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矿井提升机电机械制动系统的设计.pdf
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1、322023,61(11)总第7 11期机械制造发矿井提升机电机械制动系统的设讠李程浩霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山县店坪煤矿山西吕梁033100摘要:针对矿井提升机液压盘式制动器结构复杂、维护成本高等缺点,基于电机械传动方式,设计了一套矿井提升机电机械制动系统。介绍了这一电机械制动系统的结构,通过ADAMS软件进行模拟仿真,分析系统的制动性能,并进行了现场试验。关键词:矿井提升机电机械制动系统设计中图分类号:TD534文献标志码:A文章编号:10 0 0-49 9 8(2 0 2 3)11-0 0 32-0 3Abstract:In view of the shortcomings of
2、 the hydraulic disc brake of mine hoist with complex structureand high maintenance cost,a set of electromechanical braking system for mine hoist was designed based on theelectromechanical transmission mode.The structure of this electromechanical braking system was introduced,and the braking performa
3、nce of this system was analyzed by simulation using ADAMS software,and field testwas carried out.Keywords:MineHoistElectromechanicalBraking SystemDesign1设计背景随着采煤行业的发展,煤矿的安全生产决定了采煤作业的质量和效率。目前,9 0%以上的煤炭资源仅能采取井下开采方法,平均开采深度达到6 0 0 m,开采作业条件较为复杂。矿井提升机是关系到井下采煤安全的关键设备之一,其制动系统制动性能的优劣将直接影响整个矿井的正常生产。目前,矿井提升机制动
4、系统主要通过液压系统控制盘式制动器制动。由于液压系统存在漏油、管路复杂、液压油变质的问题,往往不能满足井下作业的有效制动要求。针对上述问题,笔者以JKML-45多绳摩擦式矿井提升机为研究对象,设计一套电机械制动系统,提升制动性能,降低后期维护成本2结构设计结合矿井提升机运行及制动特点,采用盘式制动器作为制动执行机构。结合电机械传动动力学原理,设计电机械制动方案,如图1所示。从图1中可以看出,在制动系统中,力矩电机通过减速增扭装置连接传动部件。在非工作状态时,电机输出力矩,控制蝶形弹簧,闸瓦后移。在工作状态时,电机断电,蝶形弹簧推动闸瓦及制动盘,实现矿井提升机构制动。针对电机械制动方案,结合JK
5、ML-45矿制动盘闸瓦传动部件减速增扭装置力矩电机蝶形弹簧壳体A图1电机械制动方案井提升机制动性能要求,确定内部元件选型对于动力输出部分,井下工作环境恶劣,矿井提升机制动过程中需要满足制动周期短、制动力矩大等要求。同时,为保证矿井提升能力,制动系统的整体质量不宜过大。结合上述要求,选用直流无刷力矩电机作为动力输出部分。对于传动连接部分,目前提升机制动器的减速增扭系统通常选用行星齿轮减速器或蜗轮蜗杆减速器。蜗轮蜗杆减速器传动比大,结构紧凑,但是传动效率较低,结构精度要求高。行星齿轮减速器传动效率较高,制动间隙消除时间短,结构较稳定。结合矿井环境,充分考虑制动系统的安全可靠性,确定选用行星齿轮减速
6、器作为传动连接部分,以控制矿井提升机工作状态时振动和冲击对制动系统产生的影响。对于制动执行部分,主要工作是将电机转动力矩332023,61(11)总第7 11期机械制造发转换为直线移动。国家安全生产监督管理总局发布的煤矿安全规程对矿井制动间隙有严格要求,制动间隙不得大于1mm。因此,选用控制精度较高的螺旋传动系统作为制动执行元件。综合上述机构元件的选择,电机械制动系统结构如图2 所示。盘形制动闸筒体闸瓦电机械机构丝杆轴承座螺母电机减速器联轴器筒体蝶形弹簧图2电机械制动系统结构从图2 中可以看出,电机械制动系统采用双侧制动的形式,通过两个电机械结构同时夹紧一个制动轮。这样的结构较为特殊,为验证制
7、动特性,需要模拟电机械制动系统的正压力对制动时间的影响。3模拟仿真分析制动响应时间是反映制动系统制动性能的主要依据,为验证电机械制动系统的制动特性,结合提升机制动原理,利用ADAMS软件,对电机械制动系统进行模拟仿真分析。进行原理分析,并且建立约束。影响制动响应时间的主要因素包括制动正压力、制动间隙、制动方式等。JKML-45矿井提升机的制动原理是电机带动丝杠驱动闸瓦产生制动正压力。根据结构运行情况,充分考虑制动影响因素,对电机械制动系统增加对应约束。电机、轴承座、制动器壳体设置固定地面。螺母、滑块、轴瓦座之间没有相对制动间隙,将其设置为整体结构。将蝶形弹簧改为弹性阻尼器,并增加弹簧力约束。滑
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