制動器的三維瞬態(tài)有限元模型，并把動力學(xué)仿真中得到的速度變化曲線作為邊界條件施加給制動盤，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過程中制動器的溫度場和應(yīng)力場。結(jié)果表

6、明：制動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)在制動盤的摩擦面上（滿載提升容器在井口而空載提升容器在井底的緊急制動最高溫度為75.625℃，最大應(yīng)力23.069 MPa；滿載提升容器在井底而空載提升容器在井口的緊急制動最高溫度為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后得到的溫度場與應(yīng)力場有差異；而提升容器在井中同一位置處的緊急制動，比壓和摩擦