多繩纏繞式超深井提升系統(tǒng)制動特性仿真.pdf

1、礦井提升機是聯(lián)系井下與井上的重要設施，擔負著礦物、設備和工人的輸送，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，井深的增加引起鋼絲繩的增長，進而導致鋼絲繩與摩擦襯墊間比壓的增大，嚴重制約了摩擦襯墊的使用壽命；當采用單繩纏繞式提升機時，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），就會使提升機卷筒直徑大幅增加，這對提升機的生產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正能彌補上述兩種提升機在超深井提升中的不足：首先多繩纏繞式提升機不需要摩擦襯墊；再者多繩纏繞式提升機可以通過增加提升鋼絲繩根數(shù)來減小鋼絲繩直徑，進而減小提升機卷筒直徑。
　　超深井提升機的設計提升高度為1500 m，多繩纏繞式提升機和1500 m提升深度在國內均是首次出現(xiàn)，這對提升機的設計提出了新的挑戰(zhàn)。而

3、礦井提升機的制動器是提升系統(tǒng)中的關鍵設備，與提升機的安全性有直接的關系，因此必須對提升機制動器予以高度重視。
　　為研究提升機緊急制動過程中的制動特性，首先運用建模軟件 CATIA建立提升機的三維模型，然后導入到多體系統(tǒng)動力學軟件 RecurDyn中建立其虛擬樣機模型，對提升機在兩種特殊工況下（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）的緊急制動進行仿真分析，得到了提升機的緊急制動響應

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緊急制動的影響。研究結果表明：在保證安全制動減速度的情況下，當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。
　　為研究提升機緊急制動過程中制動器的溫度場和應力場的大小與分布規(guī)律，利用有限元分析軟件WORKBENCH構建了提升機盤形制動器的三維瞬態(tài)有限元模型，并把動力學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-結構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力場。結果表

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℃，最大應力6.356 MPa），且應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